粉煤气化密相输送控制阀选型分析应用

刘轩

宁夏煤业公司煤制油仪表管理中心    宁夏  750411

摘要：本文主要简单介绍了粉煤气化密相输送工艺的特点，探讨了粉煤气化密相输送控制阀的选型，旨在解决高工况下管道、仪表受到冲刷、磨损等问题，以保证粉煤加压密相输送的顺利进行。应当根据控制阀的特点和实际需求，来进行相应的选择，改善粉煤堆积状况，提高粉煤气化装置运行的稳定性。

关键词：粉煤气化；密相输送；控制阀；选型

近年来，随着我国社会经济的高速发展，煤化工业也随之蓬勃发展，取得了不错的成绩。煤化工技术的发展，在一定程度上缓解了我国石油资源短缺的现象，能够提高能源安全水平，推动我国经济的大力发展。目前，粉煤加压气化是煤化工中使用较为广泛的生产技术之一，其以干煤粉为原料，用纯氧、蒸汽作为气化剂，该技术的应用能够提高能量转换效率，降低对环境的污染。在高压、密相条件下能够进行煤粉的稳定输送，目前技术已经逐步成熟，能够把控好煤粉流量。为保证粉煤气化密相输送安全，需要做好控制阀选型分析工作。

一、粉煤气化密相输送工艺的特点

粉煤加压气候工艺可对粉煤进行加压进料密相输送，目前的煤气化技术已经逐渐成熟，具有密相气输送粉煤特点，同时进行液态排渣，煤种适应性较强，具有较高的碳转化率，满足于环境保护保准要求。粉煤气化工艺由合成气洗涤系统、加压给料系统、粉煤制备系统、气化反应系统等装置组成。在实际运行中需要把控好粉煤的质量分数，控制气粉煤的干燥性，原煤是入炉的原料，其在高压惰性气体的作用下输送至烧嘴，于反应室内和氧气、水蒸气进行高温、高压反应，生成合成气[1]。

二、粉煤气化密相输送控制阀的选型

（一）粉煤锁斗开关阀

锁斗开关阀是粉煤加压进料中的关键阀门，其设计将直接影响装置运行质量。粉煤锁斗阀的应用中需要面对由粉煤和惰性气体形成的气固混合物，表压一般在四点八兆帕，最大差压可达到六兆帕。锁斗开关阀门的部件容易受到冲蚀，尤其是使用双流向金属硬密封耐磨球阀时，金属阀座、阀球四周间隙很容易有粉煤堆积，这不仅会对密封面造成损伤，还会影响阀芯的金属涂层。

目前粉煤锁斗开关阀选型中盘阀的应用较多，这类阀门主要利用阀内件来带动阀盘完成角度位移，对于一些具有磨损、冲蚀特性的介质有着较好的防范作用。在弹簧作用下，阀盘的密封面紧密贴合于阀座，圆盘为锐边，可刮削密封面上残留的物流，防止介质进入到密封面。盘阀运行工程中，阀座密封面和阀盘有一定的摩擦力之差，其会使阀盘进入启闭循环中自转，同时还能够对积累在阀腔内的介质进行清理打扫。在计算盘阀执行机构扭矩的时候，要从多方面来综合考虑。盘阀可分为两种类型：一种是单盘阀，又可细化为单阀单盘、单发双盘两种。其中单发阀单盘适合用于反向压力较低的工况中[2]；单阀双盘可替代双向硬密封球阀；另一种是双盘阀。双阀对占地空间要求较高，如若空间不允许则很难进行配管，一般适用于粉煤锁斗出口双切断阀中。两台盘阀结合在一起，搭配吹扫阀，可形成完整阀组，不仅在一定程度上节省了安装空间，而且重量也较轻。

（二）粉煤输送管线切断阀

粉煤输送管切断阀，主要运用于粉煤给料罐至气化炉的粉煤输送管线中，其能够在装置停车的时候，将物料切断。该阀门一般处于开启状态，不会受到严重的冲刷，较多情况下都是使用双向金属硬密封球阀，但设计该阀门的时候要考虑景点问题，需进行防火、主轴防吹设计。可用硬质耐磨合金涂抹球体阀座表面，以抵抗高压煤渣对其的冲刷，填料密料在家在的时候可采用弹性弹簧，有利于实现动态化，避免螺栓松动。还要挑选使用的材质，以免出现阀杆外漏问题。设计阀座压环位置的时候，要进行泄灰槽设计，以免煤灰堆积，致使阀门抱死。

（三）粉煤控制阀

粉煤给料罐和气化炉之间需要安装粉煤控制阀，以有效调整进入气化炉的粉煤流量，保证装置生产周期运行的稳定性。一般使用角式控制阀，其中阀芯是关键部位，进口垂直向下。在设计粉煤控制阀结构的时候，其出口和粉煤流入方向要呈现出一定的角度，通常为一百二十度，下方要安装气动执行机构，会显示阀门的事故状态。阀体采用的是碳钢材质，阀芯、倾斜导管等部位则使用经过特殊制作的整体碳化钨。选用该阀门的时候要注意的是关键部位必须使用烧结碳化钨材料，其能够避免粉煤产生的冲蚀影响，而且需要注重阀头位置，优化设计节流口，以保持粉煤流量的稳定性。尽可能使用耐高压波纹管，于阀盖设置氮气吹扫装置[3]。

（四）粉煤三通换向阀

粉煤三通换向阀一般安装于气化炉烧嘴前，用于切换气化炉烧嘴线和循环线，切换时间一般在两三秒左右。该阀门设计了圆盘形旋塞，会形成平行双通道，调节旋塞的锐角摆动，便可以切换粉煤流动。不同的旋塞位置流出的粉煤线路有所不同。

（五）粉煤放空阀

在粉煤锁斗、粉煤加料罐放空中需设置粉煤放空阀。该阀主要分为以下几种：第一种是滑板阀防空法，使用的是直通式流道设计，能够尽量降低流体对阀腔的冲击力，避免阀腔受到损伤，而且不会因为物流堆积而出现卡涩情况

，一般使用整体烧结硬质合金材料；第二种是滑动套筒放空法，其采用的是双阀芯结构，其中一个是活动的，另一个是固定的。

结束语

总而言之，运用于粉煤气化密相输送中的阀门类型非常多，需要根据实际需求，结合阀门特点来进行选择，以保证装置的正常运行。

参考文献：

[1]戎涛,李永清. 粉煤气化工业装置高压密相气力输送稳定性分析[J]. 大氮肥,2022,45(03):208-211.

[2]陈美华. 煤粉密相气力输送系统关键过流部件的研究及优化[D].华东理工大学,2020.

[3]徐国壮,周红军,周广林,崔隆起. Shell粉煤气化装置主要运行问题的分析[J]. 煤化工,2010,38(03):15-19.