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煤化工能源行业阀门应用分析（一）

煤化工过程是以煤为原料，通过物理与化学加工把煤转化为气体、液体、固体燃料以及化学品，包括煤的焦化、煤的气化、煤的液化、合成气化工和焦油化工等工业过程。

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1 煤化工的概述：
煤化工过程是以煤为原料，通过物理与化学加工把煤转化为气体、液体、固体燃料以及化学品，包括煤的焦化、煤的气化、煤的液化、合成气化工和焦油化工等工业过程。
按照产业发展成熟度和发展历程，煤化工可分为传统煤化工和现代新型煤化工两大类。传统煤化工主要包括煤焦化、合成氨等。现代新型煤化工主要包括煤制油、煤制甲醇、煤制烯烃、煤制二甲醚、煤制天然气、煤制乙二醇、煤制芳烃及IGCC （整体煤气化联合循环发电系统）发电等。煤化工的概述工艺流程如图1所示。

2 煤化工排渣系统之锁渣阀工艺介绍
煤气化装置的排渣系统条件非常苛刻，对阀门的要求非常严格，要求阀门具有高耐磨、耐冲刷、防结垢、防结疤、快速切断等功能。特别是锁渣阀，高压、高温、介质（煤渣）硬度非常高、启闭频繁、启闭速度快、密封性能要好，可靠性要高。
锁渣阀，也称之为锁斗阀，一般采用气动两位开关球阀，是液态排渣的水煤浆，多元料浆和干煤粉气流床加压气化装置上最重要的阀门。每台气化炉设置3台锁渣阀，气化炉激冷室或破渣机下部与锁斗相连的管道上，即锁斗入口侧有2台锁渣阀，通常称为上锁闸阀，其中1号锁渣阀受程序控制，大约30min开关一次，而2号锁渣阀常开，在线备用，以备其中1号锁渣阀出现泄漏等故障随时投入使用。当气化炉激冷室液位低，引起气化炉保安系统联锁动作时，1号锁渣阀也联锁关闭，以防止气化炉工艺气窜入锁斗系统造成不良后果。锁斗排放口也有1台锁渣阀，通常称为下锁渣阀，该阀的下口与大气想通，锁渣阀参加气化炉的排渣程序控制，受高温、高压灰渣的直接磨蚀，开关频繁，要求在高压差情况相爱实现双向密封。
如图2所示水煤浆加压气化工艺排渣系统流程所示，气化炉内气化压力通常在2.7MPa～8.5MPa，而渣池通大气，要使炉内的灰渣排到渣池，必须将介质的压力减至常压。当2号锁渣阀打开、下锁渣阀关闭时，锁斗与气化炉处于一个系统，压力相等，此时可以将气化炉内的黑水收集到锁斗；相反，当2号锁渣阀关闭，而下锁渣阀打开时，锁斗与渣池处于同一系统，压力相等，此时可以将锁斗内的黑水排入渣池。

图2 水煤浆加压气化工艺排渣系统流程示意图
3 锁渣阀工艺段球阀应用场景介绍：
3.1 典型工况介绍：
在某操作压力6.5MPa、日投产煤量705t的水煤浆气化装置，锁渣阀所通过的夹带灰渣约270℃的黑水：正常排渣时为1057kg/h，最大为13700kg/h，渣水混合，其中灰渣占50%，灰渣的颗粒一般为：3mm～50mm。黑水介质中含有水、CI、H2S、Fe2O3、SiO2、Al22O3等成分，过程具有化学腐蚀和机械磨蚀，因此锁渣阀主要使用在灰水、煤浆、氮气、固体粉末及颗粒等介质工况中
3.2 选型产品特点：
①使用开关球阀，非阻塞流开关设计，最小100000次承受压力和温度循环操作。
②阀门为双向密封，在正向和反向的双向流动方向，在下游压力为大气压力下得最大压差时，密封达ANSI B16.104 Class V级。
③要考虑在介质冲击、腐蚀和磨蚀下，阀内件和流道的材料有最好的可用性。④阀门设计的超压范围大于其最大工作压力的150%。
⑤要求快速动作，从“全通到全关”或“全关到全通”的动作时间为3S ～ 8S,并确保阀门动作到位。
3.3 BFA系列金属硬密封球阀介绍
3.3.1 产品结构特点
（1）内件选316及特种合金材质，密封面做渗氮、堆焊司太立合金或喷涂碳化钨进行硬化处理；
（2）阀杆采用XM-19或630等沉淀硬化不锈钢，阀杆做表面渗氮处理，阀杆与球体连接采用花键连接；
（3）选用进口轴承，保证轴承密封效果，避免煤粉进入轴承对其造成磨损加速阀门损坏；
（4）阀座弹簧采用进口高速钢，弹簧性能稳定可靠；
（5）双向密封，密封等级可达ANSI B16.104 Class VI级；
3.3.2 BFA系列金属硬密封球阀应用工况（PDS高频开关工况为例）
PDS高频开关程控球阀是用于聚丙烯和聚乙烯装置PDS下料单元，由于该球阀长期高频开关（年平均动作次数超过10万次，最高可达50万次），而且存在温度交变剧烈、超细粉末、三相流介质，工况极其恶劣，再加上参与系统的联锁顺控，产品的稳定性和可靠性直接影响到装置的稳定运行，一旦损坏，整个装置必须停车，造成损失巨大。埃克美迅公司为了改善该情况，对该工况阀门进行了研究及生产，对高频程控球阀门结构、密封副材料、执行器与气路附件、制造工艺以及质量检验进行了独具创新的优化，解决了高频程控球阀在高频开关下球座密封面容易损伤的问题。