干煤粉气化装置中平衡阀的设计

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1、干煤粉气化装置中平衡阀的设计内容来源自网络我国是一个能源大国，一次能源结构中75%以上是煤，预计到21世纪中叶，甚至到21世纪末，我国以煤为主的能源结构将不会改变。煤的高效、清洁利用，是我国经济和社会可持续发展的战略选择一、前言我国是一个能源大国，一次能源结构中75%以上是煤，预计到21世纪中叶，甚至到21世纪末，我国以煤为主的能源结构将不会改变。煤的高效、清洁利用，是我国经济和社会可持续发展的战略选择，是保证我国能源稳定可靠供应以及可持续发展的重要科技基础。为了满足未来经济、社会和环境协调发展对能源的需求，煤炭的洁净利用必须以科学

2、的发展观，依靠科技进步，走出一条兼顾高效、环保和经济的新型工业化道路。发展基于煤气化的煤基能源及化工系统是在可预见范围内最有效的技术途径。以煤气化为基础的能源及化工系统正在成为世界范围内高效、清洁、经济地开发和利用煤炭的热点技术和重要发展方向。煤气化主要用于以下几个方面：①生产燃料煤气。②生产合成气，用作合成氨、合成甲醇和甲醚以及合成油的原料气。③生产氢。能够大型化的煤气化技术，重点在干法进料气流床气化、水煤浆进料气流床气化工艺和大型流化床气化炉。干煤粉加压气化工艺的典型流程为：来自制粉系统的干燥粉煤由氮气或二氧化碳气经浓相输送至炉

3、前粉煤储仓及煤锁斗，再经由加压氮气或二氧化碳加压将细煤粒子由煤锁斗送入气化烧嘴。气化需要的氧气和水蒸气也送入烧嘴。通过控制加煤量，调节氧量和蒸汽量，使气化炉在1400～1700℃运行。在气化炉内煤中的灰分以熔渣形式排出。绝大部分熔渣从炉底离开气化炉，用水激冷，再经破渣机进入渣锁系统，最终泄压排出系统。出气化炉的粗煤气夹带着飞散的熔渣粒子被循环冷却煤气激冷，使熔渣固化而不致粘在合成气冷却器壁上，然后再从煤气中脱除。合成气冷却器采用水管式废热锅炉，用来产生中压饱和蒸汽或过热蒸汽。粗煤气经省煤器进一步回收热量后进入陶瓷过滤器除去细灰。部分

4、煤气加压循环用于出炉煤气的激冷。粗煤气经脱除氯化物、氨、氰化物和硫（H2S，COS），HCN转化为N2或NH3，硫化物转化为单质硫。干煤粉气化的技术关键在于干粉煤的加压进料，现在一般采用的是粉煤间断升压和加压下连续进料的半连续式加煤工艺。原料煤在风动磨内磨制成符合气化要求的粉煤，借惰性气体送至气化界区，经分离后进入常压料仓，而惰性气经过滤、除尘后放空。粉煤由常压料斗进入增压料斗，由此被惰性气吹送至气化炉燃烧器。煤粉的进料通过常压料斗和增压料斗之间的平衡阀及锁斗阀周期性的隔离、连通来实现。由于平衡阀技术要求高，位置关键，我国早期采用干

5、煤粉加压气化技术的单位，采购平衡阀时大都选用了进口品牌。但进口阀门价格昂贵、制造周期长、零配件供应不及时、维修不方便，而且质量上也存在问题、寿命比较短，发生故障会造成单炉停车，这种阀门急需国产化。二、平衡阀的工况特点介质：N2+粉煤或CO2+粉煤。开关频繁：进料周期即阀门开关频率大约为30min一次。阀门要求双向密封：在正向和反向的双向流动方向，在最大压差时，要达到FCI70－2ClassⅤ级密封要求。磨损严重：阀门内件和流道的材料应考虑在固体颗粒介质冲击、腐蚀和磨蚀下有最好的可用性。启闭速度快：从“全开→全关”或“全关→全开”的动

6、作时间为3～8s，并确保阀门动作到位。平衡阀的公称通径一般为NPS8及以上，公称压为为Class600及以上。在高压介质的作用下，对阀门密封面会形成较大的密封比压；同时，阀门在高压下启闭，粉煤介质的摩擦阻力较大，容易造成阀门卡阻，因此阀门实际开启力矩要远远大于一般流体介质在相同压力下的力矩。三、平衡阀结构及功能特点根据干煤粉气化装置的工况特点，平衡阀一般采用的是全通径金属硬密封固定式球阀，如下图所示。平衡阀结构图1.主阀体2.固定轴3.滑动轴承4、8、14.O形圈5.螺栓6.螺母7.副阀体9.弹簧10.密封圈11.压圈12.阀座13

7、.衬管15.球体16.压盖17.阀杆18.支架19.气动执行机构20.填料压板21.填料压套22.填料（1）结构特点平衡阀的结构特点表现为：分体式、固定球、金属硬密封和弹性金属密封阀座。即采用全通径、两片式阀体，材质为ASTMA216—WCB；流道圆整平滑，阀门内部无利于煤粉沉积的死角，保证煤粉不沉积、不卡涩；双阀座采用阀前密封形式，两个阀座均能独立切断进口端介质，实现双阻断功能。（2）耐高压能在大于或等于Class600的工况压力等级下长期工作。（3）耐磨损、耐腐蚀主阀体、副阀体内衬高强度双相不锈钢2205套管；阀座流道、球体流道

8、均喷焊镍基合金。提高了阀门内件及流道耐粉煤磨损、耐腐蚀的能力，并显著地提升了阀门的整体寿命。（4）双向密封能保证阀门的双向密封；在正向和反向的双向流动方向，在最大压差时，能达到FCI70－2ClassⅤ级密封要求，满足干煤粉气化装置工