激冷水流量调节阀的设计选型及应用

        濮阳龙宇化工有限责任公司（简称濮阳龙化）年产20万t甲醇装置是国内首套粉煤加压气化装置航天第一炉的发源地，是在引进、消化吸收国外壳牌公司的Shell粉煤加压技术和GE公司的德士古水煤浆加压气化技术基础上的再创新。该技术在备煤、输煤、燃烧调节系统、气化炉辐射段均采用先进的粉煤气流床气化技术；灰渣水系统、洗涤、净化则采用气体急冷流程技术。
        1 系统概述与改造背景
        由磨煤系统生产的合格粉煤经加压与空分生产的氧气与蒸汽由粉煤烧嘴喷入气化炉，在3.5MPa（G）压力，1400～1700℃高温下充分混合，进行部分氧化反应，生成以H2、CO、CO2为主要成分的合成气，这些物质离开反应室向下进入激冷室，经激冷环后流经下降管进入激冷室水浴，合成气通过和激冷水的直接接触进行洗涤、冷却和饱和，而激冷水的主要来源是合成洗涤塔底部排放的激冷水经P1303泵送至气化炉的激冷室，气化炉激冷水流量调节阀（13FV－0008）安装于激冷水泵P1303A/B泵出口，管道规格为DV200，PN11.0，通过偏心异径接头（DN200－DN80）缩径为DN80，该调节阀原设计流量0～200t/h，常用量0～170t/h，由于管道大幅度缩颈，造成此处流速高达每秒100多米，加上介质富含煤粉颗粒，对调节阀的冲蚀特别严重，虽然原设计选型为进口阀，阀芯结构为偏心球阀，但使用历史周期不超过2个月，就会造成调节阀阀芯阀座被冲坏，造成装置因阀体泄漏而被迫停车，使生产成本造成极大的浪费。因进口阀配件加工周期过长，后改用国产调节阀偏心旋转阀，在制造时阀芯阀座作喷涂碳化钨硬化特殊处理，但使用周期依然没有突破，期间还造成两次因阀体泄漏而被迫停车事故，给公司带来重大经济损失，严重制约着航天炉的长周期安稳运行。为此，广大技术人员在查阅大量技术资料，咨询众多生产厂家的基础上，大胆采用V型结构调节阀，并按照要求设计，选择材质并作特殊处理，此举改进取得了良好的效果。
        2 设计改造方案
        本次设计方案，重点是在阀芯阀座及流道上作为重点技术突破口，在保证长周期使用方面，结合岳阳东方自控阀门厂做了大量改动和技术论证，最终确定选用V型旋转调节阀，该调节阀是专门针对气、固（颗粒及粉末）两相介质的流体切断及调节而设计开发的，特别适宜煤化工装置。它克服了以往国内外同类产品的密封性能低、易冲刷、故障率高（尤其易卡死）的缺点。
        阀门核心部件采用“组合式镶嵌碳化钨密封阀座”，保证了良好的密封性能（调节阀密封等级可达V级），阀芯采用超音速喷涂碳化钨合金（表面硬度达HRC65－70），阀体流道也镶嵌碳化钨套，保证阀腔在高流速、高温度的气固两相介质冲刷下不易冲刷损坏，确保阀门长时间保证其技术性能。阀门结
        构为固定式；阀杆与阀芯装配为带锥销的一体结构，确保动作时无间隙；轴套采用金属石墨合金，耐高温高压差、自润滑性能好；阀座设计有弹簧自动补偿磨损功能。执行机构采用压铸铝合金缸体，其缸内壁与双活塞铸铝齿条进行硬质氧化。该执行器安装对称，动作迅速，体积小、扭矩大、使用寿命长，配置气手动两用减速机构，操作简单灵活，可满足不同口径阀门要求。定位器采用日本山武AVP－300型，控制信号为4-20MA。
        主要技术参数：特种V型调节阀，公称通径：80mm；公称压力：11MPa；适用温度：260～300℃；流量特性：等百分比；法兰标准：HG20615。
        3 结束语
        该阀自2011年2月使用至今，已连续使用10个月，期间设备连续运行时间已高达210多天，没有出现以往因阀门内漏、外漏而造成的停车事故，对生产装置的稳定运行和成本的节能降耗意义重大。此阀的设计及应用对粉煤气化黑水阀门的选型具有很好的借鉴意义。