- 技术文章
煤化工阀门的性能要求
2017-10-24 13:44:11 来源:“上海水兴”煤化工阀门的性能要求
煤化工阀门有哪些性能要求呢?
1.工况条件
首先,从工况条件说起,针对煤制油、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: 阀门怎么选?
阀门应具有耐磨、耐冲刷、防结垢、防结疤及快速切断等功能。阀门口径大(一般为DN300~DN450)、启闭频繁且速度快(30min动作一次,5~10s/次),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。
煤化工用阀门特殊要求再另作阐述。 2. 阀门材料
针对温度的不同,阀门材料的选用也存在很大的区别:
《1》
Class600~1500的常温(-29~200℃)耐磨球阀,阀体材料为ASTM A105碳钢锻制球阀,其球体选用ASTM A182F304。对于有强腐蚀工况时,阀体材料可采用奥氏体不锈钢、双相不锈钢、Inconel625(HastelloyC-276)。
《2》
Class2500的高温(300~510℃)耐磨球阀阀体材料为A182F22或A182F347不锈钢锻钢,球体选用Inconel718。阀杆采用沉淀硬化不锈钢17-4PH(表2)或A638-660。 3.工艺技术
金属密封耐磨球阀结构适用于输送黑水、渣水及水煤浆等含固体颗粒的介质,阀门的球体和阀座用超音速喷涂(HVOF)JK117{(WC)/17Co}或阀座堆焊STL12#(D812)硬质合金,大规模生产时,应采用数控研磨中心对球体和阀座实行高精度的研磨。阀杆有防止固体颗粒进入填料函的金属和填料双密封结构。阀座弹簧具有防止灰渣堵塞结构。球阀在其一侧为*大工作压力,另一侧为大气压的*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/FCI70-2的ClassⅤ级。
必知 | 煤化工球阀如何选型
浮动球球阀
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NACEMR-0103进行防腐处理,并按需要配置阀门齿轮箱。
MOGAS耐磨球阀阀杆填料结构
(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)
《1》通径
采用ANSIB16.34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,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ANSIB16.5,采用RF法兰连接。对焊连接端部标准依据ANSIB16.25。
《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 A182 F22、A182 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Inconel718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API598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、阀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)。 耐磨球球体与阀座结构
1.球体 2.阀座 3.弹簧
《8》阀杆
阀杆材料选用17-4PH或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(图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(Chesterton5300)和2个有Inconel合金丝编织成的石墨抗挤压环(Chesterton1601)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API598标准要求。
固定球球阀 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。密封等级为双向ANSIClassⅥ级,阀体及承压部件都采用锻件。阀门依据标准API6D,防火标准API607,同时符合TA-LUFT及USAEPA等标准。阀门为防吹出阀杆设计,防静电设计。阀体材质为DIN1.4470(相当于2205系列双相不锈钢ASTMA8904A),球体材料为DIN1.4462(相当于2205系列双相不锈钢ASTMA182F51)。球体与阀座表面均喷涂有碳化钨或碳化铬,其硬度值达到62~68HRC。对焊端连接的阀门其对焊端坡口符合ASMEB16.25的规定。
《1》镀层采用火焰喷涂与热处理技术,在喷涂结束后,再对球体与阀座进行二次处理,即高温加热处理,使得金属材质与镀层材质之间融合,减少不同材质之间的隔阂,然后采用手工研磨的技术,使得球体与阀座的光洁度均衡,保证球体与阀座的表面紧密吻合。镀层有效厚度为0.2~0.5mm。
《2》阀座后面设有弹簧组件,弹簧材质为In-conelX750,且阀座前后垫片的密封使得弹簧内腔为封闭式设计,介质中的颗粒无法进入到弹簧内腔中。另外弹簧式的阀座设计,使阀座与球体之间紧密接触,无缝隙,因此避免了颗粒介质进入阀座与球体之间,从而避免了阀座与球体表面的刮伤。阀座的独特设计使得阀座与球体接触部分实际上如刮削的作用,因此在实际操作中,对阀座与球体的接触部分可以进行刀刮的处理。
《3》阀门为全通径,上、下游阀座对称式设计,即阀门为双向对称式密封结构,阀门无指定流向。因此在现场安装时,不存在流向问题。
《4》阀门的密封等级满足ANSI ClassⅥ的标准,完全符合技术要求。
《5》所有球阀都有上游、下游两个阀座,阀座与阀体采用分离形式,便于阀座的更换维修。阀座密封面与球体密封面100%接触。
《6》阀杆处采用双密封的形式,绝对无外漏。在*大压差下,阀杆的*小横截面能承受操作扭矩。设计还考虑了足够的安全裕量和执行机构的*大输出扭矩。阀杆的*薄弱部分位于阀体之外。
《7》阀内腔可自动卸放压力。防火设计,防静电设计与防吹出阀杆设计。
《8》阀门额定的压力-温度等级满足ASMEB16.34的规定。
《9》阀体和球体等所有接液部件满足NACEMR-0103和NACEMR-0175的要求。阀体腐蚀裕量不小于6mm。
《10》阀门与执行机构之间的坚固支架是阀门长期动作性能可靠的保证。
比较与选型
浮动球球阀与固定球球阀的选型原则见表。
球阀浮动球与固定球选型原则 煤制油工艺过程中对阀门提出高温、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。
金属质感分割线
阀门产品在煤化工领域需求量越来越大,更对阀门的适应性提出了更多的要求,煤化工球阀作为煤化工中*常见的阀门至关重要。
上一篇:球阀的“三体式,三片式,三位式”下一篇:轨道球阀简介及其特点新发布