粉煤气化特殊阀门如何选型？

一、粉煤气化特殊阀门如何选型？

文章参考于：粉煤气化特殊阀门如何选型，你知道吗？-【中阀小课堂】NO.01092 -- 中阀企风采平台

在工艺装置中，阀门是控制元件，其主要作用是隔离设备和管道系统、调节流量、防止回流、调节和排泄压力，对于工艺装置的平稳生产和安全运行起到了决定性的作用。在粉煤气化装置中，工艺介质多为煤粉、灰渣水、黑水，在高压的情况下，流速快，对管道和仪表的冲刷、磨损十分严重。针对这种恶劣的工况，相比于其他装置，粉煤气化装置对阀门的要求更为苛刻和严格。

1、盘阀

在粉煤气化工艺流程中，粉煤加压进料、气化炉排渣（除灰）工段采用了 锁斗设备来定时进行粉煤给料、排渣等频繁（每 30min 一次）的操作，其中的锁斗阀、平衡阀和锁渣阀作为关键的阀门其设计的好坏决定了气化炉能否正常运行。这些阀门的操作工况多为气固混合（煤粉 + 二氧化碳）与固液混合（渣水），操作压力 4.9MPaG 左右，最大允许差压为6.2MPaG，入口温度为 100 摄氏度。此工况中，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。仪表选型上多采用双向金属硬密封耐磨球阀，即使目前此类阀门已经国产化，价格较进口阀门有了较大优势，但是由于阀门自身结构的问题，故障率高、寿命时间短，使用效果并不理想。究其原因主要是因为球阀结构中的金属阀座与进行密封的常规球阀四周的间隙易积聚煤粉，使密封面极易受到磨损，刮伤阀芯上的硬质金属涂层。在频繁地开启关闭的过程中，由于球阀的密封面总是在同一位置，导致阀门的密封很快失效。

1.1 盘阀原理

盘阀是在多晶硅、电力除灰系统和冶金行业中广泛应用的一种耐磨切断阀门。其独特的结构特点保证其在带有磨损冲蚀性物料的恶劣工况下能连续长期地正常工作。如图 1 所示。

盘阀通过阀杆与驱动臂使滑动圆盘在阀腔内的旋转运动来实现阀门的启闭。在启闭过程中，阀盘密封面在弹簧压力的作用下与阀座紧密贴合，并且圆盘边缘为锐边，对密封面上的物料起到刮削的作用，能够阻止介质中的大颗粒物质进入密封面。在盘阀启闭过程中，阀盘不仅围绕主轴做圆弧形旋转运动，而且由于阀座密封面对阀盘在切线方向上的摩擦力矩之差，使阀盘在一个启闭循环过程产生自转，从而使得阀盘每次接触物料的点不同，在固体颗粒与密封件之间形成自研磨，对密封面具有良好的补偿效果，使其在磨损、冲蚀物料上应用的过程不断提高密封性，寿命要比其他阀门长。

1.2 盘阀分类

盘阀按照结构可分为单盘阀和双盘阀。

1）单盘阀

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），单阀双盘可实现双向密封双向流动 。对于煤粉输送单元，此单阀双盘阀可代替双向硬密封球阀来使用。由于盘阀外形尺寸比球阀较大，在工艺需要设置双切断阀的情况下，较大的占地空间给配管专业带来了许多困难，如粉煤锁斗进口与出口切断阀、粉煤锁斗压力平衡阀。针对这种情况，可以采用双盘阀结构。

2）双盘阀

双盘阀把 2 个盘阀装配在一起以节约安装空间和减轻质量，其也可分为双阀单盘与双阀双盘。上下两个阀盘能独立进行开关动作，并实现密封。为了避免在使用过程中造成两个阀盘之间的憋压，采用双盘阀时多采用双阀双盘结构。通常，阀体材质多采用 WCB 或 LCB，阀内件材质采用SAF2205。

2、煤粉切断阀

在粉煤给料罐至气化炉的气体输煤管线上，往往设置了粉煤切断阀用于在事故状态或装置停车时切断气体输煤管线往气化炉的输送。在正常工艺操作情况下，此阀为常开状态，不需要操作，不像锁斗阀一样冲刷严重。通常仪表选型采用双向金属硬密封球阀。目前，此阀已经国产化，并已广泛应用。通常，阀体材质采用 WCB，阀内件材质采用 316SS+喷焊硬质合金。

3、煤粉调节阀

煤粉调节阀在粉煤气化中有着举足轻重的作用。此调节阀安装在粉煤给料罐与气化炉烧嘴之间，用于调节进入气化炉粉煤流量、是精确控制气化炉氧煤比的关键设备，其性能优劣直接关系到气化炉能否实现长期安全稳定运行。煤粉调节阀多为角阀结构，进出口流向夹角为 120 度。工艺介质从底部进入，侧面流出，阀门为流开型，气动执行机构倒置。通过改变阀芯开槽的遮挡面积，从而改变粉煤的流量。阀芯由阀杆拖动，用波纹管密封，阀盖处有氮气吹扫口，用于防止因煤粉沉积而引起的波纹管卡塞。通常阀体材质采用碳钢 + 碳化钨衬里，阀内件材质选用碳化钨。

4、氧阀

在粉煤气化工艺流程中，氧气通过加热，在与蒸汽混合后，在高温高压的条件下进入到气化炉，与煤粉在气化炉内部进行反应，生成合成气。氧气管线上的阀门发生任何外漏或者内漏情况，都会引发燃烧甚至爆炸的严重后果，更严重的还可能引起生命财产的重大损失。在停车时，安全仪表系统自动切断氧气切断阀，并打开氧气放空阀将管线内氧气放空，并用高压氮气吹扫和保护氧气管线。为防止氧气进入到高压氮气吹扫管线，高压氮气吹扫管线上的切断阀也需要按照氧阀的标准来进行设计。目前，氧气调节阀的仪表选型均采用直行程 Globe 阀门，泄露等级为 ANSI CLASS V 级；氧气切断阀和放空阀普遍采用全通径双向金属硬密封球阀，泄漏等级为 ANSI CLASSVI。氧阀应采用防火防静电设计，做脱油、脱脂、脱水的处理，阀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。相比较而言，氧阀的材质是氧阀性能保证的重中之重。目前国标 GB 对于阀门材质的选用没用明确的规定，广大设计院普遍采用欧洲工业气体协会标准（EIGA）的最新标准 IGC DOC 13/12 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，由于阀门流道迂回曲折，阀门材质应按照冲击场合设计，通常选择豁免材质。而对于切断和放空球阀，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。通常材料的选择应按照调节阀对待，同样选择豁免材料。如某国内大型项目上，进气化炉烧嘴的氧气操作压力为 5.2MPaG，操作温度为 180℃，根据 IGC DOC 13/12 中附件 4 豁免压力与最小厚度对照表，氧气调节阀阀体采用Inconel 600，阀内件采用 Inconel 625。氧气切断阀和放空阀阀体和阀内件均采用 Inconel 600。

5、高压 CO2、N2 切断阀

在煤气化装置中，多用操作压力为 6MPa 左右的 CO2、N2 作为粉煤介质的输送气体，其切断阀多采用与氧气阀门形式一样的硬密封球阀。通常阀体材质为 WCB，阀内件为 316 不锈钢 +stellite表面硬化处理。

6、高压差放空阀

在粉煤气化装置正常生产时，需要保证粉煤给料罐与气化炉之间保持一个稳定的压差（约 0.7MPaG），使得煤粉能均匀地通入到气化炉主烧嘴。此压差是通过高压差放空阀与另一个充压调节阀由粉煤给料罐与气化炉之间的压差分程控制调节。由于此放空阀前后压差大（从 4.8MPaG到大气压）、流速极快，再加上介质中存在煤粉颗粒，对阀门内件与阀后管道造成严重的冲刷，造成很大的安全隐患。如果此阀选择直通式 globe 阀，由于阀门流道成“S”弯型，冲击严重，即使阀门流道与阀内件采用硬化处理，在高速煤粉的冲刷下，阀芯与阀座仍然磨损严重，造成阀门丧失调节功能，无法正常使用。目前，据笔者调查以下两种阀门使用效果良好。

6.1 滑板阀

滑板阀由中间的滑板与两端的夹板组成，阀杆带动滑板在流体垂直方向上产生位移，从而改变流通面积来实现开关或调节功能。由于阀门采用直通式流道设计，将流体对阀腔的冲刷降到最低，并且夹板、滑板均采用整体烧结硬质合金，硬度高，具有良好的抗冲刷、抗腐蚀性能。经过近年来国内多个项目的使用及跟踪了解，滑板阀在粉煤给料厂高压差放空工况下，免维修使用寿命不少于 18 个月，有效使用寿命接近 3 年 。

6.2 全衬硬密封陶瓷 V 型球阀

工业结构陶瓷在强度上比普通阀门高很多，其主要材料为氧化锆，硬度高于HRA86，比加工后的硬质金属阀门的硬度 HRA70 还要高，因此工业陶瓷具有很高的耐磨性。在密封等级上，由于结构陶瓷具有自润滑性，表面精度可达到 RA0.1 ～ RA0.4，密封比压远比普通的金属阀门小，因此阀门启闭时阻力小，可达到真正的零泄漏 VI 级。目前，随着科技的不断革新与发展，特别是陶瓷加工与成型等新技术的发展，陶瓷球阀已经广泛应用于电厂的烟气脱硫（FGD）装置、飞灰、除渣以及燃烧（喷煤）系统、钢铁厂的烧结机脱硫（EPC）工程、垃圾焚烧的烟气净化、氯碱工业及废水和固体废除处理等行业中 [7]。V 型球阀具有直通式的流道设计特点，并且具有直通式 Globe 阀的等百分比流量特性与 1：100 的宽量程比。全衬硬密封陶瓷 V 型球阀结合了结构陶瓷与 V 型球阀的特点，可满足此高压差放空调节阀的需要。某国内大型煤化工项目选用陶瓷衬里硬密封 V 型球阀作为高压放空阀，阀体材质采用碳钢 + 陶瓷衬里，阀内件材质采用工业陶瓷。

7、结束语

近些年粉煤气化项目在国内得到大力发展，专用于粉煤气化的仪表特殊阀门是煤气化项目能否长期平稳运行的关键。希望通过本文，给使用者在粉煤气化选型时提供一定的参考。

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二、煤气化原理？

煤气化技术原理是指把经过适当处理的煤送入反应器如气化炉内,在一定的温度和压力下,通过氧化剂(空气或氧气和蒸气)以一定的流动方式(移动床、流化床或携带床)转化成气体，得到粗制水煤汽，通过后续脱硫脱碳等工艺可以得到精制一氧化碳气

三、煤气化的价值分析

煤气化的价值分析

煤气化技术作为一种重要的能源转化方式，已经成为当今世界能源领域的研究热点之一。煤气化将固体煤转化为可燃气体，为解决能源短缺和环境污染问题提供了有效途径。本文将对煤气化的价值进行深入分析。

1. 能源转化效率的提升

煤气化技术能够将煤炭中的有机质转化为可燃气体，有效提高了能源转化效率。相比传统的燃煤方式，煤气化能够获得更高的热值和能源利用率，同时减少了对大气环境的污染。通过煤气化，煤炭中的碳、氢等元素可以被更充分地利用，使得煤炭资源得到了更加有效的开发。而煤气化产生的气体可以用于发电、供暖等领域，为社会经济发展提供了可持续的能源支持。

2. 环境污染的降低

煤气化技术在煤炭转化过程中可以实现高效清洁燃烧，减少了燃煤所产生的大气污染物的排放。相比传统燃煤方式，煤气化可以有效降低二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等有害物质的排放量，减少对大气环境的破坏。此外，煤气化还可以通过分离和捕集技术，对污水、固体废弃物等进行高效处理，减少对水环境和土壤的污染。通过减少环境污染，煤气化为可持续发展提供了更清洁的能源选择。

3. 能源多样性的实现

煤气化技术能够实现煤炭资源的高效利用，增加能源供应的多样性。煤炭在全球范围内储量丰富，通过煤气化技术将煤炭转化为可燃气体后，可以通过管道输送、液化等方式进行长距离运输，满足能源供应的需求。此外，煤气化还可以与其他清洁能源技术结合，如光伏发电、风力发电等，实现能源的互补和多样性。通过实现能源多样性，煤气化为能源供应的稳定性和可持续发展提供了保障。

4. 经济效益的提高

煤气化技术不仅提高了能源转化效率，降低了环境污染，还具有显著的经济效益。煤气化产生的气体可以直接用于发电、供暖等领域，取代传统的燃煤方式，降低能源生产成本。同时，煤气化还可以生产出煤焦油、合成气、化学品等副产品，为煤炭企业创造更多的利润来源。通过煤气化技术，煤炭企业可以实现资源的高效利用和附加值的提升，为国民经济发展做出积极贡献。

5. 技术创新的推动

煤气化技术的发展需要各个领域的技术支持和创新。在煤气化过程中，涉及到多个领域的技术问题，如煤炭前处理、煤气化反应、气体净化等。通过开展煤气化技术研究，不仅可以推动煤炭资源的高效利用，还可以促进相关技术的发展和创新。煤气化技术的推广和应用也需要不断探索新的解决方案，促进相关技术的升级和优化，推动整个能源领域的可持续发展。

结论

煤气化作为一种重要的能源转化方式，具有提高能源转化效率、降低环境污染、实现能源多样性、提高经济效益等众多价值。煤气化技术的发展对于能源行业和环境保护具有重要意义。随着技术的进一步创新和应用，相信煤气化将在能源领域发挥更重要的作用，为人类可持续发展贡献更多力量。

四、煤气化渣原理？

煤气化渣是煤与氧气或富氧空气发生不完全燃烧生成CO与H2的过程中，煤中无机矿物质经过不同的物理化学转变伴随着煤中残留的碳颗粒形成的固态残渣，可分为粗渣和细渣两类。

粗渣产生于气化炉的排渣口，占60%~80%；细渣主要产生于合成气的除尘装置，占20%~40%

五、煤气化学符号？

co

煤气是由多种可燃成分组成的一种气体燃料.煤气的种类繁多，成分也很复杂，是混合物，因此无法写出化学式.

但是其主要成分为一氧化碳CO，还有水煤气中含有氢气H2，一些焦炉煤气中含有甲烷CH4。

六、煤气化气体比例？

天然气的比重0.58-0.62，一方大概0.58-0.62公斤

液化气的比重1.5-2.0，一方大概1.5-2.0公斤。

燃气是气体燃料的总称，它能燃烧而放出热量，供居民和工业企业使用。燃气的种类很多，主要有天然气、人工燃气、液化石油气和沼气、煤制气。

希望能够帮助到大家，谢谢！

七、煤气化学用语？

水煤气：一氧化碳（CO）和氢气（H2）

煤气：一氧化碳（CO）

八、煤气化气化炉重要性？

煤炭是当前我国绝对的主导能源，煤炭的清洁利用是提高煤炭综合利用效率、缓解相关环境污染问题的必由之途。

煤气化是实现煤炭清洁高效转化的重要途径，是高硫煤等劣质煤种的主要流向，能够有效缓解优质煤资源供求矛盾。

煤气化是通过氧气、水蒸气等气化剂，在高温条件下将煤炭转化为气体燃料或下游原料的过程。

其工艺流程主要是把经过适当处理的煤或煤焦送入气化炉内，通入气化剂，在一定温度和压力条件下，以一定的流动方式（固定床、流化床、气流床等），得到粗制水煤气，通过后续脱硫脱碳等工艺可以得到精制一氧化碳气体。

煤气化的主要领域为传统、新型煤化工产业，其下游主要应用于合成氨、甲醇、乙二醇、烯烃、油品和天然气的制造，以及电力行业IGCC发电、制氢气等。 随着环保趋严，煤的清洁高效利用技术逐步受重视。煤气化技术作为煤炭清洁高效利用的重要基础和关键技术，在煤炭清洁转化过程中发挥至关重要的作用。

采用水煤浆气化技术替代固定床气化工艺，该技术运用多喷嘴（四喷嘴）水煤浆加压气化技术，操作连续性强，产品煤气压力高可省去后续气体压缩工段，碳转化率可达到98%以上。行行查，行业研究数据库（网站 http://www.hanghangcha.com）

九、1吨煤气化产生多少煤气？

这个问题有两个方面，第一，煤的产气量，第二，煤气的密度。一般情况下，煤的产气量在1KG煤能转化3-3.5立方煤气。煤气的密度查表为：0.8KG/立方米。下面计算：1000KGx3(3.5)立方x0.8=2400(2800)kg所以，一吨煤能生产2400到2800公斤煤气。 

十、煤气化在中国发展

煤气化在中国发展

近年来，随着全球能源的紧缺和环境问题的引发，中国对煤气化技术的发展日益重视。煤气化作为一种清洁而高效的能源转换方式，被广泛应用于不同领域，为中国的能源转型和可持续发展做出了重要贡献。

煤气化是将煤炭转化为可燃气体的过程，通过控制煤的热解和气化反应，将煤转化为合成气，以供应热能、发电和化学品生产等用途。煤气化技术具有高效、环保、资源丰富等优势，因此在中国得到了广泛应用。

煤气化技术的应用领域

煤气化技术在中国的应用领域非常广泛。首先是能源领域，煤气化可以用于供应城市和工业的热能和发电，有效缓解了能源供应的压力。其次是化学工业领域，合成气可以用作化学品的生产原料，提高了化工产品的产量和质量。此外，煤气化还可以用于城市燃气的生产，替代传统的天然气。

除了上述领域，煤气化技术还可以应用于煤制油、煤制气、煤制烯烃等领域。煤制油是将合成气转化为液体燃料的过程，可以解决石油资源的短缺问题。煤制气是将煤转化为一氧化碳和氢气的过程，可以用于化工和能源行业。煤制烯烃是将合成气转化为烯烃类化学品的过程，具有巨大的市场潜力。

煤气化技术的发展现状

目前，中国在煤气化技术的研究和应用方面取得了显著的进展。中国拥有世界上规模最大的煤气化项目，例如山西阳泉、内蒙古大雁等项目，为中国的能源供应和环境保护做出了重要贡献。

同时，中国还加快了煤气化技术的创新和研发。煤气化技术在过去几年中取得了多项重大突破，包括高效气化工艺、废气处理技术等。这些创新使得煤气化技术更加高效、环保和可持续，为中国的能源结构调整和绿色发展提供了重要支持。

煤气化技术的前景展望

煤气化技术的前景展望非常广阔。首先，随着中国经济的快速发展和能源需求的增加，煤气化技术将继续得到广泛应用和推广。其次，随着煤气化技术的不断创新和改进，其效率和环保性将不断提高，更好地满足中国能源转型和环境保护的需求。

另外，煤气化技术在国际市场上也具有巨大的潜力。由于煤炭资源的丰富，中国可以成为煤气化技术的领先国家，并向其他国家输出技术和设备。这不仅有助于提升中国在全球能源市场中的地位，还为其他国家提供了解决能源和环境问题的新途径。

总之，煤气化在中国的发展前景广阔，具有重要的经济和环境意义。随着技术的创新和应用的广泛推广，煤气化将在中国的能源转型和可持续发展中发挥更加重要的作用。