淺談粉煤氣化氧閥及盤閥選型思路

摘 要：根據粉煤氣化裝置特點及工況要求，結合現場實際使用情況，對特殊閥門中的氧閥及盤閥的選型及要求做了闡述。純氧工況的調節閥及切斷閥是工藝生產的安全重要保障;盤閥克服了粉煤特點，改善了耐磨球閥經常出現內漏和卡澀故障的現象。

關鍵詞：粉煤氣化;氧閥;盤閥

在粉煤氣化工藝裝置中，工藝介質多為煤粉，在這種惡劣的工況下，介質對儀表及閥芯的沖刷、磨損十分嚴重，針對這種惡劣的工況，要提高或延長控制閥門的使用壽命是關建，因此對閥門的類別、閥體及閥芯的選型要求更為苛刻和嚴格，下面對特殊閥門中的氧閥和盤閥選型做簡單介紹。

1 氧閥

在粉煤氣化氣流床工藝流程中，氧氣做為助燃介質與粉煤形成定量的氧煤比例進入氣流床氣化爐煤粉燒嘴進行燃燒，氧氣管線上的閥門發生任何外漏或者內漏情況，都會引發氧氣中毒或與可燃氣體形成爆炸氣體，引起生命財產的重大損失。安全儀表系統聯鎖停車時，自動切斷氧氣總管氧氣切斷閥，并打開氧氣放空閥將管線內氧氣放空，并用氮氣吹掃和保護氧氣管線。氧氣調節閥的儀表選型均采用直行程球閥門，泄露等級為 ANSI CLASS IV 級;氧氣切斷閥根據工藝管道口徑，采用全通徑雙向金屬硬密封球閥或蝶閥，泄漏等級為 ANSI CLASS V。氧閥應采用防火防靜電設計，接地電阻應小于10Ω，法蘭間電阻應小于0.03Ω。凡與氧接觸的部位必需做脫油、脫脂、脫水的處理，并在閥門明顯處用藍色標記標明：禁油;閥體及閥芯部件應光滑無毛刺、流道無銳角、無沖擊場合存在。閥桿應有特殊設計，保證閥桿不會發生偏斜，以防止閥門發生外漏。目前設計院采用國標 GB50030-2013氧氣站設計規范 及《氧氣及相關氣體安全技術規程》中的規定來作為氧氣閥門材質選擇的依據。其中對于直通 Globe 閥，閥體材質一般選用與工藝管道同材質或更高一級材質，閥芯和閥座材質應按照閥前與閥后的壓差來決定，壓差大按沖擊場合設計閥芯和閥座加STL合金，壓差小一般選用比工藝管道同材質或高一級材質。而對于氣動切斷球閥，盡管在工作時處于非沖擊狀態，但是在緊急切斷或打開的情況下，閥內件會引起過度的流速及紊流，通常切斷閥材料的選擇應按照調節閥對待。氧閥應采用防火防靜電設計，接地電阻應小于10Ω，法蘭間電阻應小于0.03Ω。

2 盤閥

在粉煤氣化工藝流程中，鎖斗進料與粉倉切斷、給料罐進料與鎖斗切斷，這兩處閥門的操作工況介質狀態為固氣混合（煤粉和少量氮氣），溫度在80度，壓力為0.1MPa，每小時開關頻率在2～4次定時進行粉煤給料的操作，介質中多含有高硬度顆粒，對閥門內件，特別是閥芯與閥座的密封面沖蝕嚴重。以前鎖斗閥無一例外地選用耐磨球閥，因閥門操作條件比較惡劣，因此球閥在運行中故障率比較高，給裝置的平穩運行造成了困難。粉煤具有易粘附和磨蝕等特性，尤其是在有氣體存在的情況下，這種特性表現更為突出，耐磨球閥故障突出的表面為內漏和卡澀現象，原因有兩點，一是密封面硬質合金之間的粘結，二是介質對密封面的沖刷。球閥雙密封面結構形式造成了故障原因，要徹底解決鎖斗閥的問題，就要找到一款適合處理粉煤的閥門類型--盤閥的出現解決了這一難題，并大大提高了裝置的連續運行時間。

盤閥工作原理（如圖 1 所示）：盤閥是通過閥桿與搖臂滑動圓盤來實現開關的一種快開關型閥門，閥盤密封面借助彈簧與閥座緊密貼合，彈簧壓力始終使閥盤緊密貼合在閥座上又充許閥盤在密封面的垂直方向上有位移，這有助于補償閥門零件熱脹冷縮而引起的形變和多次開關后產生的微量磨損，克報任何變化對密封面的影響并能防止顆粒介質進入密封面之間，在盤閥啟閉過程中，閥座密封面對閥盤在切線方向上的摩擦力之差，使盤閥在一個啟閉循環過程中產生自轉并可以不斷剪切與清掃在工藝過程中可能堆積在閥腔內的介質。其次閥腔處還設有吹掃裝置，有效的清掃堆積在閥腔內的物料。

盤閥閥桿的填料選擇：工藝介質溫度小于200度時使用V型PTFE環作為閥桿的填料，工藝介質溫度大于200度時使用石墨環和高碳盤根作為閥桿的填料。閥座、閥盤密封面的材質根據工藝介質溫度、壓力選用不同材質的硬質合金。

盤閥按照結構可分為單盤閥和雙盤閥。單盤閥根據使用的情況可以分為單閥單盤與單閥雙盤。單閥單盤為單向密封，適用于閥門關閉靜壓作用于閥盤背面的情況或者反向壓力很低的情況（一般小于0.25MPa）;雙盤閥是把 2 個盤閥裝配在一起以節約安裝空間和減輕質量，上下兩個閥盤能獨立進行開關動作，并實現密封，也可以一開一備。

3 結束語

在合成氨配套煤制氣改造中，特殊閥門是粉煤氣化中能否長期平穩運行的關鍵，做為特殊閥中最為重要的氧閥和盤閥，希望通過本文，在以后選型或使用中中對大家有幫助。

參考文獻：

[1]袁自偉.關于水煤漿氣化工藝過程中的特殊調節閥[J].石油化工自動化，2009（3）：33.

[2]荀蔚勇.煤氣化工藝中的特殊控制閥[J].GM通用機械，2011（1）.

作者簡介：

張鈺紅（1980- ），2007年畢業于河北工程大學，在河北正元化工工程設計有限公司從事自控設計，中級職稱。