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关键词:球阀

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煤化工行业用金属密封球阀的选型及应用

发布时间:2017-03-30   点击次数:227次

本文地址:http://www.usfifc.com/articleShow_43.html
文章摘要:煤化工行业用金属密封球阀的选型及应用,目瞪舌彊烙印小马拉,余味歌于斯哭阿姐。

煤化工行业用金属密封球阀的选型及应用

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摘要 介 了在煤制油工  程中金属密封耐磨球 的 型和市 需求及 用 域,分析了金属密封浮 球球 和固定球球  构特性和 型及 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 

Abstract:  Introduces the selection and market demands as well as application fields of metal seal wear 

 resisting ball valve in the process of coal to oil productionanalyses the structure characteristicsse-lection and application for metal seal floating ball valve and fixed ball valve 

Key words:  coal chemical;  metal seal;  ball valve;  wear valve;  floating ball;  fixed ball;  thermal spray 

 

 

煤化工用金属密封球阀概述 

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 

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 直接液化的反应条件相对较苛刻

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  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

 

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       ( 一 般 为 DN300  DN450) 启闭频繁且速度快 ( 30min 动作一次,5 10s / ) ,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 /FCI 70  2  ClassⅤ级 /API 598

启闭动作

 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 /FCI 70  2 的 ClassⅤ级 /API 598 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 NACE MR-0103 及 NACE MR-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 ExdCT4

 

3. 2

阀门材料

 

 

Inconel625 ( Hastelloy C  276) Class2 500

的高温

 

 

Class600 1

500 的常温 (  29  200 )  耐磨

300  510℃ )

耐磨球阀阀体材料为 A182

F22 

球阀,阀体材料为 ASTM A105 碳钢锻制球阀,其

A182 F347 不锈钢锻钢,球体选用 Inconel718

球体选用 ASTM A182 F304对于有强腐蚀工况

杆采用沉淀硬化不锈钢 17  4PH

( 表 2)  或 A638

时,阀体材料可采用奥氏体不锈钢双相不锈钢

 660

 

 

 

 

 

 

 

表 2

17  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 /HRC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17  4PH

≥1 207

≥1 310

≥14

≥54

≥42

 

 

 

 

F304

≥205

≥515

≥40

≥60

≤187

 

 

 

 

CF8

≥205

≥485

≥35

/

/

 

 

 

 

F316

≥205

≥515

≥40

≥60

≤187

 

 

 

 

CF8M

≥205

≥485

≥30

/

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. 3

工艺技术

 

 

或阀座堆焊 STL12# ( D812)  硬质合金,大规模生

 

 

金属密封耐磨球阀结构适用于输送黑水渣水

产时,应采用数控研磨中心对球体和阀座实行高精

及水煤浆等含固体颗粒的介质,阀门的球体和阀座

度的研磨阀杆有防止固体颗粒进入填料函的金属

用超音速喷涂 ( HVOF)  JK117 {  ( WC )  /17Co }

和填料双密封结构阀座弹簧具有防止灰渣堵塞结

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 /FCI 70  2 

 

ClassⅤ级

 

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 NACE MR  0103 进行防腐处理,并按需要配置阀门齿轮箱 ( 图2

 

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 API 598 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

 

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. 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 2  MOGAS 耐磨球阀阀杆填料结构

 

1) 通径 采用 ANSI B16. 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,伟德体育_伟德体育投注_伟德体育在线: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 ANSI B16. 5,采用 RF

法兰连接对焊连接端部标准依据 ANSI B16. 25

 

4) 结构长度 采用 ANSI B16. 10 标准确定

 

阀的结构长度

 

5) 阀体阀盖 均选用锻件 ASTM A105 ASTM A82 F22A182 F347,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

 

Inconel 718 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

 

 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  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 

 

 4 MOGAS 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 ( Chesterton 5300) 和 2 个有 Inconel 合金丝编织成的石墨抗挤压环 ( Chesterton 1601) 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 API 598 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

结语 

煤制油工艺过程中同时存在气    固三相混合物介质,对阀门提出高温高压耐磨耐腐蚀耐冲刷抗热循坏和零泄漏等要求作为全通径大流量低流阻开关方便等优点的金属密封耐磨球阀将获得快速发展,将逐步从低压常温到高压高温,促进了球阀应用范围的扩大和发展浮动球与固定球耐磨球阀各有特点,各种选型原则只是在一般情况下的应用原则随着阀门生产技术的发展,浮动球球阀将可用于高压力工况,固定球球阀也可以用于含固体颗粒介质工况高温高压金

 

属密封耐磨球阀在煤化工产业的煤制油煤制烯烃及大型煤化成套系统中的推广应用,可替代进口的同类产品,提升我国高温高压耐磨球阀的技术水平,有效降低企业的设备采购成本


 

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