关于水煤浆气化工艺过程中的特殊调节阀

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1、1概述煤气化是煤炭清洁高效转化的核心技术，是生产甲醇、化肥及发展煤基液体燃料合成、制氢等过程工业的基础。近年来，德士古、壳牌煤气化在中国广泛应用，尤其是德士古水煤浆加压气化工艺(简称TCGP)，是美国德士古石油公司(TEXACO)在重油气化的基础上发展起来的，后经各国生产厂家及研究单位逐步完善，于20世纪80年代投入工业化生产，成为具有代表性的第二代煤气化技术。气化单元属于典型的化工反应，主要原料为氧气和水煤浆。主要设备是气化炉，关键仪表的选择，直接决定气化单元的正常生产和安全运行。气化单元中,所有进口调节阀的投资占了设备费用的20%。气化单元运行得好坏，调节阀

2、起到了关键的作用。2工艺流程介绍图1为气化炉结构示意图。煤、蒸汽在气化炉内进行部分氧化反应，制取原料气，原料气经过激冷、洗涤除去炭黑后送往CO变换工序。气化过程产生的炭黑水送往炭黑回收工序，灰水大部分回收循环使用，少部分经污水处理工序送往生化池处理后集中排放。水煤浆气化流程如图2所示。氧气进料人口气化室氧气进料入口煤浆逬料人口总/耐火砖合成气出口激冷环图1气化炉结构煤浆制备十匕—合成P洗涤—脱硫脱炭黑水循环系统图2水煤浆气化流程3特殊阀门气化单元的主要阀门有：气化炉锁渣阀和黑水阀，氧气阀门，水煤浆切断阀,黑水/灰水阀，气化炉烧嘴冷却水切断阀，锁渣阀和冲洗水阀，气

3、化炉高压氧气管线切断阀，合成气切断阀等，下而对这些阀门逐一进行说明。3.1气化炉锁渣阀和冲水阀气化炉锁渣阀和冲水阀布置如图3所示。P匕炉水环黑循黑水冲洗去黑水处理匸段图3锁渣阀和冲水阀布置3丄1阀门概况锁渣阀和冲水阀是气化装置最重要的阀门。每台气化炉有3台锁渣阀：气化炉下部渣口与锁渣罐相连的管道上有2台(上面1台常开，以备下面的锁渣阀故障时使用)；锁渣罐排放口1台。每台气化炉侧面各有1台冲水阀。锁渣阀和冲水阀参与排渣程序控制，须经受高温、高压和灰渣的直接磨蚀，开关次数频繁，要求在高压差情况下，双向严密密封，对阀门结构和材质要求很高。为节省能量，还设置黑水循环系统

4、，其工艺条件和锁渣阀基本类似。但是由于开关次数少和差压变化小，在硬化处理上的要求不如锁渣阀严格。3.1.2工艺介质条件煤气化后排放煤渣时，阀门所通过流体内含有一定渣量的热水，固体含量大约为20%。渣水混合物中渣的粒度和分布:粒度3〜5cm的渣体占渣水体积的1%,粒度1〜2cm的渣体占渣水体积的5%o粒度1cm的渣体占渣水体积的10%,粒度0.5〜0.9cm的渣体占渣水体积的20%,粒度小于0.5cm的渣体占渣水体积的64%,最大极限粒度50mmo3.1.3锁渣阀和冲水阀技术要求锁渣阀和冲水阀为双向旋转全截面开关球阀，轴球一体，球芯与球杆一体化结构。气化炉渣收集在

5、充水的锁渣罐屮，通过顺序控制定期隔离和排空，控制阀按一定的频率全开和全关，过程具有化学，机械等强腐蚀和磨蚀。锁渣罐入口阀常开，出口阀和冲洗水入口阀常闭，锁渣罐入口和出口阀的取向是乖直方向，冲水阀为水平取向。阀门应提供能顺利排渣的设计，最小105次循环操作。阀门要求正向和反向双向密封，在下游压力为大气压下的最大差压。在排渣程序屮，上锁渣阀应能耐受阀后压力变化的冲击。阀门为高温锁渣阀结构，阀体和内件体的金属和保护涂层应考虑在冲击、腐蚀和磨蚀下有最好的可用性。对铸造、锻造和加工的阀体，在操作状态下，碳钢阀体和阀盖的整个金属层留有一定的腐蚀裕度。锁渣阀球体为耐高温和热冲

6、击设计，高斥球基采用不锈钢316LO球体表面堆焊NICKELBORON(>lmm),或高温等离子喷涂硬化处理，表面处理层应附着牢同，使用过程中不能脱落。球体通道亦为高温锁渣结构，阀体流道堆焊不锈钢层。阀球唇口处必须堆焊硬质合金。阀门内部流路设计要适合于磨蚀状态。阀座为抗固体颗粒设计，阀座基材采用316L。表面处理层应附着牢固，不能脱落，具有防渣堵塞弹簧结构，不宜采用多圈弹簧的结构形式。密封弹簧不易被灰渣堵塞，并易于清洗，而且密封弹簧和阀门转轴/轴承区里应避免有颗粒物堵塞，需要考虑波纹管密封甚至更好的密封方法，不接受使用冲水结构。球阀必须有阀腔自动卸压功能，当阀门

7、关闭后，阀腔内压力高于关闭压力时，能自动卸压至压力低的一侧。要求考虑阀杆设计强度：当球体被某种原因卡死时,气源压力升至0.7MPa(G)，阀杆不会被扭断或变形。阀门填料应为适合于规定的最大压力和温度，填料盒应有一个外部可调装置，以便在运行期间可以调整。阀铸件必须经过固溶及消除应力的处理，螺栓、螺母必须是锻件，材料不低于316L材质。3.2氧气调节阀和切断阀3.2.1氧气阀门的分布煤气化装置氧气管线阀门包括氧气总管流量调节阀，至毎台气化炉氧气支管流量调节阀、支管氧气联锁双重切断阀、支管氧气放空阀和氧气放空管线调节阀,这些阀门直接安装在氧气管线上。另外，高压氮气吹扫

8、阀、高压氮气缓冲阀、屮心