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        關鍵詞:球閥

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        當前位置�首頁 » 技術新�

        煤化工行�(yè)用金屬密封球閥的選型及應�

        �(fā)布時間:2017-03-04   點擊次數(shù)�12725�

        煤化工行�(yè)用金屬密封球閥的選型及應�

        浙江摩根閥門有限公司技術提�

         


        摘要 � 了在煤制油工  程中金屬密封耐磨� � 型和� 需求及 � 域,分析�

         

         

         金屬密封� 球球 和固定球�  �(gòu)特性和 型及 ��

         

         關鍵� 煤化�;  金屬密封球閥;  耐磨閥門;  浮動�;  固定�;  熱噴� 

        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 characteristics�se-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 

         

         

        煤化工用金屬密封球閥概述 

        煤化工是將煤通過熱加工和催化加工�(zhuǎn)化為�種燃料和化工�(chǎn)品的過程�煤化工及煤制油項目首先要進行煤氣�,在高溫下將��焦炭等固體燃料與氣化劑反應,�(zhuǎn)化為氣體�(chǎn)物和殘渣�煤氣化所用的氣化劑主要為蒸汽高壓高純度氧氣及其混合氣�,氣化反應包括了一系列均相與非均相化學��所得氣體產(chǎn)物因所用原料煤�(zhì)�氣化劑的種類和氣化過程不同而具有不同的組成,可分為煤氣半水煤氣及水煤氣��在煤化工�(chǎn)�(yè)的煤制油制烯烴及大型煤化成套系統(tǒng)�,金屬密封耐磨球閥作為一種耐磨損的管路系統(tǒng)截斷及流量控制的部件得到了極為廣泛的應用 

        煤制油工藝過� 

        煤制油工藝是以煤炭為原料,通過化學加工方法將固�(tài)的煤�(zhuǎn)化合成為液態(tài)的石油燃料產(chǎn)�,其工藝可分為直接液化和間接液化 

        2. 1 直接液化 

        直接液化是先將煤炭磨成煤粉與溶劑配制成油煤漿,然后在高溫�高壓下將煤中復雜的有機高分子�(jié)�(gòu)直接�(zhuǎn)換為較低分子液體燃料在精制后制得�(yōu)�(zhì)的油�,其工藝過程見圖 1�直接液化油回收率�,可� 63%  68% ,煤消耗量�,生�(chǎn)液化�,需消耗洗精煤� 2. 4t餾分油以��柴油為主,目標產(chǎn)品的選擇性相對較�油煤漿進料,設備體積小,投資和運行費用�� 直接液化的反應條件相對較苛刻�

        溫度要求過高,液化壓力為 17. 0  30. 0MPa,溫度為 430  470� �出液化反應器的產(chǎn)物組成較復雜,液�固兩相混合物由于粘度較高,分離相對困��氫耗量�,一般在 6%  10% 

        2. 2 間接液化 

        間接液化是將煤炭在高溫下氣化,轉(zhuǎn)化為合成� ( CO  H2 ) ,再�(jīng)過費 托合成可制得�(yōu)�(zhì)燃料 ( 汽油�柴油和航空燃�) 和化工原��合成條件較溫�,反應壓� 2. 0  3. 0MPa,反應溫度低� 350 ��(zhuǎn)化率�,如 SASOL 公司 SAS 工藝采用熔鐵催化�,合成氣的一次通過�(zhuǎn)化率達到 60% �

         

        由于煤基間接液化反應物均為氣相,所以其工藝設備體積龐大,投資和運行費用�間接液化全部需要依賴于煤的氣化,其煤耗量大且合成副產(chǎn)�

         

        較多,目標產(chǎn)品的選擇性相對較�

         

        閥門特性要� 

        3. 1 工況條件 

        煤制��油改煤及煤氣化等煤化工系�(tǒng)處于介質(zhì) ( 煤渣) 高硬��高壓力及高溫度的工況,閥門應具有耐磨�耐沖��防結(jié)��防結(jié)疤及快速切斷等  �     ( 一 � � DN300  DN450) �啟閉頻繁且速度� ( 30min 動作一次,5 10s / ) ,要求閥門密封性能�,可靠性高目前,特級耐磨球閥已廣泛用于德士古爐煤化工和煤制油行業(yè),其介質(zhì)水煤漿中包含 58%  67% 的煤粉固�黑水系統(tǒng)及灰漿系�(tǒng)中含有大量渣漿等特硬固體顆粒,在閥門腔體�(nèi)沉積�堵塞或結(jié)�,難于清� ( � 1�

         

        � 1  煤化工用閥門特殊要求

         

         

        特殊要求

        閥門性能

         

         

        使用溫度

        ≤550

        閥座密封等級

        ANSI /FCI 70  2  ClassⅤ級 /API 598

        啟閉動作

         10s / �( 氣動裝置)

        閥門強度

        高強度軸承及高性能的執(zhí)行機�(gòu)

        磨損�

        具有很強的耐磨�,采用球面和閥座噴涂 WC,涂層厚度為 0. 2  0. 4mm,硬度為 65  70HRC

        密封�

        球體和閥座都進行表面硬化處理,密封結(jié)�(gòu)采用彈簧加力閥座,使閥座向球體移�,高精度加工技術確保密封等�

        腐蝕�

        滿足 ANSI /FCI 70  2 � ClassⅤ級 /API 598 密封試驗標準

        酸�

        閥體材料采用奧氏體不銹鋼�雙相不銹��英康乃爾合金,具有很強的耐腐蝕�

        其他

        材料符合 NACE MR-0103 � NACE MR-0175 要求�與介�(zhì)接觸的零部件禁用銅材�儀表及附件防護等級達到 IP65 

         

        68,防爆等級達� ExdCT4

         

        3. 2

        閥門材料

         

         

        Inconel625 ( Hastelloy C  276) Class2 500

        的高�

         

         

        Class600 1

        500 的常� (  29  200 )  耐磨

        300  510� )

        耐磨球閥閥體材料� A182

        F22 

        球閥,閥體材料為 ASTM A105 碳鋼鍛制球閥,其

        A182 F347 不銹鋼鍛�,球體選� Inconel718�

        球體選用 ASTM A182 F304�對于有強腐蝕工況

        桿采用沉淀硬化不銹� 17  4PH

        ( � 2)  � A638

        �,閥體材料可采用奧氏體不銹鋼�雙相不銹�

         660�

         

         

         

         

         

         

         

        � 2

        17  4PH 沉淀硬化不銹鋼和不銹鋼常溫力學性能比較

         

         

         

         

         

         

         

         

         

         

         

         

         

         

        鋼種

        屈服強度 /MPa

        抗拉強度 /MPa

        延伸� /%

        斷面收縮� /%

        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

        工藝技�

         

         

        或閥座堆� STL12# ( D812)  硬質(zhì)合金,大�(guī)模生

         

         

        金屬密封耐磨球閥�(jié)�(gòu)適用于輸送黑��渣水

        �(chǎn)時,應采用數(shù)控研磨中心對球體和閥座實行高�

        及水煤漿等含固體顆粒的介�(zhì),閥門的球體和閥座

        度的研磨�閥桿有防止固體顆粒進入填料函的金屬

        用超音速噴� ( HVOF)  JK117 {  ( WC )  /17Co }

        和填料雙密封�(jié)�(gòu)�閥座彈簧具有防止灰渣堵塞�(jié)

        �(gòu)球閥在其一�(cè)為最大工作壓�,另一�(cè)為大氣壓的最大壓差工況下,完成啟閉并保證可靠密封,水壓試驗的泄漏等級應達� ANSI /FCI 70  2 

         

        ClassⅤ級�

         

        球閥性能分析

         

        4. 1 浮動� ( MOGAS �(chǎn)�)

         

        美國 MOGAS 雙金屬閥座浮動球球閥,為介質(zhì)出口端金屬密�,閥桿帶軸肩防飛出結(jié)�(gòu),閥座設計為刮刀��閥門具有自泄壓功�,符合抗靜電及防火要�,依�(jù) NACE MR  0103 進行防腐處理,并按需要配置閥門齒輪� ( �2�

         

        64HRC 以上,厚度不小于 0. 3mm�球體與閥座手工配對研�,密封檢驗完全滿� API 598 標準要求閥座鋒利的邊緣可對球體自刮擦自清�,防止介�(zhì)

         

        進入球體與閥座的密封面而造成�(nèi)漏和卡塞�(xiàn)�

         

        7) 碟簧 選用碟形�(jié)�(gòu)彈簧,材料為 In-conel718碟簧的主要作用是為閥座和球體施加一個預緊力,保證球體與閥座緊密�(jié)��當球��

         

        座受到熱脹發(fā)生位移時可有效回縮,防止球體與閥座發(fā)生卡塞現(xiàn)��碟簧后閥座腔倒角處理 ( 角度�(jīng)流體動力學計�) ,使固體顆粒不易堆積在閥座后面而影響閥座的有效退� ( � 3�

         1. 閥桿 2. 閥桿導向�(huán) 3. 閥桿密封軸承 4. 填料防護�(huán)

         

         

        5. 復合填料  6. �(zhí)行器固裝支架  7. 填料壓蓋

         

        8. 閥桿上的 “T”標志  9. 刻線

         

        � 2  MOGAS 耐磨球閥閥桿填料�(jié)�(gòu)

         

        1) 通徑 采用 ANSI B16. 34 標準�(guī)��

         

        2) 壓力等級 閥門的壓力等級符合訂貨規(guī)格及工藝管路等級要求,閥體壓力等級不低于法蘭等級

         

        3) 連接形式 球閥過程連接為法蘭連接�?qū)高B�,法蘭標準依�(jù) ANSI B16. 5,采� RF

        法蘭連接�對焊連接端部標準依據(jù) ANSI B16. 25�

         

        4) �(jié)�(gòu)長度 采用 ANSI B16. 10 標準確定

         

        閥的�(jié)�(gòu)長度

         

        5) 閥體�閥蓋 均選用鍛� ASTM A105� ASTM A82 F22�A182 F347,對于需要防硫化氫的閥門按照 NACE 要求進行熱處��

         

        6) 球體閥座 球體為不銹鋼 410SS,表面高速氧火焰噴涂碳化鉻合� ( 涂層耐溫 815� ) ,硬� 64HRC 以上,厚度不小于 0. 3mm�閥座�

         

        Inconel 718 合金,同樣采用噴涂碳化鉻合金硬化處理�表面高速氧火焰噴涂碳化鉻合金再熔融處理 ( 耐溫 815� ) ,涂層耐磨不易脫落�球面硬度

         

         1. 球體  2. 閥座  3. 彈簧

         

         

        � 3  耐磨球球體與閥座�(jié)�(gòu)

         

        8) 閥桿 閥桿材料選用 17  4PH  A638  660閥桿設計為雙密封并有軸肩防飛出結(jié)�(gòu),帶彈簧預緊的填料壓蓋結(jié)�(gòu)閥桿設置有金屬密封軸承和填料雙重密封 

         

         4 MOGAS 耐磨球閥填料及填料壓蓋結(jié)�(gòu)

         

        9 ) 填料 � 3 個模壓成型組合純石墨�(huán) ( Chesterton 5300) � 2 個有 Inconel 合金絲編織成的石墨抗擠壓�(huán) ( Chesterton 1601) 組成,能承受

         

        970 的高��填料壓蓋帶有預載碟簧,填料壓蓋可持續(xù)壓緊填料不致�(fā)生外漏現(xiàn)��

         

        10) 泄漏等級 切斷閥的閥瓣和閥座采用金屬密封的雙向密封形式金屬密封軸承表面硬化處理后手工配對研�,為壓力密封設計,壓力越大,密封越緊,可防止固體顆粒進入填料��泄漏等級

         

        符合 API 598 標準要求 

        4. 2 固定� ( HARTMANN �(chǎn)�) 

        德國 HARTMANN 高壓固定球球球閥為金屬雙向密�,全通徑,雙流向�3 片分體式�(jié)�(gòu)�

        �(jié)� 

        煤制油工藝過程中同時存在�    固三相混合物介質(zhì),對閥門提出高溫�高壓耐磨�耐腐��耐沖��抗熱循壞和零泄漏等要�作為全通徑�大流��低流��開關方便等優(yōu)點的金屬密封耐磨球閥將獲得快速發(fā)�,將逐步從低�常溫到高��高溫,促進了球閥應用范圍的擴大和�(fā)��浮動球與固定球耐磨球閥各有特點,各種選型原則只是在一般情況下的應用原��隨著閥門生產(chǎn)技術的�(fā)�,浮動球球閥將可用于高壓力工�,固定球球閥也可以用于含固體顆粒介質(zhì)工況高溫高壓�

         

        屬密封耐磨球閥在煤化工�(chǎn)�(yè)的煤制油�煤制烯烴及大型煤化成套系�(tǒng)中的推廣應用,可替代進口的同類產(chǎn)�,提升我國高溫高壓耐磨球閥的技術水�,有效降低企�(yè)的設備采購成�


         

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