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- 40 -工 业 技 术煤焦制氢（简称POX）装置是以煤及石油焦为原料生产氢气，而生产氢气的装置对整个炼化企业是至关重要的。
POX 装置以水煤浆为原料在气化炉加压反应，气化后的煤渣在加压输送过程中，由于介质为高压煤粉及氮气，锁渣阀的阀体流道、球体、阀座及密封面必然会受到冲蚀和磨蚀，又由于在正常生产中锁渣阀的开关频率较高、压力和温度从高到低交替变化等因素，对锁渣阀的性能提出了较高的要求[1]。
1 POX 装置锁斗循环及相关阀门简介1.1 锁斗循环原理简介POX 装置的锁斗系统是一个定期收集和排放气化炉产出灰渣的水封体系，是确保气化炉连续运行的重要系统之一。
锁斗循环分为收渣、卸压、排渣和充压4个阶段（如图1所示），一个循环的时间大约为30 min [2]。
锁斗程序启动后，当排渣时间到时，锁斗进口阀关闭，锁斗循环泵入口关闭，循环阀打开，锁斗泵自身循环。
锁斗卸压阀打开，渣池溢流阀关闭，锁斗开始卸压，锁斗内压力卸至锁斗冲洗水罐12V103。
卸压后，关闭锁斗减压阀，打开自锁斗冲洗水罐12V103至锁斗的锁斗冲洗阀及自锁斗至渣池的锁斗出口阀，锁斗开始排渣。
排渣计时器开始计时，到达预定时间后，锁斗出口阀、锁斗冲洗阀关闭。
锁斗充压阀打开，用来自渣水处理单元高温热水泵13P101A/B 的高压灰水对锁斗进行充压。
当锁斗与气化炉之间的压差小于设定值时，充压阀关闭，锁斗进口阀重新打开。
与此同时，锁斗循环泵入口阀打开，循环阀关闭，锁斗开始收渣。
全部排渣循环（减压、排渣、充压）时间大约2 min。
锁斗循环重新开始。
为了保证气化炉安全运行， 锁斗顺控要求锁渣阀必须在10 s 内完成开启或关闭动作，否则，锁斗顺控程序将跳停，锁斗不能进行自动收渣、排渣。
1.2 锁斗相关阀门介绍一个气化炉典型的锁斗系统共需要配置24台锁渣阀（典型配置见表1），锁渣阀为固定球硬密封球阀，尺寸较大 （DN 450 mm ／ DN 400 mm），国内POX 装置基本以进口的ARGUS 阀体为主。
G1610锁渣、锁斗阀及冲洗水阀一、应用场合概述煤气化装置锁渣阀用于煤气化后煤渣的排放，煤气化装置条件非常苛刻，煤制油、煤改油、煤气化等煤化工项目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。
高压（一般采用Class600至Class900压力级）、高温、介质（煤渣）硬度非常高、启闭频繁（半个小时动作一次）、口径大（一般为DN300～DN450）、启闭速度快（一般为3秒至10秒）、而且要求煤气化阀门的密封性能好，可靠性高。
煤气化炉锁斗阀是煤化工装置中关键的主力控制阀门，由于使用工况要求很高，所以对煤化工用阀门的技术要求难度很大。
煤化工专用锁渣、锁斗阀及冲洗水阀的介质为含用固态矿渣和灰分的高温渣水，不但对阀体的流道具有较大的冲蚀，对阀门的球体及阀座等动部件及密封面冲蚀和磨蚀更大，要求阀内件必须经过高技术的硬化处理使阀门具有较高的耐磨性能。
产品除了考虑硬化材质硬度外，更重要的考虑到硬化工艺，以达到除了硬度指数以外的其它指数达到要求，如：厚度、与基材结合力度、在温度骤变工况的硬度值及结合力、局部超大压力因素、局部大颗粒因素。
由于集渣和排渣的周期为30分钟，因此在正常生产中该阀的开关次数频繁，高压到低压，高温到低温的交替变化较大，要求阀门除标准产品具有的非常好的使用寿命和较高的密封等级外，更要考虑完全满足严酷工况的设计和制造，检测工艺。
二、遵循的行业规范和标准G1610锁渣阀是固定球阀，其结构设计和生产工艺遵循以下标准和规范ASME 名称B16.5 钢管法兰及法兰配件B16.10 阀门的面对面和端对端尺寸B16.34 阀门—法兰形端部、螺纹端及焊接端FCI 70-2 控制阀门阀座泄漏结构特征两体式阀体结构弹簧加载式阀座密封防阀杆喷出本质火灾安全动负载阀杆填料应用范围口径：12＂/DN300；14＂/DN350；16＂/DN400；18＂/DN450；压力：ANSI CLASS 600 900温度：-46℃～+500℃硬化处理：HVOF或热熔喷涂处理三、产品规格范围及简介G1610锁渣、锁斗阀及冲洗水阀1、阀体结构为两片全通径、金属密封固定球式球阀，整体式法兰。
煤化工气化炉进口锁斗阀结构改进摘要：本文介绍了煤化工部合成氨两台气化炉锁斗阀在使用过程中，出现前后有压差的情况下保不住压力造成密封泄漏，没有压差情况下密封性能完好，对阀门解体后从结构上进行原因分析，并进行改进，从改进后到现在，效果较好。
关键词：气化炉；锁斗阀；阀座；弹簧一、装置情况南化公司合成氨装置原设计规模为年产30万吨合成氨、52万吨尿素及其配套的4万Nm3/h氧气的空分。
2002年3月空分及合成氨装置开始试车，气化分别采用沥青和渣油为原料进行试车，2002年6月16日生产出合成氨。
2004年建设水煤浆气化装置，2006年1月煤气化投料试车成功。
气化工序采用8.7 MPa德士古激冷气化流程，四级闪蒸、压滤法炭黑回收流程。
来自大煤桨槽的煤浆，经高压煤桨泵加压后通过布置在气化炉顶部的工艺喷嘴，与氧气一起喷入气化炉，在气化炉内发生部分氧化反应，生成主要含CO+H2的粗煤气，经水急冷和多级洗涤除灰后送下游变换单元；对气化炉和碳洗塔排出的黑水进行四级闪蒸，回收灰水和热量，黑水中的碳黑及细灰经提浓、沉降、过滤后加以回收。
锁斗阀是气化炉的关键设备，控制流程特殊，阀门动作频繁。
由于该阀门工作条件在高压（8.7Mpa）、高温（110℃）和低压（大气压）、常温（57℃）交替变化，在任何情况下，阀门从全关到全开位置或从全开到全关位置的行程时间应小于10秒，阀门的开关次数频繁（每45分钟开、关一次），介质主要为：含渣热水，其中包含大约20%的固体颗粒和部分硫化氢气体等。
二、锁斗阀概况我国早期锁斗系统大都采用进口锁斗阀，其中德国Perrin公司锁斗阀应用较多。
南化公司煤化工合成氨气化炉使用的是Perrin公司锁斗阀。
Perrin公司生产的锁斗阀（图1）结构为双阀座、固定球体、金属硬密封，阀杆与球体由四方连接传动，阀座采用柱式弹簧环形分布。
图1三、问题分析Perrin锁斗阀使用中发现开关过程中前后有压差的情况下保不住压力造成密封泄漏，没有压差情况下密封性能完好，该阀解体后对各零部件检查分析有以下问题。
气化炉锁渣阀密封面改进及应用摘要：本文介绍煤化工部合成氨两台气化炉工况发生变化，介质中有腐蚀性成分存在，导致球体、阀座密封面存在腐蚀严重现象，造成阀门使用一个周期内漏，通过对两台炉3台PERRIN 18"锁渣阀阀座结构改造，6台锁渣阀球体和阀座密封面新材料HVOF超音速喷涂，提升了锁渣阀耐腐蚀能力。
通过实践运行，锁渣阀使用周期延长到2个周期，为生产长期稳定进行提供了保证。
关键词：气化炉；锁渣阀；密封；HVOF1 概述煤化工部合成氨有两台气化炉A和B，两台炉子交替运行，每台炉子正常运行周期60天。
锁渣系统每台炉子有3台锁渣阀,分别是上锁渣阀KV52108/208，中锁渣阀KV52109/209，下锁渣阀KV52110/210，6台具锁渣阀为开关球阀。
锁斗锁渣阀运行为程序控制，锁斗入口阀KV52108/208打开，锁斗开始集渣，集渣时间45分钟，集渣结束，KV52108/208关闭，锁斗和气化炉隔离；锁斗排渣阀KV52110/210打开，锁斗排渣，排渣时间35S，锁斗排渣阀KV52110/210关闭。
锁渣阀工艺流程特殊，阀门动作频繁，上锁渣和中锁渣阀门工作条件在高压（8.5MPa）、高温（200℃）和低压（0.3MPa）、常温（60℃）交替变化，在任何情况下，锁渣阀门从全关到全开位置或从全开到全关位置的行程时间应小于10秒，阀门的开关次数频繁（每90分钟各开、关一次），上锁渣和中锁渣介质主要为渣固体颗粒，下锁渣介质主要为含渣热水。
硬度较高颗粒介质容易导致阀内件磨损而出现内漏和执行机构内件易磨损，影响阀门的开关。
由于锁渣阀位置关键，锁渣阀本身若出现问题，会引起气化炉停车。
2 修理情况阀门检修周期为一年，所有锁渣阀门软密封件自2011年进口配件改为国产，材质为夹316丝石墨垫，更换的主要内件材质（阀座：F316+NI60,球体：F316+NI62,阀杆：17-4PH+NI60,轴套：F51+NI60），2011年至2017年4月锁渣阀解体后普遍存在各零部件磨损、轻微腐蚀、密封面划伤等常见现象，2017年4月份开始，锁渣阀解体后普遍存在密封面腐蚀严重情况。
3 煤锁、渣锁顺控的基本原理煤锁设有充压阀、泄压阀，用于煤锁充泄压，充压气体是来自煤锁气压缩机出口的煤锁气，泄压气通过煤锁气洗涤系统后进入气柜，做为煤锁气压缩机的入口气源，两台煤锁共同设置一台煤锁气抽射器，通过低压氮气来产生负压，将煤锁剩余煤气抽出，送至气化火炬燃烧处理。
当煤锁加煤时为常压状态，煤锁上阀打开将煤锁加满煤料。
加满煤料后将煤锁充压至与气化炉相同压力，并反复卸掉部分压力进行煤锁上阀的密封试漏。
试漏完成，打开煤锁下阀给气化炉下煤料。
煤锁料空后，关闭煤锁下阀，反复卸掉部分压力进行煤锁下阀的密封试漏，试漏完成，对煤锁进行加煤。
以上步骤反复执行供给气化炉煤料[3]。
气化炉排渣设备有下渣激冷室和渣锁，激冷室里为循环的冷却水，熔融状态的渣进入激冷水，瞬间炸裂，形成颗粒状的固态渣。
当渣锁排渣时，将渣锁上阀关闭，对渣锁上阀密封试漏，试漏满足条件，通过泄压阀门给渣锁泄压，泄压完成后，开渣锁下阀，排渣。
再关闭渣锁下阀，对渣锁充水、充压、试漏，开渣锁上阀正常接渣。
4 控制优化的风险辨识煤锁、渣锁正常运行过程中，存在煤锁上下阀、渣锁上下阀密封性差的可能，可能出现介质外泄，对环境和人身安全造成影响，并且对气化炉压力产生波动。
1 BGL气化炉概况BGL 气化炉是以块煤通过煤料床顶部的煤斗仓进入加压的气化炉。
块煤从储煤的圆形料仓经皮带输送运至气化炉上层煤仓。
煤仓中的煤料供给煤锁加煤。
通过煤锁的充泄压供给气化炉煤料，当块煤进入气化炉逆着向上的气流在气化炉中由上向下移动时，被干燥、脱出挥发分、气化、最终燃烧[1]。
在气化炉的基底，由喷嘴将水蒸气和氧的混合物喷入燃烧区，在这里氧和余下的焦反应释放出温度高于2000℃的高热，这样的高温足以使灰熔化，并提供热以支持气化反应。
熔化后的液态灰渣存留于气化炉底部渣池，当渣池积累到一定高度的时候，定时对渣池排渣，自动排入气化炉激冷室及渣锁水冷装置。
熔融状态的灰渣进入水冷装置后炸裂，形成一种无味的、不可渗滤的熔渣状玻璃质固体。
锁渣球阀的结构原理技术1. 概述锁渣球阀是一种专门用于输送高粘度、高分子、含有颗粒物质或者晶体物质的介质的阀门。
它利用球体作为截断元件，采用反向冲洗式的渣孔结构，能够有效防止介质中的渣块或者晶体物质卡住阀门，保证阀门的正常运行。
本文将详细介绍锁渣球阀的结构原理和技术特点。
2. 结构原理锁渣球阀由阀体、阀座、阀门、球体、渣孔等零部件组成。
阀体和阀门之间的密封面采用内装式密封结构，即阀门的外表面与阀座内的密封表面配合密封。
此外，阀门底部的浮球组件能够避免废液或者颗粒物质积聚形成截流，保证阀门通畅。
渣孔采用反向冲洗式设计，能够有效清理介质中的渣块或者晶体物质。
3. 技术特点3.1 适用范围广锁渣球阀能够适用于输送各种高粘度、高分子、含有颗粒物质或者晶体物质的介质，例如，涂料、粘合剂、尿素、金属铸造和处理行业的熔铸液等。
由于其独特的结构，锁渣球阀的使用范围不受介质粘度、流量大小、压力高低的限制。
3.2 渣孔设计独特与传统的阀门相比，锁渣球阀采用反向冲洗式渣孔结构。
在阀门关闭时，渣孔的贯通方向与管道方向垂直，可以避免介质中的颗粒物质堵住渣孔，保证了渣孔通畅，阀门运行正常，同时也便于对阀门结构进行清洗维护。
3.3 密封性能优异锁渣球阀采用内装式密封结构和嵌式橡胶密封圈的配合方式，密封性能非常好，可以确保阀门的密封性和运行平稳。
在介质密度较大或者流量较大的情况下，锁渣球阀仍然可以保证密封性能，防止介质外泄，减少对环境的污染。
3.4 长寿命和维护方便锁渣球阀采用高质量的阀门和球体材料，经过严格的生产工艺，具有很长的使用寿命。
在阀门出现故障或者需要维护的时候，只需要拆下阀门底部的浮球组件，再通过反向冲洗式渣孔结构进行清洗和维护即可。
4. 总结锁渣球阀具有结构独特、技术先进、适用范围广、密封性能优异、使用寿命长和维护方便等优点，越来越受到广泛的认可和应用。
在今后的工业应用中，锁渣球阀将会继续发挥重要作用。
