锁渣阀在四喷嘴水煤浆气化炉的应用

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关于水煤浆气化工艺过程中的特殊调节阀

关于水煤浆气化工艺过程中的特殊调节阀1 概述煤气化是煤炭清洁高效转化的核心技术，是生产甲醇、化肥及发展煤基液体燃料合成、制氢等过程工业的基础。

近年来，德士古、壳牌煤气化在中国广泛应用，尤其是德士古水煤浆加压气化工艺（简称TCGP），是美国德士古石油公司（TEXACO）在重油气化的基础上发展起来的，后经各国生产厂家及研究单位逐步完善，于20世纪80年代投入工业化生产，成为具有代表性的第二代煤气化技术。

气化单元属于典型的化工反应，主要原料为氧气和水煤浆。

主要设备是气化炉，关键仪表的选择，直接决定气化单元的正常生产和安全运行。

气化单元中，所有进口调节阀的投资占了设备费用的20%。

气化单元运行得好坏，调节阀起到了关键的作用。

2 工艺流程介绍图1为气化炉结构示意图。

煤、蒸汽在气化炉内进行部分氧化反应，制取原料气，原料气经过激冷、洗涤除去炭黑后送往CO变换工序。

气化过程产生的炭黑水送往炭黑回收工序，灰水大部分回收循环使用，少部分经污水处理工序送往生化池处理后集中排放。

水煤浆气化流程如图2所示。

图1 气化炉结构图2 水煤浆气化流程3 特殊阀门气化单元的主要阀门有：气化炉锁渣阀和黑水阀，氧气阀门，水煤浆切断阀，黑水/灰水阀，气化炉烧嘴冷却水切断阀，锁渣阀和冲洗水阀，气化炉高压氧气管线切断阀，合成气切断阀等，下面对这些阀门逐一进行说明。

3.1 气化炉锁渣阀和冲水阀气化炉锁渣阀和冲水阀布置如图3所示。

图3 锁渣阀和冲水阀布置3.1.1 阀门概况锁渣阀和冲水阀是气化装置最重要的阀门。

每台气化炉有3台锁渣阀：气化炉下部渣口与锁渣罐相连的管道上有2台（上面1台常开，以备下面的锁渣阀故障时使用）；锁渣罐排放口1台。

每台气化炉侧面各有1台冲水阀。

锁渣阀和冲水阀参与排渣程序控制，须经受高温、高压和灰渣的直接磨蚀，开关次数频繁，要求在高压差情况下，双向严密密封，对阀门结构和材质要求很高。

为节省能量，还设置黑水循环系统，其工艺条件和锁渣阀基本类似。

浅谈四喷嘴水煤浆气化炉炉渣的优化控制措施

浅谈四喷嘴水煤浆气化炉炉渣的优化控制措施摘要：新型四喷嘴对置式气化炉装置是具有自主知识产权的水煤浆气化技术，为了维护其长周期运行，除了要克服其自身存在的缺陷外，还需对炉渣进行优化控制。

本文首先对四喷嘴水煤浆气化炉做了概述，然后详细阐述了四喷嘴水煤浆气化炉炉渣的优化控制措施。

关键词：四喷嘴水煤浆气化炉；炉渣；气化；煤浆；负荷一、四喷嘴水煤浆气化炉概述具有自主知识产权的四喷嘴对置式水煤浆气化示范装置的技术特点是：四喷嘴对置的水煤浆气流床气化炉及复合床煤气洗涤冷却设备；分级净化的煤气初步净化工艺；蒸发分离直接换热式含渣水处理及热回收工艺。

图四喷嘴对置式气化及煤气初步净化示意图1-磨煤机；2-煤浆槽；3-多喷嘴对置式气化炉；4-锁斗；5-水洗塔；6-蒸发热水塔；7-真空闪蒸器；8-澄清槽；9-灰水槽（一）多喷嘴对置式气化及煤气初步净化气化反应是串并联反应同时存在的极为复杂的反应体系，可分为一次反应与二次反应：1、一次反应区(燃烧区)进入该区的反应物有工艺氧、煤浆以及回流流股和折返流流股中CO、H2等。

水煤浆入炉后，首先进行雾化，同时接受来自火焰、炉内壁、高温气体、固体物等的辐射热，以及回流流股及折返流流股的热量。

煤浆瞬间蒸发，煤粉发生热裂解并释放出挥发份。

裂解产物、挥发份及其他易燃组分在高温、高氧浓度下迅速完全燃烧，放出大量热。

这个过程进行得相当短促，主要发生在射流区与撞击区中，其结束的标志是氧消耗殆尽。

2、二次反应区进入二次反应区的组分有煤焦、CO2、CH4、H2O以及CO、H2等组分。

这时主要进行的是煤焦、CH4等与H2O、CO2发生的气化反应，生成CO和H2。

这是有效气成分的重要来源。

二次反应主要发生在管流区。

3、一次与二次反应共存区四喷嘴对置气化炉中射流区与撞击区、撞击流股、回流区、折返流区共存，不时进行质量交换，再加湍流的随机性，射流区的反应组分及产物都有可能进入撞击区、撞击流股、回流区、折返流区，导致这些区域既进行一次反应，也进行二次反应。

水煤浆加压气化装置用锁渣阀的设计及工艺要求

1概述锁渣阀，也称为锁斗阀。

水煤浆加压气化装置煤锁斗加压输送系统中锁渣阀介质为高压煤粉及氮气，不仅对阀体的流道存在较大的冲蚀，还对阀门的球体及阀座等动部件及密封面具有更大冲蚀和磨蚀，这无疑对阀门的耐磨性能提出了较高的要求，需对阀内件采取高技术的硬化处理。

基于此，该工况的产品不仅要考虑硬化材料的硬度，也应重视硬化工艺是否能够达到除硬度指数之外的其它指数要求，包括局部大颗粒因素、局部超压因素、在温度变化的工况硬度值与结合力、硬化层与基材的结合力度、硬化层厚度等。

由于煤粉输送的周期为30分钟，因此在正常生产中该锁渣阀开关频率，高压到低压，高温到低温的交替变化较大，要求锁渣阀门不仅要具备标准产品具备的各类性能及使用寿命，还应考虑严酷工况下是否依然能够发挥价值。

2水煤浆加压气化装置介绍水煤浆加压气化工艺排渣流程图见图1。

通常气化炉内气化压力在2.7~8.5MPa，而渣池通大气，要想将炉内的灰渣排到渣池，应把介质的压力减至常压。

当1、2号锁渣阀打开、下锁阀关闭时，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，而下锁阀打开时，锁斗与渣池处于一个系统，压力相等，此时可以将锁斗内的黑水排入渣池。

在整个过程运行中工艺介质一般为固体颗粒含量为20%的渣水混合物，混合物中固体颗粒直径在3~50mm之间。

阀门入口压力范围在4.4~8.4MPa区间，温度范围在140~260℃区间。

黑水介质成分主要含有水、CI、H2S、Fe2O3、SiO2、AI22O3等成分，由于工况的特殊性所以此装置系统的阀门设计不仅要满足具有可靠的耐腐蚀而且要考虑阀门具有可靠的耐磨性能。

因此设计满足以上工况要求的锁渣阀是一项非常有挑战的项目。

3阀门设计过程3.1锁渣阀的性能要求①结合使用工况的要求，阀门的类型确定为开关两位式球阀。

阀门口径需按流体在非阻塞流状态来确定，阀门使用寿命满足10万次承受压力和温度循环操作。

四喷嘴气化炉锁斗的常见问题处理

设备运维四喷嘴气化炉锁斗的常见问题处理杜丹丹（兖矿鲁南化工有限公司，山东滕州277500）摘要：四喷嘴气化炉是高压氧和水煤浆的反应高压容器，生成的粗合成气后系统处理，生成的黑水闪蒸处理，再回收利用，生成的渣由锁斗的收集，并排出系统。

锁斗出现问题或堵渣，处理不及时，长时间将会导致停车处理。

锁斗在整个系统反应中起着至关重要的作用。

关键词：锁斗；堵渣；现象；处理方法1工艺介绍锁斗排渣系统由一套逻辑连锁自动控制系统控制。

每个循环周期约30min，其中收集渣的时间为28分钟，排放时间为2分钟。

气化炉洗涤冷却室底部的渣及少量的未被燃烧掉的残碳颗粒通过锁斗入口阀收集在锁斗内。

为了锁斗顶部有一管线，通过锁斗循环泵将锁斗上部的黑水加压循环回气化炉洗涤冷却室，作为锁斗循环水，将洗涤冷却室里的渣带入锁斗。

具体排渣过程:锁斗入口阀（XV1312）关闭，锁斗循环泵入口阀（XV1318）关闭，循环阀（XV1319）打开，接着锁斗泄压阀（XV1315）打开泄压，当锁斗的压力小于0.28MPa时，锁斗冲洗水阀（XV1316）打开，30s后关门；当锁斗压力低于0.08MPa时，锁斗冲渣阀（XV1314）、锁斗出口阀（XV1313）先后打开，进行排渣，排完后，锁斗出口阀（XV1313）、锁斗泄压阀（XV1315）、锁斗冲渣阀（XV1314）关闭后，锁斗充压阀（XV1317）打开将锁斗充压至正常操作压力，充压阀（XV1317）关闭。

锁斗入口阀（XV1312）开，锁斗循环泵入口阀（XV1318）打开，循环阀（XV1319）关闭，锁斗继续渣收集。

收集在渣池的渣经刮板捞渣机（M1301）捞出后，装入渣车运到界外。

含有细渣的黑水用渣池泵送往真空闪蒸罐，与闪蒸黑水一同处理。

2常见问题的处理2.1系统故障，阀门不到位阀门动作不到位，将锁斗自动打成手动，反复动作，看是否到位。

如果不到位，联系仪表处理。

原因可能：1、阀门损坏或联锁阀动作不正常；2、现场电磁阀失灵；3、仪表逻辑系统掉电；4、有大块渣或洗涤冷却室金属内件脱落卡住。

四喷嘴水煤浆气化技术在我公司的应用小结

Clean Coal and Energy 清洁煤与能源, 2014, 2, 44-48Published Online December 2014 in Hans. /journal/cce/10.12677/cce.2014.24008A Summarization of Application ofFour-Nozzle Coal Water SlurryGasification TechnologyZheng LiuLinggu Chemical CO., LTD., YixingEmail: dongge117@Received: Sep. 17th, 2014; revised: Sep. 30th, 2014; accepted: Oct. 18th, 2014Copyright © 2014 by author and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/AbstractDuring the period from preparation to operation up to now of the four-nozzle coal water slurry gasification installation project, we have accumulated rich operating experience. The type of coal, pulping system, firebrick and nozzle are key factors determining the installation operation. This paper focuses on the configuration situation and operation situation of the gasification installa-tion, knowledge of gasification, and the problems and handling methods of them.KeywordsFour-Nozzle, Coal Water Slurry, Gasification四喷嘴水煤浆气化技术在我公司的应用小结刘政灵谷化工有限公司，宜兴Email: dongge117@收稿日期：2014年9月17日；修回日期：2014年9月30日；录用日期：2014年10月18日摘要从四喷嘴水煤浆气化装置项目筹建到运行至今，我公司积累了丰富的运行经验：煤种、制浆系统、耐火四喷嘴水煤浆气化技术在我公司的应用小结砖、烧嘴都是决定装置运行优劣的关键。

四喷嘴对置式水煤浆加压气化装置黑灰水处理技术研究

四喷嘴对置式水煤浆加压气化装置黑灰水处理技术研究水煤浆加压气化装置是一种将水煤浆通过高压泵加压送入气化炉内进行气化反应的装置。

在水煤浆加压气化过程中，会产生大量的黑灰水，其主要成分是含有大量的悬浮物、污染物和有机废水。

因此，为了降低环境污染并有效地处理黑灰水，需要进行相关的技术研究。

四喷嘴对置式水煤浆加压气化装置是一种根据工艺特点设计的一种较为理想的气化装置。

在该装置中，通过四个喷嘴将水煤浆均匀地喷入气化炉中，提高了气化效率，并且减小了黑灰水的生成量。

但是，由于水煤浆加压气化过程中的水煤比较高，黑灰水中含有大量的悬浮物和污染物，使得黑灰水的处理难度较大。

对于黑灰水的处理，主要可以采用物理化学处理和生物处理等方法。

物理化学处理方法主要包括沉淀、过滤、吸附等技术。

通过沉淀技术可以将黑灰水中的悬浮物沉淀下来，降低悬浮物的浓度。

过滤技术可以进一步去除悬浮物和细粒物质，提高水质。

吸附技术可以吸附黑灰水中的有机物质和重金属离子，达到净化水质的目的。

生物处理方法主要采用好氧氧化和厌氧消化等技术。

好氧氧化技术通过添加一定的氧气和微生物，将黑灰水中的有机物质进行降解，降低污染物的含量。

厌氧消化技术主要利用厌氧菌的作用将有机物质转化为沼气和沉淀物，在同时发电的情况下实现了黑灰水的处理。

在实际应用中，应根据黑灰水的性质和含量选取合适的处理方法，建立完善的黑灰水处理系统。

此外，还应加强对黑灰水处理技术的研究，提高处理效率和处理效果。

通过先进的技术手段，减少黑灰水对环境的污染，实现资源的循环利用。

总之，四喷嘴对置式水煤浆加压气化装置黑灰水处理是一个复杂的问题，需要综合利用物理化学和生物处理等技术手段。

通过合理的处理方案，可以实现黑灰水的净化和资源的回收利用，实现绿色环保的目标。

煤气化工艺中的特殊控制阀

因而阀门实际开启力矩远远大于一般流体介质在相同压
力下的力矩。
２阀门结构特点．
锁渣阀采用的是金属硬密封固定式球阀结构，该阀与其他球阀相比，有许多特点：
１采用全通径、防火和防静电设计。通道圆整平）滑，流道通畅，尽可能保证介质不积沉，同时进口通道表面增加保护层耐冲刷。要求使用开关球阀，应按非阻
３控制机构设计．
锁渣阀直接参与了锁斗系统的程序控制，因此对于执行机构及其附件的选型也很重要，要求也很高。１执行机构必须是免维护的双作用气动执行装置。）２若锁斗系统发生故障，将导致联锁停车并对安）
全生产构成威胁，所以要求一旦发生停电或停气，阀门应自动处于关闭状态（Ｃ。因此，阀门应自带储气Ｆ）
中渣的粒度分布：粒度３０～５ｍｍ的渣体占渣水体积０
的特殊控制阀大多为进口，价格昂贵，占到整个装置设备费用的２％以上。特殊控制阀工作是否稳定直接关系０到气化装置的安全生产运行。
的ｌ％，ｌ～２ｍｍ的渣体占渣水体积的５００％，ｌｍｍ的Ｏ渣体占渣水体积的１％，５ｍ０～９ｍ的渣体占渣水体积的
与轴孔、阀座与关闭件接触表面间产生严重摩擦，从而
ＧＭ西用棚麓
ｗ．ｘｌｔ２１年第１ Ⅳ ．ｅ０１蜘］期
发生剧烈磨损，阀门打不开或关不严。使
７具有中腔自动卸压功能结构设计，当阀门关闭）后，阀腔内压力高于关闭压力时，能自动卸压至压力

锁渣阀在水煤浆加压气化装置上的应用与国产化

锁渣阀在水煤浆加压气化装置上的应用与国产化1 概述锁渣阀，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（以下统称水煤浆）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：XV08、XV09锁渣阀，通常称为上锁渣阀，其中，XV09锁渣阀受程序控制，大约每30min开关一次，而XV08锁渣阀常开、在线备用，以备XV09锁渣阀出现泄漏等故障随时投用。

当气化炉激冷室液位低，引起气化炉保安系统联锁动作时，XV08也联锁关闭，以防气化炉工艺气窜入锁斗系统，造成不良后果。

锁斗排放口有1台：XV10锁渣阀，通常称为下锁渣阀，该阀的下口与大气相通。

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，要求在高压差情况下，实现双向密封。

锁渣阀使用位置关键，技术要求高，造价昂贵，颇受业内人土关注。

2 水煤浆加压气化排渣系统分析2.1 工艺流程简介水煤浆加压气化工艺排渣系统流程示于图1。

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XV09锁渣阀打开、XV10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XV09锁渣阀关闭，而XV10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。

2.2 锁渣阀使用工况2.2.1 阀门所通过的介质某操作压力6.5MPa、日投煤量750t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10578kg／h，最大为13700kg／h，渣水混合，其中渣占50％，渣的粒度一般为：3mm～50mm。

黑水介质中含有水、Cl－、H2S、MgO、Fe2O3、SiO2、Al2O3等成分，过程具有化学腐蚀和机械磨蚀。

四喷嘴水煤浆气化炉炉渣的优化控制

质量分数控制在５左右，效气体积分数控制％有
在８％左右。２
２．Ｏ３．０
ｌ６
１１
２３２中心氧的控制．．
３．４３．６３．８
８５６
兖矿国泰烧嘴最长连续运行时间为１１ｄ５。
等。煤的硬度与采购的煤质有关，易控制。入不
球磨机原料煤粒度大小与煤质有关，与破碎机也
破碎效果有关。兖矿国泰采用的破碎机为重锤式
四喷嘴水平对置式气化炉的烧嘴在气化炉中
部，调节负荷时，在相对应的２只烧嘴会同时加量或减量。煤浆进入气化炉时，分煤浆先气化后部与氧气反应，有气化的煤浆与氧气混合与来自没
物含量越低。影响煤浆粒度的因素：料煤的硬原
度、钢球级配、生产负荷、球磨机原料粒度大小入
调整；选用原煤、水洗精煤和库存煤按照适合的比
例进行配煤，既能节约成本，又能很好地控制炉渣中可燃物含量。
２２负荷的控制．
气流量４８０ｍ／（态）氧煤比为４０（Ａ０ｈ标，０与
及Ｂ气化炉相同）煤浆的灰熔点为１１０ｃ，８ｃ。由于此前Ａ及Ｂ气化炉氧气流量一直与出空分
工段的氧气流量不相符，并通过对现场炉渣样品

气化炉锁渣阀的使用

2.3.2固定球阀球和阀轴联接结构
固定球阀球和阀轴三种联接方式：球上开四方型槽或平行槽，阀
轴磨成四方或平面。各自硬化处理
后，进行组装联接。平行槽比四方槽
加工更简单一些。有的厂家为了降低
成本，不硬化处理直接使用，这种方
式最简单，成本最低，但使用效果最
(图3)
(3)背压弹簧故障
球阀的密封是靠阀座紧紧贴在阀球上密封的，而阀球又是转动的，所以阀座必须是浮动的，阀座后面有背压弹簧支撑阀座才能浮动。12” 以下阀门的弹簧一般采用板簧，12” 以上采用柱型簧，也有蝶型簧、蛇型簧等，但没有绝对界限，各生产厂家有各自技术特点。为了避免煤渣进入弹簧或板簧，造成弹簧不能动作，各厂都采取O型圈密封的方法，隔绝流体与弹簧(如图8)
(图5)
当前国内各个煤化工厂家使用的锁渣阀，无论进口或国产阀，大都是三片式或一偏两片式固定式球阀，因为该结构加工容易，成本较低，竟争力较强，但故障率相对高。
下面就锁渣阀经常出现的几种故障原因做一下分析：
(1)间隙磨损故障
四方槽或平行槽联接方式，经过几个月工艺运行，阀球的四方槽、平行槽和阀轴的四方键、平行键均有不同程度磨损（如果没经过硬化处理的，则时间更短一些。）紧配合变成间隙配合，如果是花键联接，时间长了，也会出现紧配合变成间隙配，如图6。
F = 1 πd2p×0.15×2 (公式1) 4
其中：F=磨擦力，单位牛顿/平方米；P=工作压力； d=阀轴直径；0.15=磨擦系数；2=两个轴
因此，该型球阀会在工作一段时间以后，磨擦力逐渐增加，以至后来气动执行机构推不动球阀，出现卡住。如果调高气源压力，球阀还可以工作一段时间，直到气源压力无法增加或是再增加也无用，彻底卡死为止。

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在使用过程中，阀球阀轴一体，优势就显而易见： a.阀球和阀轴联接不会变形，不产生偏心阻力。 b.由于阀球和阀轴一体化，两个轴向外推力基本抵消，防崩出推力环磨擦力小，运行过程中，不会出现阻力增大现象。浮动球没有下面阀轴，阀座是固定的，关闭时阀球贴紧阀座起到密封作用。装配时和（半固定球）相似。
(5)执行机构因素 a.执行机构以作用动力来分，可分为电动、气动、液动三种行式。电动执行机构力距大，动力供应简单，但是构造复杂，价格高，防爆设计要求高。液动执行机构力距特别大，速度快，防爆性能好，但需要建立液压油系统，不适用大批量远程输送。气动执行机构构造简单，价格低，防爆性能好。压缩空气可以远程输送，停气后压力不会马上消失，给工艺处理留有足够时间。气化炉锁渣阀都采用气动执行机构。
1.2工作原理
锁斗排渣系统由一套逻辑联锁自动控制系统控制，每个循环周期约为30分钟，其中收集渣的时间为28分钟，排放时间约为2分钟。激冷室底部的渣及少量的未被燃烧掉的残碳通过锁斗入口阀收集在锁斗内。为了有利于渣的收集，锁斗顶部有一管线，通过锁斗循环泵将锁斗上部的黑水加压循环回气化炉洗涤冷却室，作为锁斗循环水，使洗涤冷却室中的黑水在向下流动的过程中将渣带下。锁斗具体排渣过程：渣收集结束后，锁斗入口阀（XV--02）关闭，接着锁斗泄压阀（XV--05）打开泄压，当锁斗压力指示小于（0.18MPa）时锁斗泄压阀（XV-05）关闭，接着锁斗冲洗阀（XV--06）打开对卸压管线冲洗，然后关闭。锁斗冲渣阀（XV--04）打开，以便在排渣时对锁斗冲洗，带渣，将锁斗内的渣冲入渣池内。锁斗出口阀（XV--03）打开，锁斗排渣，排渣后锁斗出口阀（XV--03）关闭，锁斗冲洗阀（XV--04）关闭。排渣结束，锁斗充压阀（XV--07）打开将锁斗充压至正常工作压力，充压完毕后关闭充压阀（XV--07），然后打开锁斗入口（XV—02）阀。排渣完毕。锁斗继续下一个循环的渣收集过程。
(2)防崩出机构的影响
防崩出机构是由阀轴的一个台阶和阀密封腔一个推力环组成(如图7)：
(图7)

其作用是当阀内压力作用于阀轴上，阀轴向外运动，如果没有阻截，阀轴会崩出来，密封推力环阻当这种情况发生。新阀门出厂时，阀球和阀轴紧密联在一起，上下轴向外的力相互抵消。当运行一段时间后，四方槽或花键联接的球阀出现间隙配合时，阀轴由于内压向外推，推力环阻止这个运动，同时短轴也要推向下法兰，该磨擦力可以用公式1来计算：
2.锁渣阀结构
2.1阀体材质的确定
锁渣阀接触的工艺介质，是渣水混合物，介质含有氯根。对不锈钢有氯根腐蚀，该腐蚀平时看不出来，当到一定时候，阀体会产生爆裂，平时无法发现。为了避免这一灾难性事故，阀体可以选用双相钢或碳钢，流道喷焊Stellite（斯特立）合金（也有用喷丸强化工艺的）。阀杆应采用防喷杆结构设计，常用材质1Cr13锻件，镀Ni、 P，阀球唇口堆焊斯特立合金厚度不低于12mm，球整体喷涂或堆焊硬质合金；阀座为316堆焊Stellite合金，堆焊层加工后不小于 1mm，阀座后弹簧材质为Inconel 750，阀座后须有防砂结构。双相钢价格相当高，高于不锈钢数倍，国内制造厂家都选用碳钢制做，阀门内件各不相同，各有特点。
(图8)
阀门经过长时间工作，一般半年以上就有问题出现，阀门动作阻力増加，增加气源压力后，阀门动作又能正常工作，直至卡住。阀门解体后发现煤渣进入弹簧，把弹簧垫死，失去弹性，阀球和阀座磨擦力增加，执行机构力距带不动。解决了背压弹簧煤渣不能进入弹簧腔内，也是保证气化炉锁斗系统气动球阀长周期运行的关键问题之一。
2.2阀型的选用
由于锁渣阀处的流体具有高磨损性，同时又要求阀门密封性能好，选用球阀，球阀密封面选用RJ密封面，泄漏等级选Ⅳ级密封，泄漏等级太高了没有必要。国内煤化工厂家都是采用球阀，国外有采用盘阀的，效果一般。
2.3阀球分类
球阀分为固定球和浮动球两种型式，°转角。大多数煤化工厂家对固定球阀门情有独钟，都选用固定球的阀门。另外有一种轨道球阀，不好说是直行程还是角行程，因为阀球还是旋转90°，但阀柄是上下运动，通过螺旋线转换轨迹，这种在气化工艺阀中大批采用。
2.3.1固定球由于阀球和阀轴联接方式不一样，大体可分为三片式、中分式、一偏两片式(主副式)、顶装式几种形式(如图2)。
相对于中分式、顶装式球阀来说，一偏两片式、三片式机械加工精度要求低，造价成本低，很多煤化工厂家都选用三片式或一偏两片式。固定球大部分也选用三片式结构，或一偏两片式。这主要是阀球和阀长短轴之间联接方式不同，形成的。
(图5)
当前国内各个煤化工厂家使用的锁渣阀，无论进口或国产阀，大都是三片式或一偏两片式固定式球阀，因为该结构加工容易，成本较低，竟争力较强，但故障率相对高。下面就锁渣阀经常出现的几种故障原因做一下分析：
(1)间隙磨损故障
四方槽或平行槽联接方式，经过几个月工艺运行，阀球的四方槽、平行槽和阀轴的四方键、平行键均有不同程度磨损（如果没经过硬化处理的，则时间更短一些。）紧配合变成间隙配合，如果是花键联接，时间长了，也会出现紧配合变成间隙配，如图6。出现间隙配合以后，前后阀轴和阀球圆心不在一条线上，造成阀球旋转时，运动阻力增加，出现阀门卡住，不得不拆下检修，需要重新对阀球阀轴进行加工。 (图6)
(3)背压弹簧故障球阀的密封是靠阀座紧紧贴在阀球上密封的，而阀球又是转动的，所以阀座必须是浮动的，阀座后面有背压弹簧支撑阀座才能浮动。12” 以下阀门的弹簧一般采用板簧，12” 以上采用柱型簧，也有蝶型簧、蛇型簧等，但没有绝对界限，各生产厂家有各自技术特点。为了避免煤渣进入弹簧或板簧，造成弹簧不能动作，各厂都采取O型圈密封的方法，隔绝流体与弹簧(如图8)
1 F = πd2 p × 0.15× 2 4
(公式1)
其中：F=磨擦力，单位牛顿/平方米；P=工作压力； d=阀轴直径；0.15=磨擦系数；2=两个轴
因此，该型球阀会在工作一段时间以后，磨擦力逐渐增加，以至后来气动执行机构推不动球阀，出现卡住。如果调高气源压力，球阀还可以工作一段时间，直到气源压力无法增加或是再增加也无用，彻底卡死为止。相对一体化阀球来说，以四方槽、平型槽或花键联接阀球和阀轴的球阀，名义上叫固定球阀，但使用中容易出现问题，还不如叫半固定球更确切些。由于真正的固定球阀，阀球和阀轴一体化成型后，只能采用对夹或顶装式安装，加工要求精度高难度大，成本就高，所以大部分制造厂家只生产（半固定球）球阀，真正的固定球球阀相对较少。

由于阀门作用不同，XV--03阀最容易损坏，其次是XV--02、07、08、09、阀也是易坏的；XV--04阀工作介质是灰水不容易磨损；XV-05、06阀一般不出问题。XV--01阀是安全阀，平时不动作，只有开停车动作，一般五六年不用检修。有的气化炉设计就没有设计XV--01阀，也安全运行了近二十年，设计理念不同。
2.3.2固定球阀球和阀轴联接结构
固定球阀球和阀轴三种联接方式：第一种：方型槽或平行槽联接(如图 3)，阀球上开四方型槽或平行槽，阀轴磨成四方或平面。各自硬化处理后，进行组装联接。平行槽比四方槽加工更简单一些。有的厂家为了降低成本，不硬化处理直接使用，这种方式最简单，成本最低，但使用效果最差。
(图9)
虽然我们对阀球进行了硬化处理，但仅有1-2毫米厚度，我们建议作法是：在阀球唇口处堆焊20毫米左右司太利合金（口径小的阀门少焊一点），堆焊后再喷焊硬质合金。这样做的好处是唇口有磨损时，只磨损了喷焊层和司太利合金，大大延长阀门使用寿命；没焊接司太利合金，唇口磨损后很快露出阀体基材，如继续使用就会加剧磨损，阀门很快损坏，造成阀门内漏。
关键词：多喷嘴对置式，气化炉，锁渣阀
1.气化炉锁斗系统工作原理
1.1锁斗系统
(如图1)
xv-01阀是锁斗安全阀，紧急状态关闭，切断气化炉和锁斗联系； xv-02阀是锁斗集渣阀； xv-03阀是锁斗排渣阀； xv-04阀是锁斗冲渣阀； xv-05阀是锁斗卸压阀； xv-06阀是卸压管线冲洗阀； xv-07阀是锁斗充压阀； xv-08阀是锁斗与锁斗循环泵之间切断阀； xv-09阀是锁斗循环泵循环阀； xv-10阀是渣池联通阀。
(4)阀球与阀座的磨损
阀球是球阀的主要零件，它的好坏将直接决定球阀的使用质量和使用寿命。各个生产厂家竭尽全力在阀球上下功夫，特别是阀球的表面硬化处理。通常的做法是使用超音速或离子速办法进行表面喷涂、喷焊硬质合金。还有用火花硬化处理等，不一而足。另外阀座密封线都是采用堆焊的方式加工的，性能较好。喷涂工艺表面厚度一般地说小于1毫米，喷焊工艺小于2毫米；表面硬度在 54~58HRC左右。决定表面喷涂硬质合金质量好坏有三点因素：a.阀球喷焊前加热温度和加热阀体的均匀度。温度过低，表面涂层会大面级脱落；加热不均匀，会局部脱落。b.喷焊时气体流速，一般来说都要超音速喷焊技术，流速越高附着力越好，越不易脱落。c.硬质合金配方及粒度。硬度越高耐磨性越好，但韧性差易脆裂，硬度低韧性好但是耐磨性就差了；合金粒度也是一个重要因素，粒度细（目数高），溶融好，粒度粗（目数低）溶融差。
(图3)

第二种：花键联接法(如图4)，阀球和阀轴分别制成花瓣，进行组装联接。这种方式相比方型槽联接有进步，但对机械加工精度要求高，成本增加。
(图4)

第三种：直接联接法(如图5)。阀球和阀轴直接焊接在一起或用法兰等其它方式直接固定在一体的方法。由于阀球和阀轴的一体化，所以在阀门组装时，只能采用中分对夹式或采用顶装式的结构。
锁渣阀在多喷嘴水煤浆气化炉的应用
2019年3月
摘
要：在多喷嘴对置式水煤浆气化炉生产操作控制过程中，锁渣阀
起着十分重要的作用，结合气化及排渣系统的高温、高压、易燃易爆、反应剧烈、炉渣冲刷等特殊工况，选择合适的、高质量的锁渣控制阀门用于生产操作、联锁控制过程中，达到安全稳定生产的目的。本文着重介绍锁渣阀在水煤浆气化系统中的特殊结构及成功应用。