常見問題

淺析煤化工控制閥的選型及應(yīng)用

隨著煤化工項(xiàng)目在全國各地的建設(shè)和開車，煤化工在國民經(jīng)濟(jì)中的地位也越來越突出。由于煤化工工藝的特殊性，在生產(chǎn)過程中所使用的各類控制閥關(guān)乎著生產(chǎn)的平穩(wěn)和安全，在煤化工項(xiàng)目中起著至關(guān)重要的作用。筆者根據(jù)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對煤化工各個裝置區(qū)的各類關(guān)鍵控制閥進(jìn)行闡述和剖析，以供大家交流借鑒。
一、鍋爐裝置區(qū)
煤化工項(xiàng)目的鍋爐給水壓力16Mpa，鍋爐出產(chǎn)的蒸汽基本為9.8Mpa、540℃，大部分用于拖動透平汽輪機(jī)，其余部分經(jīng)過多次減壓后供生產(chǎn)使用。所以鍋爐裝置區(qū)，給水控制閥和蒸汽減壓閥非常重要，而且造價極高。
1、鍋爐給水閥
用于精準(zhǔn)的控制汽包液位，給水壓力高(16Mpa)溫度高(220℃)，對閥體及其內(nèi)件沖刷極大，閥門選型不當(dāng)極易產(chǎn)生振動。閥芯結(jié)構(gòu)可用籠式套筒。閥芯與閥桿連接形式要求焊接，不采用螺紋、銷釘和螺栓被帽的形式，避免在高壓沖蝕下閥桿與閥芯脫落。閥門本體材質(zhì)通常為WC6或CF8M，閥內(nèi)件材質(zhì)304或316，閥桿材質(zhì)可選304、17-4PH(馬氏體不銹鋼，強(qiáng)度極高)如選用304，要求有1.5-2倍強(qiáng)度余量。執(zhí)行機(jī)構(gòu)可選用電動或氣動薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，考慮到控制安全的需要，要求事故狀態(tài)下閥門保持開度。
2、鍋爐給水泵最小回流閥
鍋爐給水泵往往為10級以上的多級泵，進(jìn)出口壓差極大，為了保證給水泵的安全運(yùn)行，最小回流閥是給水泵重要的安全控制附件。由于壓差高達(dá)16Mpa，溫度220℃，對閥本體和內(nèi)件沖蝕極大，控制難度也較大，加之價格較高。許多地方往往采用帶定位器的套筒控制閥代替，通過定位器控制難度大，往往伴隨著振動和沖蝕，使用壽命較短。真正的最小回流閥為自力式閥門，閥芯須經(jīng)噴涂碳化鎢處理，閥芯和閥體可堆焊司太立合金。
3、蒸汽減壓閥
這里重點(diǎn)介紹9.8Mpa減1.0Mpa的閥門，其他等級的減壓閥國內(nèi)基本可以滿足生產(chǎn)要求。對于9.8Mpa減1.0Mpa的閥門目前世界范圍內(nèi)首推還是CCI迷宮式套筒減壓閥，雖然多數(shù)廠家也可制造生產(chǎn)此種閥門而且有一定的使用業(yè)績，但是關(guān)鍵核心技術(shù)還在套筒的結(jié)構(gòu)和制造工業(yè)。CCI采用的迷宮式減壓套筒，此部件目前還是CCI計算和制造的最好。但是閥桿和閥塞的連接還要避免通過銷釘和螺紋，最好是整體或焊接方式。注意的是，其他進(jìn)口品牌，往往可能在閥門進(jìn)口或出口增加整流或降噪孔板，其實(shí)也是起到減壓作用，但這種結(jié)構(gòu)帶來很大的問題，通常此種閥門基本通過焊接方式與管道連接，一旦孔板破損對于整個系統(tǒng)帶來的問題都是致命的，而且在低負(fù)荷下，孔板的減壓降噪效果下降極快，基本起不到正常作用。這也是使用選型中需要注意的。
二、空分裝置區(qū)
空分裝置區(qū)基本為低溫閥、氧閥和分子篩再生閥門(機(jī)組的閥門單獨(dú)說明)
1、低溫閥門
目前低溫閥較為成熟，基本國內(nèi)外均可制造，如福斯、Fisher、山武、koso等，此種閥門填料和閥桿加長處理。閥體及閥內(nèi)件材料以316為主。
2、氧氣放空閥
作為空分裝置氧氣超壓后緊急放空，特點(diǎn)是壓差大，動作速度快，放空量大(取決于氣化的設(shè)計負(fù)荷)。由于氧氣的特點(diǎn)，對于一般有色金屬。原則上線速度不超過25米/秒(與氧氣純度和壓力都有關(guān)系，這里取一個通常值)。所以對于高壓差下的氧氣放空閥，材質(zhì)一般選擇Inconel625或Menel500以上。由于閥體及內(nèi)件均采用此種特材，成本非常高。閥門類型可以為：Globe閥、套筒閥和球閥，通常不采用球閥(除了用于切斷作用的閥門)當(dāng)然主要是價格因素。同時Globe閥、套筒閥也有很好的使用效果。由于壓差較大，在閥門開啟與閉合時，需要執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出較大的力量，往往執(zhí)行機(jī)構(gòu)非常大，閥桿也很粗，動作時間較長。這里介紹一種平衡式閥芯，可以克服大壓差下閥門控制。
3、分子篩純化系統(tǒng)用的三桿閥
根據(jù)分子篩再生的工藝特點(diǎn)：管道通常較粗(一般直徑在900mm以上。大的到1500mm)，再生頻次高，介質(zhì)較為清潔、壓力和溫度適中。對閥門要求零泄漏，可單項(xiàng)密封。對于這樣大口徑管道，通常選用蝶閥，對于泄露的要求，可選用三偏心蝶閥。三桿閥就是一種特殊三偏心形式的蝶閥，轉(zhuǎn)動軸完全偏離中心，類似一種機(jī)械人手臂式的結(jié)構(gòu)。動作時，閥板先沿介質(zhì)流向反方向移動，使閥板與閥座分開，然后翻轉(zhuǎn)閥板，克服了閥板與閥座的摩擦。典型的閥門是歐賓諾斯的三桿閥，閥門具有防火功能，高溫下，閥座軟密封破壞后，其閥座與閥板形成第二道密封，保證氣體不泄露。
三、氣化裝置
氣化裝置最為復(fù)雜，也是煤化工的核心裝置，此裝置使用的閥門種類繁多而且要求非?？量?，同時又與氣化爐的形式有很大關(guān)系。目前氣化爐有德士古、GSP及四噴嘴水煤漿爐。
1、煤漿及煤粉系統(tǒng)
煤漿做原料的控制系統(tǒng)，煤漿作為輸送和流量調(diào)節(jié)設(shè)備，閥門起到控制煤漿的循環(huán)和切斷。根據(jù)煤漿的特點(diǎn)，首選為球閥，雙向硬密封固定球，內(nèi)件可選316及以上材質(zhì)，可做滲氮及堆焊司太立合金進(jìn)行硬化處理；
煤粉做原料的控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，而且由于煤粉產(chǎn)生的磨損效果較為嚴(yán)重，當(dāng)然根據(jù)9大類閥門的特點(diǎn)，球閥依然是首選，雙向硬密封固定球，內(nèi)件可選316及以上材質(zhì)，可做滲氮、堆焊司太立合金進(jìn)行硬化處理甚至噴涂碳化鎢。這里要強(qiáng)調(diào)幾點(diǎn)：1、閥門的軸承選擇上，盡量保證軸承密封效果，避免煤粉進(jìn)入軸承對其造成磨損加速閥門損壞2、閥座蝶型彈簧材質(zhì)上的選擇，建議選擇高速鋼如：SKH-23；3、閥門安裝時應(yīng)對執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝支架或吊架避免執(zhí)行太重對閥桿及軸承的影響。這三點(diǎn)注意同樣適用于氣化鎖渣閥，而且選型情況與鎖渣閥基本一樣。這里推薦兩種閥型供參考，可能效果會更好。1、軌道球閥，也就是所謂彈性球球閥。需要注意的就是軌道球閥需要考慮物料對軸承和閥桿及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的影響，這里在密封上需要進(jìn)行處理；2、盤閥，聽說有一定的使用業(yè)績，并且效果也不錯，但選擇需要選擇雙向密封，同樣需要考慮對閥桿及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的密封的問題。
2、鎖渣閥
與上面煤粉系統(tǒng)選擇的球閥一致，不再重復(fù)。
四、合成及后續(xù)其他裝置
甲醇合成及后續(xù)其他裝置閥門選型基本遵循了閥門選用的基本要求，根據(jù)工藝的特點(diǎn)，需要注意和關(guān)注的1、溫度，低溫閥門材料選型注意使用304L或316L；2、腐蝕介質(zhì)如含硫化氫的，除316L外可高選317L或雙相鋼材質(zhì)；3、對于含毒性大或有強(qiáng)刺激的介質(zhì)可選用波紋管密封型式；4、氣體法生產(chǎn)聚丙烯，需要高頻閥門，開關(guān)次數(shù)多，目前只有少數(shù)幾家產(chǎn)品業(yè)績較好，選型中需要注意。
綜述，目前閥門基本分為九大類：1、單座閥2、雙座閥3、角閥4、隔膜閥5、球閥6、蝶閥7、套筒閥8、偏心旋轉(zhuǎn)閥9三通閥。根據(jù)閥門自身的特點(diǎn)，根據(jù)工藝不同的要求和介質(zhì)的特點(diǎn)進(jìn)行選擇，優(yōu)化。當(dāng)然還有許多閥門屬于從九大類中衍生出來的，如插板閥和盤閥屬于蝶閥類，旋塞閥屬于球閥類，換向閥屬于三通閥門類等。在閥門選型上，除了注意閥門的類型和材料外，閥門附件同樣非常重要，執(zhí)行機(jī)構(gòu)、定位器和空氣減壓原件、閥位反饋原件等，由于篇幅的問題不再一一敘述。

上一個：氣動球閥水平將逐步跟上發(fā)展形勢下一個：簡介金屬密封球閥硬化工藝介紹說明