金属密封全焊接球阀的选型及应用

　金属密封全焊接球阀是近年来技术发展最快的阀类之一，作为一种用来实现要求耐磨损的管路系统截断及流量控制的部件，广泛应用于开发煤基液体燃料，推进煤炭液化工程建设，促进煤炭开发力度和转化，发展大型煤化工成套设备、煤制油、煤制烯烃等。

  二、煤制油工艺过程及优缺点

　1. 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。

　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。工艺过程如图1所示。该流程优点是：

  1)液化油效率高，可高达63%～68%；煤消耗量小，生产1t液化油，需消耗洗精煤2.4t左右。

　2)馏分油以汽油、柴油为主，目标产品的选择性相对较高。

　3)油煤浆进料设备体积小，投资低，运行费用低。

　该流程缺点是：

　1)反应条件相对较苛刻，液化压力、温度要求过高，液化压力达到17.0～30.0MPa，液化温度430～470℃。

　2)出液化反应器的产物组成较复杂，液、固两相混合物由于黏度较高，分离相对困难。

　3)氢耗量大，一般在6%～l0%。

　(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(一氧化碳和氢气)，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。

　该流程优点是：

　1)合成条件较温和，反应压力2.0～3.0MPa，反应温度低于350℃。

　2)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% 。

　该流程缺点是：

　1)反应物均为气相，设备体积庞大，投资高，运行费用高。

　2)煤基间接液化全部依赖于煤的气化。

　3)合成副产物较多，目标产品的选择性相对较低。

　4)煤消耗量大。

  金属密封耐磨球阀特殊要求及特点

　1. 特殊要求

　使用温度最高 550℃。阀座密封等级要达到ANSI/FCI 70-2的ClassⅤ级/API 598。动作时间5～10s(气动装置)。阀门动作频繁，采用高强度轴承及高性能的执行机构。硬密封的球体和阀座都进行表面硬化处理。介质为飞灰或煤渣+N2，有很强的腐蚀性。用于渣水介质的阀门，既要耐磨，同时也要耐强腐蚀性介质的侵蚀。介质含酸性物质，阀门材料应符合NACE MR-0103、NACE MR-0175要求。阀门中与介质接触的零部件禁铜。现场仪表及附件防护等级达到IP65～68，防爆等级达到ExdⅡCT4。

　2. 特点

　1 ) 超高耐磨性采用球面和阀座喷涂WC(碳化钨)，喷涂层厚度为0.2～0.4mm，硬度为65～70HRC，具有很高的耐磨寿命。

　2)耐腐蚀对于渣水类有腐蚀性的阀体材料介质采用奥氏体不锈钢、双相不锈钢、英康乃尔合金，具有良好的耐蚀性。

　3)密封结构设计采用弹簧加力阀座，使阀座向球体移动，高精度加工技术确保密封等级，满足ANSI/FCI 70-2的ClassⅤ级/API 598密封试验标准。

　4)双密封阀座每个阀座是独立可浮动的，设计成由内压自动密封(双活塞效应)来切断介质，是双向双密封型(DBB)。

　5) 阀杆防喷出设计 阀杆为与球体分离结构，并按ASME B16.34、API608、ISO 17292(BS 5351)标准进行防喷出设计。

　6)公称通径全通径结构(最小通径按API 6D规定)。

　7)可操作性所有球阀可配手动操作器或1/4转动力驱动装置(法兰按照ISO 5211配置)

　8)气动装置选型合理的气路配置确保阀门开关时间满足要求。

  特级耐磨球阀技术说明

　1. 材料

　Class600～1500lb(1lb=0.45kg，下同)级的常温(-29～200℃)级耐磨球阀，阀体材料为ASTM A105碳钢锻钢球阀，它的球体选用ASTM A182 F304。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)。Class2500lb级的高温(300～510℃)级耐磨球阀，阀体材料为A182 F22或A182 F347不锈钢锻钢阀体，球体选用Inconel718。

　2. 设计

　金属密封耐磨球阀设计结构适用于输送介质为黑水和渣水及水煤浆等含固体颗粒的介质，该类介质的耐磨球阀的球体和阀座用超声速喷涂(HVOF)JK117{(WC)/17Co}；或阀座堆焊STL12#(D812)硬质合金， 球体用超声速喷涂(HVOF) J K117{(WC)/17Co}。