閥門在煤化工業(yè)的應(yīng)用

煤化工是一個(gè)以煤為原材料，通過化學(xué)加工的方法將煤轉(zhuǎn)化成固體、液體和氣體燃料及其他化學(xué)品的行業(yè)�？刂崎y作為煤化工中的核心應(yīng)用部件，其使用環(huán)境十分嚴(yán)苛，控制閥內(nèi)通常流通著由氣、液、固組成的多相流，并且在高溫、高壓、高腐蝕的環(huán)境下進(jìn)行工作。由于煤化工工藝的特殊性，在生產(chǎn)過程中所使用的各類控制閥關(guān)乎著生產(chǎn)的平穩(wěn)和安全，在煤化工項(xiàng)目中起著至關(guān)重要的作用。下面，儀控君就為大家介紹一下煤化工各個(gè)裝置區(qū)各類關(guān)鍵控制閥的具體情況及應(yīng)用現(xiàn)狀分析。

1.煤化工專用閥門應(yīng)用場合包括以下幾類：

①煤漿（粉）輸送，包括水煤漿（間接液化）、油煤漿（直接液化）等；②吹灰系統(tǒng)；③廢水處理系統(tǒng)；④排渣系統(tǒng)。

2.煤化工行業(yè)閥門控制介質(zhì)特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：

①介質(zhì)溫度高，輸送溫度最高可達(dá)350℃；②氣液固三相流體工況復(fù)雜；③工作壓力高，壓差可達(dá)10MPa以上，導(dǎo)致介質(zhì)流速高；④介質(zhì)中含有氯離子、氨、鉀鹽、硫化氫或磷酸等強(qiáng)腐蝕介質(zhì)。

3.煤化工行業(yè)用閥現(xiàn)狀有以下兩種情況：

①煤化工裝置關(guān)鍵閥門基本依靠進(jìn)口，由于進(jìn)口閥門價(jià)格昂貴，使用壽命短，導(dǎo)致頻繁停車，再加上制造廠遠(yuǎn)離中國，售后服務(wù)不及時(shí)，成為煤化工裝置正常運(yùn)行的“瓶頸”，近年隨著國內(nèi)閥門廠家的技術(shù)提升以及大量的使用業(yè)績增加，煤化工控 制閥的國產(chǎn)化比例也在不斷提高；

②以現(xiàn)在的煤化工裝置為例，每運(yùn)行3～6個(gè)月，就需停車檢修。關(guān)鍵控制閥沖刷、腐蝕嚴(yán)重，不能長周期穩(wěn)定運(yùn)行，是制約裝置正常運(yùn)行的瓶頸設(shè)備。

一鍋爐裝置區(qū)

煤化工項(xiàng)目的鍋爐給水壓力16Mpa，鍋爐出產(chǎn)的蒸汽基本為9.8Mpa、540℃，大部分用于拖動(dòng)透平汽輪機(jī)，其余部分經(jīng)過多次減壓后供生產(chǎn)使用。所以鍋爐裝置區(qū)，給水控制閥和蒸汽減壓閥非常重要，而且造價(jià)極高。

1、鍋爐給水閥

用于精準(zhǔn)的控制汽包液位，給水壓力高(16Mpa)溫度高(220℃)，對閥體及其內(nèi)件沖刷極大，閥門選型不當(dāng)極易產(chǎn)生振動(dòng)。閥芯結(jié)構(gòu)可用籠式套筒。閥芯與閥桿連接形式要求焊接，不采用螺紋、銷釘和螺栓被帽的形式，避免在高壓沖蝕下閥桿與閥芯脫落。閥門本體材質(zhì)通常為WC6或CF8M，閥內(nèi)件材質(zhì)304或316，閥桿材質(zhì)可選304、17-4PH(馬氏體不銹鋼，強(qiáng)度極高)如選用304，要求有1.5-2倍強(qiáng)度余量。執(zhí)行機(jī)構(gòu)可選用電動(dòng)或氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，考慮到控制安全的需要，要求事故狀態(tài)下閥門保持開度。

2、鍋爐給水泵最小回流閥

鍋爐給水泵往往為10級以上的多級泵，進(jìn)出口壓差極大，為了保證給水泵的安全運(yùn)行，最小回流閥是給水泵重要的安全控制附件。由于壓差高達(dá)16Mpa，溫度220℃，對閥本體和內(nèi)件沖蝕極大，控制難度也較大，加之價(jià)格較高。許多地方往往采用帶定位器的套筒控制閥代替，通過定位器控制難度大，往往伴隨著振動(dòng)和沖蝕，使用壽命較短。真正的最小回流閥為自力式閥門，閥芯須經(jīng)噴涂碳化鎢處理，閥芯和閥體可堆焊司太立合金。

3、蒸汽減壓閥

這里重點(diǎn)介紹9.8Mpa減1.0Mpa的閥門，其他等級的減壓閥國內(nèi)基本可以滿足生產(chǎn)要求。對于9.8Mpa減1.0Mpa的閥門目前世界范圍內(nèi)首推還是CCI迷宮式套筒減壓閥，雖然多數(shù)廠家也可制造生產(chǎn)此種閥門而且有一定的使用業(yè)績，但是關(guān)鍵核心技術(shù)還在套筒的結(jié)構(gòu)和制造工業(yè)。CCI采用的迷宮式減壓套筒，此部件目前還是CCI計(jì)算和制造的最好。但是閥桿和閥塞的連接還要避免通過銷釘和螺紋，最好是整體或焊接方式。需要注意的是，其他進(jìn)口品牌，往往可能在閥門進(jìn)口或出口增加整流或降噪孔板，其實(shí)也是起到減壓作用，但這種結(jié)構(gòu)帶來很大的問題，通常此種閥門基本通過焊接方式與管道連接，一旦孔板破損對于整個(gè)系統(tǒng)帶來的問題都是致命的，而且在低負(fù)荷下，孔板的減壓降噪效果下降極快，基本起不到正常作用，這也是使用選型中需要注意的問題。

二空分裝置區(qū)

空分裝置區(qū)基本為低溫閥、氧閥和分子篩再生閥門(機(jī)組的閥門單獨(dú)說明)。

1、低溫閥門

目前低溫閥較為成熟，基本國內(nèi)外均可制造，如福斯、Fisher、山武、koso等，此種閥門填料和閥桿加長處理。閥體及閥內(nèi)件材料以316為主。

2、氧氣放空閥

作為空分裝置氧氣超壓后緊急放空，特點(diǎn)是壓差大，動(dòng)作速度快，放空量大(取決于氣化的設(shè)計(jì)負(fù)荷)。由于氧氣的特點(diǎn)，對于一般有色金屬。原則上線速度不超過25米/秒(與氧氣純度和壓力都有關(guān)系，這里取一個(gè)通常值)。所以對于高壓差下的氧氣放空閥，材質(zhì)一般選擇Inconel625或Menel500以上。由于閥體及內(nèi)件均采用此種特材，成本非常高。閥門類型可以為：Globe閥、套筒閥和球閥，通常不采用球閥(除了用于切斷作用的閥門)當(dāng)然主要是價(jià)格因素。同時(shí)Globe閥、套筒閥也有很好的使用效果。由于壓差較大，在閥門開啟與閉合時(shí)，需要執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出較大的力量，往往執(zhí)行機(jī)構(gòu)非常大，閥桿也很粗，動(dòng)作時(shí)間較長。

3、分子篩純化系統(tǒng)用的三桿閥

根據(jù)分子篩再生的工藝特點(diǎn)：管道通常較粗(一般直徑在900mm以上。大的到1500mm)，再生頻次高，介質(zhì)較為清潔、壓力和溫度適中。對閥門要求零泄漏，可單項(xiàng)密封。對于這樣大口徑管道，通常選用蝶閥，對于泄露的要求，可選用三偏心蝶閥。三桿閥就是一種特殊三偏心形式的蝶閥，轉(zhuǎn)動(dòng)軸完全偏離中心，類似一種機(jī)械人手臂式的結(jié)構(gòu)。動(dòng)作時(shí)，閥板先沿介質(zhì)流向反方向移動(dòng)，使閥板與閥座分開，然后翻轉(zhuǎn)閥板，克服了閥板與閥座的摩擦。

三氣化裝置

氣化裝置最為復(fù)雜，也是煤化工的核心裝置，此裝置使用的閥門種類繁多而且要求非�？量�，同時(shí)又與氣化爐的形式有很大關(guān)系。目前氣化爐有德士古、GSP及四噴嘴水煤漿爐。

1、煤漿及煤粉系統(tǒng)

煤漿做原料的控制系統(tǒng)，煤漿作為輸送和流量調(diào)節(jié)設(shè)備，閥門起到控制煤漿的循環(huán)和切斷。根據(jù)煤漿的特點(diǎn)，首選為球閥，雙向硬密封固定球，內(nèi)件可選316及以上材質(zhì)，可做滲氮及堆焊司太立合金進(jìn)行硬化處理；

煤粉做原料的控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，而且由于煤粉產(chǎn)生的磨損效果較為嚴(yán)重，當(dāng)然根據(jù)9大類閥門的特點(diǎn)，球閥依然是首選，雙向硬密封固定球，內(nèi)件可選316及以上材質(zhì)，可做滲氮、堆焊司太立合金進(jìn)行硬化處理甚至噴涂碳化鎢。

這里要強(qiáng)調(diào)幾點(diǎn)：

①閥門的軸承選擇上，盡量保證軸承密封效果，避免煤粉進(jìn)入軸承對其造成磨損加速閥門損壞；

②閥座蝶型彈簧材質(zhì)上的選擇，建議選擇高速鋼如：SKH-23；

③閥門安裝時(shí)應(yīng)對執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝支架或吊架避免執(zhí)行太重對閥桿及軸承的影響。

這三點(diǎn)注意同樣適用于氣化鎖渣閥，而且選型情況與鎖渣閥基本一樣。

這里推薦兩種閥型供參考，可能效果會更好。

①軌道球閥，也就是所謂彈性球球閥。需要注意的就是軌道球閥需要考慮物料對軸承和閥桿及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的影響，這里在密封上需要進(jìn)行處理；

②盤閥，聽說有一定的使用業(yè)績，并且效果也不錯(cuò)，但選擇需要選擇雙向密封，同樣需要考慮對閥桿及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的密封的問題。

2、鎖渣閥

鎖斗系統(tǒng)是液態(tài)排渣的水煤漿或和干煤粉氣流床加壓氣化裝置上的最重要的排渣系統(tǒng)，主要由渣罐、鎖渣閥、排渣閥、沖洗水罐等組成，自動(dòng)循環(huán)控制。用于定期收集氣化爐渣。鎖渣閥，也稱之為鎖斗閥，一般采用氣動(dòng)兩位開關(guān)球閥。每臺氣化爐渣出口的鎖斗設(shè)置3臺鎖渣閥，鎖斗排放口有1臺鎖渣閥。鎖渣閥采用的是金屬硬密封固定式球閥結(jié)構(gòu)，直接參與鎖斗系統(tǒng)的程序控制。

四合成及后續(xù)其他裝置

甲醇合成及后續(xù)其他裝置閥門選型基本遵循了閥門選用的基本要求，根據(jù)工藝的特點(diǎn)，需要注意和關(guān)注的有：

1.溫度，低溫閥門材料選型注意使用304L或316L；2.腐蝕介質(zhì)如含硫化氫的，除316L外可高選317L或雙相鋼材質(zhì)；3.對于含毒性大或有強(qiáng)刺激的介質(zhì)可選用波紋管密封型式；4.氣體法生產(chǎn)聚丙烯，需要高頻閥門，開關(guān)次數(shù)多，目前只有少數(shù)幾家產(chǎn)品業(yè)績較好，選型中需要注意。

目前閥門基本分為九大類：

1.單座閥；2.雙座閥；3.角閥；4.隔膜閥；5.球閥；6.蝶閥；7.套筒閥；8.偏心旋轉(zhuǎn)閥；9.三通閥。根據(jù)閥門自身的特點(diǎn)，根據(jù)工藝不同的要求和介質(zhì)的特點(diǎn)進(jìn)行選擇、優(yōu)化。

當(dāng)然還有許多閥門屬于從九大類中衍生出來的，如插板閥和盤閥屬于蝶閥類，旋塞閥屬于球閥類，換向閥屬于三通閥門類等。在閥門選型上，除了注意閥門的類型和材料外，閥門附件同樣非常重要，執(zhí)行機(jī)構(gòu)、定位器和空氣減壓原件、閥位反饋原件等問題。

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