浅谈粉煤气化氧阀及盘阀选型思路

摘 要：根据粉煤气化装置特点及工况要求，结合现场实际使用情况，对特殊阀门中的氧阀及盘阀的选型及要求做了阐述。纯氧工况的调节阀及切断阀是工艺生产的安全重要保障;盘阀克服了粉煤特点，改善了耐磨球阀经常出现内漏和卡涩故障的现象。

关键词：粉煤气化;氧阀;盘阀

在粉煤气化工艺装置中，工艺介质多为煤粉，在这种恶劣的工况下，介质对仪表及阀芯的冲刷、磨损十分严重，针对这种恶劣的工况，要提高或延长控制阀门的使用寿命是关建，因此对阀门的类别、阀体及阀芯的选型要求更为苛刻和严格，下面对特殊阀门中的氧阀和盘阀选型做简单介绍。

1 氧阀

在粉煤气化气流床工艺流程中，氧气做为助燃介质与粉煤形成定量的氧煤比例进入气流床气化炉煤粉烧嘴进行燃烧，氧气管线上的阀门发生任何外漏或者内漏情况，都会引发氧气中毒或与可燃气体形成爆炸气体，引起生命财产的重大损失。安全仪表系统联锁停车时，自动切断氧气总管氧气切断阀，并打开氧气放空阀将管线内氧气放空，并用氮气吹扫和保护氧气管线。氧气调节阀的仪表选型均采用直行程球阀门，泄露等级为 ANSI CLASS IV 级;氧气切断阀根据工艺管道口径，采用全通径双向金属硬密封球阀或蝶阀，泄漏等级为 ANSI CLASS V。氧阀应采用防火防静电设计，接地电阻应小于10Ω，法兰间电阻应小于0.03Ω。凡与氧接触的部位必需做脱油、脱脂、脱水的处理，并在阀门明显处用蓝色标记标明：禁油;閥体及阀芯部件应光滑无毛刺、流道无锐角、无冲击场合存在。阀杆应有特殊设计，保证阀杆不会发生偏斜，以防止阀门发生外漏。目前设计院采用国标 GB50030-2013氧气站设计规范 及《氧气及相关气体安全技术规程》中的规定来作为氧气阀门材质选择的依据。其中对于直通 Globe 阀，阀体材质一般选用与工艺管道同材质或更高一级材质，阀芯和阀座材质应按照阀前与阀后的压差来决定，压差大按冲击场合设计阀芯和阀座加STL合金，压差小一般选用比工艺管道同材质或高一级材质。而对于气动切断球阀，尽管在工作时处于非冲击状态，但是在紧急切断或打开的情况下，阀内件会引起过度的流速及紊流，通常切断阀材料的选择应按照调节阀对待。氧阀应采用防火防静电设计，接地电阻应小于10Ω，法兰间电阻应小于0.03Ω。

2 盘阀

在粉煤气化工艺流程中，锁斗进料与粉仓切断、给料罐进料与锁斗切断，这两处阀门的操作工况介质状态为固气混合（煤粉和少量氮气），温度在80度，压力为0.1MPa，每小时开关频率在2～4次定时进行粉煤给料的操作，介质中多含有高硬度颗粒，对阀门内件，特别是阀芯与阀座的密封面冲蚀严重。以前锁斗阀无一例外地选用耐磨球阀，因阀门操作条件比较恶劣，因此球阀在运行中故障率比较高，给装置的平稳运行造成了困难。粉煤具有易粘附和磨蚀等特性，尤其是在有气体存在的情况下，这种特性表现更为突出，耐磨球阀故障突出的表面为内漏和卡涩现象，原因有两点，一是密封面硬质合金之间的粘结，二是介质对密封面的冲刷。球阀双密封面结构形式造成了故障原因，要彻底解决锁斗阀的问题，就要找到一款适合处理粉煤的阀门类型--盘阀的出现解决了这一难题，并大大提高了装置的连续运行时间。

盘阀工作原理（如图 1 所示）：盘阀是通过阀杆与摇臂滑动圆盘来实现开关的一种快开关型阀门，阀盘密封面借助弹簧与阀座紧密贴合，弹簧压力始终使阀盘紧密贴合在阀座上又充许阀盘在密封面的垂直方向上有位移，这有助于补偿阀门零件热胀冷缩而引起的形变和多次开关后产生的微量磨损，克报任何变化对密封面的影响并能防止颗粒介质进入密封面之间，在盘阀启闭过程中，阀座密封面对阀盘在切线方向上的摩擦力之差，使盘阀在一个启闭循环过程中产生自转并可以不断剪切与清扫在工艺过程中可能堆积在阀腔内的介质。其次阀腔处还设有吹扫装置，有效的清扫堆积在阀腔内的物料。

盘阀阀杆的填料选择：工艺介质温度小于200度时使用V型PTFE环作为阀杆的填料，工艺介质温度大于200度时使用石墨环和高碳盘根作为阀杆的填料。阀座、阀盘密封面的材质根据工艺介质温度、压力选用不同材质的硬质合金。

盘阀按照结构可分为单盘阀和双盘阀。单盘阀根据使用的情况可以分为单阀单盘与单阀双盘。单阀单盘为单向密封，适用于阀门关闭静压作用于阀盘背面的情况或者反向压力很低的情况（一般小于0.25MPa）;双盘阀是把 2 个盘阀装配在一起以节约安装空间和减轻质量，上下两个阀盘能独立进行开关动作，并实现密封，也可以一开一备。

3 结束语

在合成氨配套煤制气改造中，特殊阀门是粉煤气化中能否长期平稳运行的关键，做为特殊阀中最为重要的氧阀和盘阀，希望通过本文，在以后选型或使用中中对大家有帮助。

参考文献：

[1]袁自伟.关于水煤浆气化工艺过程中的特殊调节阀[J].石油化工自动化，2009（3）：33.

[2]荀蔚勇.煤气化工艺中的特殊控制阀[J].GM通用机械，2011（1）.

作者简介：

张钰红（1980- ），2007年毕业于河北工程大学，在河北正元化工工程设计有限公司从事自控设计，中级职称。