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�(guān)鍵詞�球閥

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�(dāng)前位置:首頁 » 技�(shù)文章

煤化工行�(yè)用金屬密封球閥的選型及應(yīng)�

�(fā)布時(shí)間:2017-03-30   �(diǎn)擊次�(shù)�14022�

煤化工行�(yè)用金屬密封球閥的選型及應(yīng)�

浙江摩根閥門有限公司技�(shù)提供

 


摘要 � 了在煤制油工  程中金屬密封耐磨� � 型和� 需求及 � �,分析了金屬密封� 球球 和固定球�  �(gòu)特性和 型及 用�

 

 �(guān)鍵詞 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 production�analyses 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(xiàng)目首先要�(jìn)行煤氣化,在高溫下將�焦炭等固體燃料與氣化劑反�(yīng),轉(zhuǎn)化為氣體�(chǎn)物和�?jiān)?/span>�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�(yīng)包括了一系列均相與非均相化學(xué)��(yīng)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)�?cái)嗉傲髁靠刂频牟�?/span>得到了極為廣泛的�(yīng)� 

煤制油工藝過� 

煤制油工藝是以煤炭為原料,通過化學(xué)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�(fù)雜的有機(jī)高分子結(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�直接液化油回收率高,可達(dá) 63%  68% ,煤消耗量小,生產(chǎn)液化�,需消耗洗精煤� 2. 4t�餾分油以�柴油為主,目�(biāo)�(chǎn)品的選擇性相對較��油煤漿�(jìn)料,�(shè)備體積小,投資和�(yùn)行費(fèi)用低� 直接液化的反�(yīng)條件相對較苛��

溫度要求過高,液化壓力為 17. 0  30. 0MPa,溫度為 430  470� �出液化反�(yīng)器的�(chǎn)物組成較�(fù)�,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(fèi) 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�(yīng)壓力 2. 0  3. 0MPa,反�(yīng)溫度低于 350 ��(zhuǎn)化率高,� SASOL 公司 SAS 工藝采用熔鐵催化�,合成氣的一次通過�(zhuǎn)化率�(dá)� 60% 

 

由于煤基間接液化反應(yīng)物均為氣�,所以其工藝�(shè)備體積龐�,投資和�(yùn)行費(fèi)用高�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�(biāo)�(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�(yīng)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��5 10s / ) ,要求閥門密封性能好,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�(qiáng)�

高強(qiáng)度軸承及高性能的執(zhí)行機(jī)�(gòu)

磨損�

具有很強(qiáng)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�(jìn)行表面硬化處�,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�(shù)確保密封等級

腐蝕�

滿足 ANSI /FCI 70  2 � ClassⅤ級 /API 598 密封試驗(yàn)�(biāo)�(zhǔn)

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�(qiáng)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(hù)等級�(dá)� IP65 

 

68,防爆等級達(dá)� 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(qiáng)腐蝕工況

桿采用沉淀硬化不銹� 17  4PH

( � 2)  � A638

�(shí),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�(xué)性能比較

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

鋼種

屈服�(qiáng)� /MPa

抗拉�(qiáng)� /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�(shù)

 

 

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)�(shí),應(yīng)采用�(shù)控研磨中心對球體和閥座實(shí)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�(jìn)入填料函的金�

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�(yàn)的泄漏等級應(yīng)�(dá)� 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(shè)�(jì)為刮刀��閥門具有自泄壓功�,符合抗靜電及防火要求,依據(jù) NACE MR  0103 �(jìn)行防腐處�,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�(yàn)完全滿足 API 598 �(biāo)�(zhǔn)要求閥座鋒利的邊緣可對球體自刮擦自清�,防止介�(zhì)

 

�(jìn)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�(gè)�(yù)緊力,保證球體與閥座緊密�(jié)���(dāng)球體�

 

座受到熱脹發(fā)生位移時(shí)可有效回�,防止球體與閥座�(fā)生卡塞現(xiàn)�碟簧后閥座腔倒角處理 ( 角度�(jīng)流體動力�(xué)�(jì)�) ,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�(dǎo)向環(huán) 3. 閥桿密封軸承 4. 填料防護(hù)�(huán)

 

 

5. �(fù)合填�  6. �(zhí)行器固裝支架  7. 填料壓蓋

 

8. 閥桿上的 “T”�(biāo)�  9. 刻線

 

� 2  MOGAS 耐磨球閥閥桿填料�(jié)�(gòu)

 

1) 通徑 采用 ANSI B16. 34 �(biāo)�(zhǔn)�(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(biāo)�(zhǔn)依據(jù) ANSI B16. 5,采� RF

法蘭連接對焊連接端部�(biāo)�(zhǔn)依據(jù) ANSI B16. 25�

 

4) �(jié)�(gòu)長度 采用 ANSI B16. 10 �(biāo)�(zhǔn)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�(jìn)行熱處理�

 

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�(shè)�(jì)為雙密封并有軸肩防飛出結(jié)�(gòu),帶彈簧�(yù)緊的填料壓蓋�(jié)�(gòu)�閥桿�(shè)置有金屬密封軸承和填料雙重密� 

 

 4 MOGAS 耐磨球閥填料及填料壓蓋結(jié)�(gòu)

 

9 ) 填料 � 3 �(gè)模壓成型組合純石墨環(huán) ( Chesterton 5300) � 2 �(gè)� 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�(yù)載碟�,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�(shè)�(jì),壓力越�,密封越�,可防止固體顆粒�(jìn)入填料函�泄漏等級

 

符合 API 598 �(biāo)�(zhǔn)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封,全通徑,雙流向�3 片分體式�(jié)�(gòu)�

�(jié)� 

煤制油工藝過程中同時(shí)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(guān)方便等優(yōu)�(diǎn)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�(jìn)了球閥應(yīng)用范圍的�(kuò)大和�(fā)��浮動球與固定球耐磨球閥各有特點(diǎn),各種選型原則只是在一般情況下的應(yīng)用原�隨著閥門生產(chǎn)技�(shù)的發(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�(yīng)用,可替代�(jìn)口的同類�(chǎn)�,提升我國高溫高壓耐磨球閥的技�(shù)水平,有效降低企�(yè)的設(shè)備采購成��


 

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