煤化工用金属密封球阀的选型及应用_王树宏
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我国的能源结构决定了在未来相当长的一段时间内,能源仍是以煤炭为主。
而煤炭资源的清洁高效利用则是需要更加深化推进的发展方向。
煤化工是指以煤为原料,经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。
主要包括煤的气化、液化、干馏,以及焦油加工和电石乙炔化工等。
其工艺固有的介质高温、高流速、高压差、高腐蚀性、流体高含固量等工艺特点,对阀门的工况适应性以及整体寿命等提出了严峻的挑战。
尤其煤化工行业里气化炉黑水、灰水等严苛工况的介质中含有较高硬度及含量的固态颗粒、腐蚀性组分,对调节阀耐腐蚀、抗冲刷性能及整体寿命要求越来越高,所以这类严苛工况的阀门提高耐腐蚀抗冲刷性能,延长平均无故障周期和整体寿命成为了煤化工工业调节阀急需突破的难题。
黑水处理是煤化工中最重要的环节之一。
该步骤主要是将合成气洗涤废水和液渣水浴后的废水,回收并重新循环使用,保证粗合成气质量合格。
因此,黑水处理系统能否高效、稳定运行,制约着煤气化生产的稳定和长周期运行。
什么是黑水黑水是从气化炉、水洗塔、渣池排除的冲洗水,灰水是黑水经闪蒸、过滤、澄清后形成的水,大部分灰水经脱氧处理后循环使用。
黑水介质中的固体含量大且硬度比较高(一般在1000ppm 以上),当黑水介质中固体悬浮物的浓度很高时,固体悬浮物会诱发黑水中的碳酸钙等结晶,从而堵塞管道及阀门的通道。
煤化工黑水主要指煤气化系统形成的带有煤渣的固、液混合物,混合物中大部分是液体。
黑水介质具有高悬浮物、高温、高碱、高硬度等特点,且含有氨、氯离子、硫化氢、磷酸等强腐蚀介质,同时还有气化反应所产生的高硬度的固体颗粒,固体颗粒的含量最多可达到4%。
固体颗粒沉积后经常堵塞阀门节流口处,在节流口处流体混杂着硬度较高的固体颗粒高速运动,所以对阀芯、阀座等阀门关键零部件的冲蚀严重。
工艺介绍黑水处理是将来自激冷罐、湿洗塔和除渣系统的废水和系统的雨水污水等回收处理再循环利用的水处理系统。
主要包括合成气洗涤系统、锁斗系统,合成气初步净化单元和黑水处理系统4个部分。
化工部标准阀门
化工部标准阀门是一类用于工业生产中的阀门,广泛应用于石化、煤化工、化工制药、食品饮料、船舶制造等领域。
此类阀门具有耐高温、耐酸碱腐蚀、密封可靠、使用寿命长等特点,是确保工业生产安全与稳定的关键元件之一。
化工部标准阀门分为多种类型,包括截止阀、球阀、蝶阀、调节阀、止回阀等,其中以截止阀和球阀的应用最广泛。
截止阀适用于管道中流体的截断,可控制流体的流量、压力,具有结构紧凑、水密性好、操作轻便等特点。
球阀则适用于高速流体的调节,具有阻力小、密封可靠、寿命长等特点。
化工部标准阀门的材质也十分重要,常用材质包括不锈钢、碳钢、合金钢、铜合金、锆合金等,各种材质均有其特定的使用场合。
例如,不锈钢适用于高温、高压或强腐蚀的场合;碳钢适用于一般温度和压力的场合;合金钢适用于高温、高压和强腐蚀的场合。
化工部标准阀门的生产需要符合一系列标准和规范,这包括国家标准、行业标准和企业标准。
其中,国家标准是保障化工部标准阀门质量的重要保证,国家标准制定了阀门的技术要求、检验方法、标志和运输、储存等方面的规定,确保化工部标准阀门的安全可靠性。
此外,化工部标准阀门的选型也需要考虑多方面因素。
例如,管道中流体的性质、温度和压力等因素,应选择合适的阀
门类型和材质。
此外,还需要考虑阀门的流量特性、开度范围、密封特性、操作方式等因素,以选择最适合的阀门。
总的来说,化工部标准阀门是化工领域生产过程中必不可少的关键元件之一,其使用对生产的安全和稳定性有着重要的影响。
为确保化工部标准阀门的质量和可靠性,需要遵循国家和行业标准的要求,并根据实际情况选取最适合的阀门类型和材质。
8种常用阀门及闸阀工作原理与作用密封形式与优缺点常用阀门分为不锈钢闸阀、止回阀、截止阀、球阀、蝶阀、调节阀、安全阀、电磁阀等。
以下将对这些阀门的工作原理与作用、密封形式与优缺点进行详细介绍。
1.不锈钢闸阀:工作原理与作用:不锈钢闸阀是通过门板在阀体内上下滑动来实现开关的。
当门板下降时,门板与座圈之间的间隙会逐渐填充,从而实现密封。
当门板上升时,门板与阀体底部之间形成一定的间隙,从而实现开启状态。
不锈钢闸阀主要用于管道中的切断和调节流量。
密封形式与优缺点:闸阀的密封形式主要有金属密封和弹性全开式密封两种。
金属密封具有耐高压、耐高温、耐腐蚀等优点,但密封性能较差。
弹性全开式密封具有良好的密封性能,但在高温和高压条件下容易老化和磨损。
2.止回阀:工作原理与作用:止回阀是一种防止介质倒流的阀门。
其工作原理是通过流体自身的压力使阀瓣自动关闭,防止介质倒流。
止回阀主要用于防止水锤和保护设备。
密封形式与优缺点:止回阀的密封形式主要有半球形阀瓣密封和弹簧负荷密封两种。
半球形阀瓣密封适用于介质流量大、流速较快的场合,但密封性能较差。
弹簧负荷密封适用于流量小、流速缓慢的场合,密封性能较好。
3.截止阀:工作原理与作用:截止阀是通过阀瓣沿阀体轴线的上下移动实现开关的。
当阀瓣上升时,阀门开启;当阀瓣下降时,阀门关闭。
截止阀主要用于切断或调节介质流量。
密封形式与优缺点:截止阀的密封形式主要有填料密封和金属密封两种。
填料密封适用于高温、高压和含有颗粒介质的场合,但易泄漏。
金属密封适用于高温、高压和耐腐蚀的场合,密封性能良好。
4.球阀:工作原理与作用:球阀是通过阀芯旋转达到开关的。
当阀芯旋转到与阀体孔径平行的位置时,阀门开启;当阀芯旋转到与阀体孔径垂直的位置时,阀门关闭。
球阀主要用于切断或调节介质流量。
密封形式与优缺点:球阀的密封形式主要有填料密封和弹性密封两种。
填料密封适用于高温、高压和含有颗粒介质的场合,但易泄漏。
弹性密封适用于广泛的介质和温度范围,密封性能较好。
煤化工专用阀门煤化工球阀球阀它具有旋转90度的动作,旋塞体为球体,有圆形通孔或通道通过其轴线。
球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向,它只需要用旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。
球阀最适宜做开关、切断阀使用,但近来的发展已将球阀设计成使它具有节流和控制流量之用。
煤化工闸阀闸阀的闸板随阀杆一起作直线运动的,叫升降杆闸阀亦叫明杆闸阀。
通常在升降杆上有梯形螺纹,通过阀门顶端的螺母以及阀体上的导槽,将旋转运动变为直线运动,也就是将操作转矩变为操作推力。
开启阀门时,当闸板提升高度等于阀门通径的1:1倍时,流体的通道完全畅通,但在运行时,此位置是无法监视的。
实际使用时,是以阀杆的顶点作为标志,即开不动的位置,作为它的全开位置。
煤化工蝶阀蝶阀启闭件是一个圆盘形的蝶板,在阀体内绕其自身的轴线旋转,从而达到启闭或调节的阀门叫蝶阀。
蝶阀全开到全关通常是小于90度,蝶阀和蝶杆本身没有自锁有力,为了蝶板的定位,要在阀杆上加装蜗轮减速器。
采用蜗轮减速器,不仅可以使蝶板具有自锁能力,使蝶板停止在任意位置上,还能改善阀门的操作性能。
煤化工截止阀截止阀的启闭件是塞形的阀瓣,密封面呈平面或锥面,阀瓣沿流体的中心线作直线运动。
阀杆的运动形式,有升降杆式(阀杆升降,手轮不升降),也有升降旋转杆式(手轮与阀杆一起旋转升降,螺母设在阀体上)。
截止阀只适用于全开和全关,不允许作调节和节流。
截止阀属于强制密封式阀门,所以在阀门关闭时,必须向阀瓣施加压力,以强制密封面不泄漏。
煤化工止回阀止回阀按结构划分,可分为升降式止回阀、旋启式止回阀和蝶式止回阀三种。
升降式止回阀可分为立式和卧式两种。
旋启式止回阀分为单瓣式、双瓣式和多瓣式三种。
蝶式止回阀为直通式、以上几种止回阀在连接形式上可分为螺纹连接、法兰连接和焊接三种。
大型的止回阀应独立支撑,使之不受管系产生的压力的影响。
煤化工安全阀安全阀是一种由进口静压开启的自动泄压防护装置,它是压力容器最为重要的安全附件之一,它的功能是:当容器内压力超过某一定值时,依靠介质自身的压力自动开启阀门,迅速排出一定数量的介质。
化工设计中的常用阀门选型发布时间:2021-07-05T03:25:26.018Z 来源:《中国科技人才》2021年第10期作者:张智强万振美[导读] 企业进行化工设计时,阀门的选用应符合有关规定。
阀门选择应与阀门应用相结合。
因此,相关工作人员应了解阀门的用途,并能感受到管道中的压力状态,从而选择合适的阀门类型。
天津富赛克流体控制设备有限公司天津市 300350摘要:化工产业的安全一直备受关注,安全阀在其中起到了很大的作用,能够保证安全生产,减少安全事故。
安全阀是防止压力容器和管道在生产过程中发生超压事故的安全泄压装置。
关键词:化工设计;阀门选型;策略1化工设计中常用阀门的选择准则及布置原则1.1化工设计中常用阀门的选择标准1.1.1根据阀门的使用方式选择企业进行化工设计时,阀门的选用应符合有关规定。
阀门选择应与阀门应用相结合。
因此,相关工作人员应了解阀门的用途,并能感受到管道中的压力状态,从而选择合适的阀门类型。
相关工作人员在充分了解阀门功能的前提下,应采用科学的方法选择和使用阀门。
1.1.2选择合适的阀门类型现阶段的阀门种类很多,不同类型的阀门,作用也不尽相同,在生产上也有一些差异,所以在化工设计中,我们需要选择相同类型的阀门进行安装。
1.1.3加强阀口连接的应用在化工设计中,不仅要根据阀门的用途来选择阀门,还要发挥阀口连接的作用,从而突出阀门在化工设计中的作用。
1.1.4选择质量较好的阀门质量是检验材料优劣的重要标志,因此在化工设计中,选择质量好的阀门是十分必要的。
因此,相关人员需要及时了解哪些因素会影响阀门的质量,并综合各种因素来选择阀门,从而保证阀门的质量。
1.2化工设计常用阀门布置原则1.2.1严格按照施工工艺要求进行施工尽管阀门种类繁多,但在安装和布置阀门时,也要严格按照常见的布置原则和施工工艺进行安装和布置。
通过这种方式保证了整个施工过程的规范化,从而保证了施工质量。
1.2.2最好安装在水平管道上阀门安装时,应先将阀门安装在水平管道上。
C型耐磨球阀在煤气化装置上的应用分析核心提示:在煤气化装置的激冷水泵、高压回水泵、低压回水泵等泵的出入口位置,介质为灰水,容易积渣结构。
常用的阀门一般为金属硬密封球阀、闸阀、轨道球阀这几种阀门。
在煤气化装置的激冷水泵、高压回水泵、低压回水泵等泵的出入口位置,介质为灰水,容易积渣结构。
常用的阀门一般为金属硬密封球阀、闸阀、轨道球阀这几种阀门。
这几个位置上应用的阀门启闭频率都很低,平时为常开,停车时为常闭,有时2个月甚至更长时间才动作一次,长时间的不动作导致阀门内结垢情况十分严重,球阀全开时阀体与球体之间形成死腔,球体表面结垢严重,开关不到位,甚至无法工作。
闸阀底端槽内积渣,闸板无法运行到位。
轨道球阀虽然能够关闭,但沾敷在密封面上的物料无法去除,泄露问题十分严重。
这三种阀门基本上都是每动作两到三次,就要拆解下来进行检修,这一直让装置操作人员十分头疼。
C型耐磨球阀采用双偏心结构,球体和阀座只在密封时才接触,其余行程均为无摩擦无磨损运动,开启轻便快捷,关闭时球面相对阀座渐入运动,对球面上沾敷物料有剪切作用,实现自清洁功能。
阀门全开时,阀腔内无阻流元件,全通径设计,无物料滞留区,介质一直处于流动状态,能够有效解决介质的积渣结构问题,阀门关闭时,无死腔存在。
C型耐磨球阀在密封上采用双偏心结构产生的扭矩密封和弹簧加载浮动阀座产生的介质压力自密封相结合,能够保证密封的可靠性。
C型耐磨球阀采用上下支承轴结构,阀杆不承受介质力,只承受开启力矩,球面全部冶金熔融喷焊镍基合金,喷焊层和基材结合强度高,满足密封面耐磨要求,并且在上下支承轴和球体接触位置喷焊硬质合金,球体和支承轴长时间摩擦运动也不发生磨损。
C型耐磨球阀还具有自动补偿、高寿命等优点,在上述位置上的使用寿命是其它阀门使用寿命的5倍以上。
C型耐磨球阀在中国的多家煤气化装置的激冷水泵、高压回水泵、低压回水泵等泵的出入口位置及灰水、黑水管线上都已经在成功应用,用户反馈运行状况良好,最早运行的C 型耐磨球阀到目前为止已经运行了13个月,而且还在装置上继续服役,越来越多的煤气化企业在上述工位上正在选择C型耐磨球阀替代金属硬密封球阀、闸阀、轨道球阀。
超低温球阀的结构设计特点及应用1.材质选择。
超低温球阀的材质选择至关重要,需要选择耐低温性能好的材质,常见的有不锈钢、镍合金等。
这些材料能够保持较低的强度和塑性温度,不易变脆,保证了球阀在低温环境下的可靠性能。
2.密封结构。
超低温球阀的密封结构设计需要考虑低温环境下材料的收缩和变形情况,采用特殊的密封材料和结构设计,确保了球阀的良好密封性能。
常见的密封结构包括金属密封结构、填料密封结构以及可靠的阀杆密封装置等。
3.抗冷凝设计。
超低温球阀在工作过程中,会因为介质的冷凝而导致结冰,进而影响阀门的开闭。
因此,超低温球阀的结构中通常会增加抗冷凝设计措施,如采用内加热装置、直通式设计、直通式排空装置等,防止冷凝水的产生。
4.耐振动设计。
由于工作介质的特殊性,超低温球阀通常用于液化天然气、液化石油气等场景,存在较大的振动和冲击负荷。
因此,超低温球阀的结构设计需要考虑到振动和冲击的因素,采用合适的结构和工艺措施,提高其耐振动性能。
1.液化天然气系统。
液化天然气的储存和输送过程中,通常需要使用超低温球阀进行流体的控制。
超低温球阀能够在极低温条件下保持良好的工作性能,保障了液化天然气系统的安全和稳定运行。
2.低温制冷系统。
低温制冷系统中,超低温球阀常用于冷冻液、液氮等介质的流体控制。
其特殊的结构和设计确保了球阀在低温环境下的可靠性和密封性能。
3.航空航天。
航空航天领域通常需要超低温球阀进行液体氢、液氮等低温液体的流体控制。
超低温球阀能够满足航空航天领域对阀门的高要求,确保系统的安全和稳定运行。
4.石油化工。
石油化工生产过程中,涉及到一些低温液体的流动控制,如液化石油气、甲烷等。
超低温球阀在石油化工行业的应用十分广泛,能够满足特殊的工作环境和介质要求。
总之,超低温球阀的结构设计特点主要包括材质选择、密封结构、抗冷凝设计和耐振动设计等,其应用领域广泛涉及液化天然气系统、低温制冷系统、航空航天和石油化工等行业。
该球阀的特殊设计和材料选择保证了其在极低温环境下的可靠性能和安全性能。
黑水阀技术要求:气动黑水球阀、气动灰水球阀、气动硬密封球阀 JT6347Y/WC/TC、HSQ647Y/WC/TC、JSQ947Y/WC/TC灰水黑水灰浆及煤浆用特种金属硬密封球阀具有以下突出优点:针对工况介质易粘结的的特点,在阀座的密封面两侧设置了刮刀装置,在阀门启闭时能自动刮除粘结在球体密封面上的脏物,保持球体密封面的清洁,保证球体与阀座很好的贴合,使阀门始终具有良好的密封性能;采用自主研制的中频感应加热的火焰喷焊工艺,使球体、阀座的硬度达到HRC60以上,结合力高。
研制了球体研磨设备,保证了密封性能。
灰水黑水灰浆及煤浆用特种金属硬密封球阀用于启闭频繁(半个小时动作一次)、启闭速度快(一般为3秒至10秒)、高温、高压(一般采用Class600至Class900压力级)、含有大量的固体硬颗粒的灰水、黑水、灰浆及煤浆等介质工况。
产品密封性能好,密封可靠,使用寿命长。
灰水黑水灰浆及煤浆用特种金属硬密封球阀专为煤气化的复杂的工况设计,是一种能适应高温、高压、高耐磨工况的特种硬密封球阀。
主要是为解决气化装置中煤浆给料、黑水工艺管线中所用阀门普遍存在的由于介质结垢、磨损而导致阀门无法正常启闭的问题,而研制出适用于煤浆、黑水及灰水等介质的气化装置关键阀门,提高阀门使用寿命,保证整套气化装置长周期运行。
黑水,实际上也就是直接从气化炉、洗涤塔两部分底部直接排出的含有大多气化残碳的水;灰水,实际上也就是直接从气化炉、洗涤塔两部分底部直接排出的含有大多气化残碳的水经闪蒸处理沉淀澄清去渣后水。
黑水、灰水的特点是成分复杂,含大量固体颗粒,容易结垢,氯离子浓度高,含H2S和其它酸性物质,高温高压。
依靠多年积累行业领先的技术,在吸收消化国外优先的工艺设计理念结合厂家的实际使用情况的基础上研制而成。
黑水阀为二片式与三片式阀体结构,固定球,全通径设计,采用双阀座设计、双阀座采用阀座阀前密封,两个阀座均能独立切断进口端流体,双向都能满足密封要求,实现双阻断功能。
煤化工球阀标准件尺寸
尺寸:1/2"~4"煤化工球阀
煤化工球阀具有以下优点:针对煤化工工况介质易粘结的的特点,在阀座的密封面两侧设置了刮刀装置,在煤化工阀门启闭时能自动刮除粘结在球体密封面上的脏物,保持球体密封面的清洁,保证球体与阀座很好的贴合,使阀门始终具有良好的密封性能;球体、阀座的硬度达到HRC60以上,结合力高。
煤化工硬密封球阀用于启闭频繁(半个小时动作一次)、启闭速度快(一般为3秒至10秒)、高温、高压(一般采用Class600至Class900压力级)、含有大量的固体硬颗粒的灰水、黑水、灰浆及煤浆等介质工况。
产品密封性能好,密封可靠,使用寿命长。
采用镍-铬基自熔性耐热合金熔结工艺,在阀座密封面和球体表面形成耐热合金熔结层,提高了球体和阀座的密封面硬度、耐磨性和耐高温性,为煤化工球阀的高使用寿命提供了可靠的保障。
煤化工球阀应用领域:煤化工球阀主要用于输送黑水、灰水、煤浆等含固体颗粒的混流体介质管线,煤化工球阀使用的工况条件十分恶劣,介质具有很强的冲刷性、磨损性及一定的腐蚀性,而且粘度高、易结垢,煤化工阀门要求能够耐高温高压。
煤化工球阀工艺参数:
压力等级:Class150~Class1500
温度范围:-46ºC~680ºC
阀门结构:铸件、锻件、二片式、三片式。
阀体材料:碳钢、不锈钢、双相钢
内件材料:F304、F316、F51、F52、17-4PH、Inconel 连接方式:RF、RJ、MF、BW
驱动方式:手动、气动、电动、蜗轮传动等。
化工常用阀门的原理及其使用方法阀门在化工工程中起到控制介质流动的重要作用。
它的选择、原理和使用方法对于保证系统安全运行和提高生产效率都至关重要。
本文将介绍化工常用阀门的原理及其使用方法,分别包括截止阀、球阀、蝶阀、止回阀和调节阀。
截止阀是控制或阻止流体流动的主要阀门类型之一。
它的原理是通过活塞或阀瓣与阀座之间的密封来实现流体的切断。
截止阀一般分为直动式和角式两种。
直动式截止阀通过阀杆上的手轮或电动装置驱动阀瓣与阀座紧密接触,从而实现流体的完全封闭。
角式截止阀采用角度设计,通过旋转角度来改变阀瓣与阀座之间的接触面积,从而改变流体的流量。
使用截止阀时,应注意以下几点。
首先,操作时应缓慢且稳定,以防止因操作太急造成封闭不严或损坏阀门等问题。
其次,应定期检查阀门的密封性能,确保不出现泄漏情况。
另外,阀门应安装在易操作和维修的位置,以便定期检修和更换阀瓣、阀座等易损件。
总之,截止阀的使用应符合相关操作规程,并定期进行维护保养,以确保其正常工作。
球阀是一种流体控制阀门,其主要原理是通过旋转球体内的孔来控制流体的流量。
球阀具有结构简单、密封性好、操作方便等特点。
球阀一般由阀体、阀球、阀杆和手柄组成。
当手柄与阀杆连接时,通过手柄的旋转来推动阀杆转动阀球,从而改变孔的开启度,进而控制介质的流量。
使用球阀时需要注意以下几点。
首先,球阀的两端应完全封闭,防止介质泄漏。
其次,操作手柄时应平稳且连贯,避免因力度过大导致损坏。
此外,球阀一般应安装在流体流动方向的正上方,以便操作和观察流体流向。
最后,定期检查球阀的密封性能和清洁度,确保阀门能够灵活开启和关闭。
蝶阀是一种流控制阀门,其工作原理是通过阀体内的蝶板来控制介质流量。
蝶板与阀杆相连,通过阀杆的旋转来改变蝶板的开启度。
蝶阀具有结构简单、重量轻、操作方便等特点,适用于一些对阀门重量要求较高的场合。
使用蝶阀时需要注意以下几点。
首先,在操作过程中,应确保蝶阀完全开启或关闭,避免出现介质泄漏或流通不畅的情况。
煤化工用硬密封固定球阀结构设计的改进作者:戴文柏,高斌文,王邦捷出版源:《化肥设计》 , 2016 , 54 (5) :42-45摘要:介绍了煤化工用硬密封固定球阀部分结构的优化改进设计,涉及阀座与阀体静密封结构、阀杆与球体连接结构、球体枢轴固定结构及上、下轴承结构,通过上述改进,提高了阀门的性能和使用寿命。
煤炭作为中国的主要化石能源之一,其所衍生的产业结构门类齐全、种类繁多。
一直以来,煤化工行业对中国国民经济的持续发展、战略需要作出了巨大贡献。
煤化工行业经过多年发展,产能产值已达到一定规模,传统煤化工不再扩大规模,新型煤化工的产业格局已基本成型。
目前,由于国际原油价格持续走低、国内节能减排环保意识增加、经济增速放缓,我国煤化工行业正处于供大于求、产能过剩的低迷期。
在这种大背景下,对煤化工装置可靠运行提出了更高的要求,需要在原有规模的基础上有更多的技术升级和新技术、新产品的发明创新来提升煤炭的高质高效利用,提高整体煤化工产业的经济效益和产品竞争力,避免没有技术含量的重复建设。
针对煤化工装置中不可或缺的设备———球阀,也应对其有更高的技术要求和自主开发能力。
可以通过借鉴国外先进技术,对其深化、优化,进行技术创新,开发新产品,降低阀门设计制造成本,严格控制阀门质量,提高产品附加值,逐步替代进口,实现阀门国产化。
本文对煤化工用硬密封固定球阀的部分结构进行了优化改进。
1 结构分析及改进1.1 阀座密封结构球阀硬密封副结构形式见图1。
双阀座结构,具有双阻断DBB功能,自泄压及自清洁设计,阀座与球体配对研磨,带状密封以实现零泄漏,可选多种表面涂层,弹簧设计动态补偿、压差平衡、根除防抱死失效功能。
阀座设有防渣结构,能有效防止煤粉(渣)从阀腔和流道进入阀座密封腔。
图1 阀座密封结构1—阀体;2—凹压环;3—防尘石墨圈;4—凸压环;5—碟形弹簧;6—压环;7—石墨环;8—阀座;9—球体相对于普通球阀组合式阀座结构,本阀座结构设计结合煤化工特殊工况,对其进行针对性优化设计。
煤化工球阀标准件尺寸1.球阀口径尺寸球阀口径是指球阀的进出口孔大小,也是阀门的主要尺寸之一、通常情况下,煤化工球阀的口径范围较广,从小到大可以从1/2英寸到48英寸不等。
不同的工况和使用环境需要不同的球阀口径,一般根据管道的流量要求和工艺参数来确定。
2.球阀结构长度球阀的结构长度是指阀门在关闭状态下的整体长度,包括阀门体、阀杆和活塞等部分。
煤化工球阀的结构长度一般遵循国际标准制造,如API6D、API608等。
根据不同的标准,结构长度可以分为标准长度(RF)和短结构长度(RTJ),一般为该系列球阀的标准件尺寸。
3.球阀法兰尺寸球阀的法兰尺寸是指球阀与管道连接的法兰尺寸,通常根据不同的使用要求和标准进行匹配。
煤化工球阀的法兰尺寸一般有标准法兰和焊接法兰,常用的标准法兰有ANSI、DIN、JIS等。
根据不同的连接方式,法兰尺寸可以分为螺纹法兰、对焊法兰、对夹法兰、松套法兰等类型。
4.球阀阀杆尺寸球阀的阀杆是控制阀门开闭的关键部分,其尺寸与球阀的公称通径和工作压力相关。
煤化工球阀的阀杆一般采用钢材质制造,常见的尺寸有标准尺寸和加大尺寸两种。
标准尺寸的阀杆适用于一般工况,而加大尺寸的阀杆适用于高温、高压等特殊工况。
5.球阀密封面尺寸球阀的密封面是保证阀门密封性能的关键部分,其尺寸与球阀公称通径和阀座结构有关。
煤化工球阀的密封面尺寸一般是按照国际标准制造,如API6D、API598等。
常见的密封面形式有全通径密封、半通径密封和减压孔密封等形式。
以上是关于煤化工球阀标准件尺寸的简要介绍,不同型号和规格的煤化工球阀会有一定的差异,具体的尺寸参数还需要参考具体产品的技术资料和制造标准。
在选购和使用煤化工球阀时,应根据实际需要选择适合的标准件尺寸,以确保阀门的正常运行和安全性能。
文章编号:1002-5855(2012)05-0015-04作者简介:王树宏(1961-),男,吉林长春人,工程师,长期从事石化阀门设备采购与设备管理工作。煤化工用金属密封球阀的选型及应用王树宏1,杨效礼2,乐精华2(1.北京石油化工工程有限公司,北京100107;2.兰州高压阀门有限公司,甘肃兰州730060)
摘要介绍了在煤制油工艺过程中金属密封耐磨球阀的选型和市场需求及应用领域,分析了金属密封浮动球球阀和固定球球阀的结构特性和选型及应用。关键词煤化工;金属密封球阀;耐磨阀门;浮动球;固定球;热喷涂中图分类号:TH134文献标识码:A
SelectionandapplicationofmetalsealballvalveforcoalchemcialindustryWANGShu-hong1,YANGXiao-li2,YUEJing-hua2(1.BeijingPetrochemicalEngineeringCo.Ltd,Beijing100107,China;2.LanzhouHighPressureValveCo.Ltd,Lanzhou730060,China)
Abstract:Introducestheselectionandmarketdemandsaswellasapplicationfieldsofmetalsealwear-resistingballvalveintheprocessofcoaltooilproduction,analysesthestructurecharacteristics,se-lectionandapplicationformetalsealfloatingballvalveandfixedballvalve.Keywords:coalchemical;metalseal;ballvalve;wearvalve;floatingball;fixedball;thermalspray
1概述
煤化工是将煤通过热加工和催化加工转化为各种燃料和化工产品的过程。煤化工及煤制油项目首先要进行煤气化,在高温下将煤、焦炭等固体燃料与气化剂反应,转化为气体产物和残渣。煤气化所用的气化剂主要为蒸汽、高压高纯度氧气及其混合气体,气化反应包括了一系列均相与非均相化学反应。所得气体产物因所用原料煤质、气化剂的种类和气化过程不同而具有不同的组成,可分为煤气、半水煤气及水煤气等。在煤化工产业的煤制油、煤制烯烃及大型煤化成套系统中,金属密封耐磨球阀作为一种耐磨损的管路系统截断及流量控制的部件得到了极为广泛的应用。
2煤制油工艺过程
煤制油工艺是以煤炭为原料,通过化学加工方法将固态的煤转化合成为液态的石油燃料产品,其工艺可分为直接液化和间接液化。2.1直接液化
直接液化是先将煤炭磨成煤粉与溶剂配制成油煤浆,然后在高温、高压下将煤中复杂的有机高分子结构直接转换为较低分子液体燃料。在精制后制得优质的油品,其工艺过程见图1。直接液化油回收率高,可达63%~68%,煤消耗量小,生产1t液化油,需消耗洗精煤约2.4t。馏分油以汽、柴油为主,目标产品的选择性相对较高。油煤浆进料,设备体积小,投资和运行费用低。
图1供氢溶剂直接液化煤制油(埃克森法)流程直接液化的反应条件相对较苛刻。液化压力、
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阀门温度要求过高,液化压力为17.0~30.0MPa,温度为430~470℃。出液化反应器的产物组成较复杂,液、固两相混合物由于粘度较高,分离相对困难。氢耗量大,一般在6%~10%。2.2间接液化间接液化是将煤炭在高温下气化,转化为合成气(CO和H2),再经过费-托合成可制得优质燃料(汽油、柴油和航空燃料)和化工原料。合成条件较温和,反应压力2.0~3.0MPa,反应温度低于350℃。转化率高,如SASOL公司SAS工艺采用熔铁催化剂,合成气的一次通过转化率达到60%。由于煤基间接液化反应物均为气相,所以其工艺设备体积庞大,投资和运行费用高。间接液化全部需要依赖于煤的气化,其煤耗量大且合成副产物较多,目标产品的选择性相对较低。3阀门特性要求
3.1工况条件
煤制油、油改煤及煤气化等煤化工系统处于介质(煤渣)高硬度、高压力及高温度的工况,阀门应具有耐磨、耐冲刷、防结垢、防结疤及快速切断等功能。阀门口径大(一般为DN300~DN450)、启闭频繁且速度快(30min动作一次,5~10s/次),要求阀门密封性能好,可靠性高。目
前,特级耐磨球阀已广泛用于德士古炉煤化工和煤制油行业,其介质水煤浆中包含58%~67%的煤粉固体。黑水系统及灰浆系统中含有大量渣浆等特硬固体颗粒,在阀门腔体内沉积、堵塞或结垢,难于清除(表1)。表1煤化工用阀门特殊要求特殊要求阀门性能使用温度≤550℃阀座密封等级ANSI/FCI70-2的ClassⅤ级/API598启闭动作5~10s/次(气动装置)阀门强度高强度轴承及高性能的执行机构磨损度具有很强的耐磨性,采用球面和阀座喷涂WC,涂层厚度为0.2~0.4mm,硬度为65~70HRC密封性球体和阀座都进行表面硬化处理,密封结构采用弹簧加力阀座,使阀座向球体移动,高精度加工技术确保密封等级腐蚀性满足ANSI/FCI70-2的ClassⅤ级/API598密封试验标准酸性阀体材料采用奥氏体不锈钢、双相不锈钢、英康乃尔合金,具有很强的耐腐蚀性其他材料符合NACEMR-0103及NACEMR-0175要求。与介质接触的零部件禁用铜材。仪表及附件防护等级达到IP65~68,防爆等级达到ExdⅡCT4
3.2阀门材料Class600~1500的常温(-29~200℃)耐磨球阀,阀体材料为ASTMA105碳钢锻制球阀,其球体选用ASTMA182F304。对于有强腐蚀工况时,阀体材料可采用奥氏体不锈钢、双相不锈钢、Inconel625(HastelloyC-276)。Class2500的高温
(300~510℃)耐磨球阀阀体材料为A182F22或
A182F347不锈钢锻钢,球体选用Inconel718。阀
杆采用沉淀硬化不锈钢17-4PH(表2)或A638-660。表217-4PH沉淀硬化不锈钢和不锈钢常温力学性能比较钢种屈服强度/MPa抗拉强度/MPa延伸率/%断面收缩率/%硬度/HRC17-4PH≥1207≥1310≥14≥54≥42F304≥205≥515≥40≥60≤187CF8≥205≥485≥35//F316≥205≥515≥40≥60≤187CF8M≥205≥485≥30//
3.3工艺技术
金属密封耐磨球阀结构适用于输送黑水、渣水及水煤浆等含固体颗粒的介质,阀门的球体和阀座用超音速喷涂(HVOF)JK117{(WC)/17Co}或阀座堆焊STL12#(D812)硬质合金,大规模生产时,应采用数控研磨中心对球体和阀座实行高精度的研磨。阀杆有防止固体颗粒进入填料函的金属和填料双密封结构。阀座弹簧具有防止灰渣堵塞结
—61—阀门2012年第5期构。球阀在其一侧为最大工作压力,另一侧为大气压的最大压差工况下,完成启闭并保证可靠密封,水压试验的泄漏等级应达到ANSI/FCI70-2的ClassⅤ级。4球阀性能分析4.1浮动球(MOGAS产品)美国MOGAS双金属阀座浮动球球阀,为介质出口端金属密封,阀杆带轴肩防飞出结构,阀座设计为刮刀式。阀门具有自泄压功能,符合抗静电及防火要求,依据NACEMR-0103进行防腐处理,并按需要配置阀门齿轮箱(图2)。1.阀杆2.阀杆导向环3.阀杆密封轴承4.填料防护环5.复合填料6.执行器固装支架7.填料压盖8.阀杆上的“T”标志9.刻线图2MOGAS耐磨球阀阀杆填料结构(1)通径采用ANSIB16.34标准规定。(2)压力等级阀门的压力等级符合订货规格及工艺管路等级要求,阀体压力等级不低于法兰等级。(3)连接形式球阀过程连接为法兰连接或对焊连接,法兰标准依据ANSIB16.5,采用RF法兰连接。对焊连接端部标准依据ANSIB16.25。(4)结构长度采用ANSIB16.10标准确定阀的结构长度。(5)阀体、阀盖均选用锻件ASTMA105、ASTMA82F22、A182F347,对于需要防硫化氢的阀门按照NACE要求进行热处理。(6)球体、阀座球体为不锈钢410SS,表面高速氧火焰喷涂碳化铬合金(涂层耐温815℃),硬度64HRC以上,厚度不小于0.3mm。阀座为Inconel718合金,同样采用喷涂碳化铬合金硬化处理。表面高速氧火焰喷涂碳化铬合金再熔融处理(耐温815℃),涂层耐磨不易脱落。球面硬度64HRC以上,厚度不小于0.3mm。球体与阀座手工配对研磨,密封检验完全满足API598标准要求。阀座锋利的边缘可对球体自刮擦自清洁,防止介质进入球体与阀座的密封面而造成内漏和卡塞现象。(7)碟簧选用碟形结构弹簧,材料为In-conel718。碟簧的主要作用是为阀座和球体施加一
个预紧力,保证球体与阀座紧密结合。当球体、阀座受到热胀发生位移时可有效回缩,防止球体与阀座发生卡塞现象。碟簧后阀座腔倒角处理(角度经流体动力学计算),使固体颗粒不易堆积在阀座后面而影响阀座的有效退让(图3)。
1.球体2.阀座3.弹簧
图3耐磨球球体与阀座结构(8)阀杆阀杆材料选用17-4PH或A638-660。阀杆设计为双密封并有轴肩防飞出结构,带弹簧预紧的填料压盖结构。阀杆设置有金属密封轴承和填料双重密封(图4)。
图4MOGAS耐磨球阀填料及填料压盖结构(9)填料由3个模压成型组合纯石墨环
(Chesterton5300)和2个有Inconel合金丝编织成
的石墨抗挤压环(Chesterton1601)组成,能承受970℃的高温。填料压盖带有预载碟簧,填料压盖
可持续压紧填料不致发生外漏现象。(10)泄漏等级切断阀的阀瓣和阀座采用金
属密封的双向密封形式。金属密封轴承表面硬化处理后手工配对研磨,为压力密封设计,压力越大,密封越紧,可防止固体颗粒进入填料函。泄漏等级符合API598标准要求。4.2固定球(HARTMANN产品)德国HARTMANN高压固定球球球阀为金属双向密封,全通径,双流向,3片分体式结构。密
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阀门