劉博男　李世濤　姜雪

摘要：在煤氣化裝置運轉(zhuǎn)過程中，氧氣屬于是重要的反應物之一，而且還能與煤以及蒸汽發(fā)生相互作用，生成一氧化碳、氫氣和二氧化碳等等。本文根據(jù)以往工作經(jīng)驗，對具體工作原理和設計分析內(nèi)容進行總結(jié)，并從均壓旁路系統(tǒng)、球閥密封圈及填料等非金屬材料應用、球閥設計、密封副設計、氧氣閥門防靜電設計五方面，論述了實際質(zhì)量控制要點。

關鍵詞：煤氣化裝置;氧氣閥門;密封副

空氣中的氧氣占比為21%，含量相對豐富，而且氧氣對于動植物正常生命運轉(zhuǎn)具備積極意義，還能為氧化和燃燒提供支持。另外，氧氣還具備很強的商業(yè)價值，尤其是在一些煤化工裝置之中，氧氣可以充當生產(chǎn)合成氣的氣化劑，與煤粉、蒸汽和水按照特定比例混合，便能在氣化爐之中產(chǎn)生反應，產(chǎn)生二氧化碳、氫氣等合成氣。另外，氧氣屬于是助燃氣體，當氣化爐之中出現(xiàn)異常問題時，工作人員需立即切斷氧氣，避免更多氧氣進入其中。

1.工作原理

在氧氣系統(tǒng)之中，人們往往會根據(jù)閥門功能，將其分成開關閥和調(diào)節(jié)閥兩種類型。開關閥也被稱之為快開型閥門，只要閥門處于微量開啟狀態(tài)，便會出現(xiàn)大量流體，而且該種閥門只能處于全開或者是全關狀態(tài)，無法處于中間位置，進而演變出節(jié)流效應。最為常見的開關閥有閘閥、蝶閥以及球閥，而且開關閥不能在上下游帶有壓差的情況下進行操作，還會設計帶有均壓的旁路，使用時，要經(jīng)過均壓旁路，確保閥門上下游壓力始終處于平衡狀態(tài)，再進行閥門操作。除此之外，工作人員還可以根據(jù)EIGA13/12標準進行，當開關閥處于全部打開狀態(tài)時，氧氣流會處于平穩(wěn)狀態(tài)，閥體也可以被當做是非撞擊場合，閥芯則是按照撞擊場合進行考慮。所謂調(diào)節(jié)閥，主要是對系統(tǒng)中的壓力和流量進行合理化調(diào)節(jié)，確保整個系統(tǒng)與工藝生產(chǎn)要求保持同步。在調(diào)節(jié)閥應用上，往往是根據(jù)反饋壓力以及流量等參數(shù)，對閥門開度進行合理控制，至于開關動作，可以慢也可以快，需要在高壓差下進行，這對于閥門要求十分嚴格，可以按照EIGA13/12標準進行調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)閥和下游8倍公稱直徑范圍內(nèi)，需應用豁免材料，閥門的密封面同樣利用堆焊豁免材料，但要滿足豁免材料對厚度的要求。對于調(diào)節(jié)閥操作，可以使用手動、氣動執(zhí)行機構(gòu)進行，最為常見的形式有截止閥和蝶閥。

2.設計分析

實際氧氣閥門設計過程中，工作人員需要遵循相關標準要求，一般情況下，氧氣截止閥設計所遵循的標準為JB/T10530，氧氣球閥設計應遵循API608/ASMEB16.34標準。另外，氧氣閥門結(jié)構(gòu)長度同樣存在明確要求，即滿足標準ASMEB16.10，在閥門檢驗以及試驗方面，應該與標準API598保持同步。

3.質(zhì)量控制要點

總的來說，干粉煤氣化工藝與傳統(tǒng)的氧氣系統(tǒng)存在明顯差異，實際氧氣加熱溫度應達到180℃以上，在與蒸汽混合后，溫度能夠達到200℃。由于整體溫度較高，氧氣危險性會徹底暴露出來，容易導致金屬材料被點燃。從這里也能夠看出，人們需要對氧氣閥門設計質(zhì)量控制提高重視程度。

3.1均壓旁路系統(tǒng)

均壓旁路系統(tǒng)設計，主要是避免高壓差開關閥門出現(xiàn)的絕熱壓縮。當球閥處于開啟狀態(tài)時，整個上游高壓氧氣會迅速通過閥門，確保下游低壓氧能夠迅速壓縮升溫，進而將后端密封圈等裝置點燃。從相關要求中能夠看出，如果能夠保證旁路系統(tǒng)始終處于均壓狀態(tài)，則閥門不會在高壓差下開啟，旁路管道也會從氧氣主管中心線或者是中心線以上接入，避免顆粒物進入到系統(tǒng)。在旁路和主管接頭設計上，應采用半管接頭形式，與旁路系統(tǒng)連接在一起，確保氧氣和主管開孔邊緣出現(xiàn)撞擊問題。更為重要的是，工作人員還要確保氧氣流速處于合理狀態(tài)，決不能出現(xiàn)氧氣直接沖擊主管底部情況，此時，豁免材料的加入具備重要意義。

3.2球閥密封圈及填料等非金屬材料應用

很多材料并不適合在系統(tǒng)運行中進行應用，這主要是由于非金屬材料在氧氣下燃燒會出現(xiàn)變形問題，如氟橡膠、氟塑料等。相比之下，石墨以及石墨復合材料本身與氧具備良好的兼容性，而且石墨耐高溫，但純石墨具備明顯的脆性，如果將其用作材料，會與閥桿產(chǎn)生摩擦，進而產(chǎn)生脫落現(xiàn)象。另外，在設計過程中，人們需要考慮顆粒狀態(tài)，避免其進入到氧氣系統(tǒng)之中。另外，石墨和石墨復合型材料墊片以及填料在加工時，要做到禁油，并做好脫脂處理，根據(jù)EIGA13/12要求，那些用于氧氣系統(tǒng)非金屬材料，同樣需要進行BAM認證，使其在氧氣環(huán)境下依舊具備良好性能。所謂的BAM測試，主要指在氧氣環(huán)境下，了解非金屬材料的自發(fā)燃點，換句話說，就是在一定壓力和氧氣純度下，執(zhí)行材料加熱操作，了解材料自發(fā)燃燒的溫度。截止到目前為止，一些墊片和填料供應商們已經(jīng)得到了BAM認證，相關工作人員應按照實際要求，讓供應商出示明確的檢驗報告。

3.3球閥設計

從實際球閥設計上，往往會搭配旁路均壓系統(tǒng)，其閥體可以被當做是非撞擊場合，但對于球體以及閥座等，需要在開關過程中承受氧氣的撞擊，所以說，工作人員要定義好撞擊場合。對于具體的定義標準，可參照JB/T12955要求。例如，如果是利用不銹鋼進行非撞擊場合應用，所具備的條件是PV≤80MPa·m/s，保證閥體材料的穩(wěn)定性。如果PC超過了非撞擊和撞擊場合限制，研究人員可直接選擇應用豁免材料。從EIGA13/12中能夠了解到，豁免材料具備特定的厚度和豁免壓力，工程設計時，人們需要按照具體要求進行。

3.4密封副設計

想要保證空分、煤氣化裝置的氧氣閥門的有效設計，球閥密封副設計同樣重要，一般來說，對浮動球閥主要是借助于介質(zhì)壓力帶動金屬閥座和球體密封面，從而建立密封裝置，這其中還涉及到一些影響因素，如密封比壓大小、密封面材料彈性性能等等，在保證密封效果的同時，也要關注閥門開啟是否方便，不能出現(xiàn)摩擦過大，或者是劃傷等現(xiàn)象。為此，工作人員要提升對球閥密封面材料選擇的重視性，可從氧氣兼容性方面進行考慮，將豁免材料作為密封面，如因科鎳爾材料等等，但如果單獨應用這類材料，硬度無法達到要求，在多次開關之后，密封面很可能會出現(xiàn)劃傷等現(xiàn)象，所以說，工作人員還要適當提升密封面的硬度。值得注意的是，從JB/T12955要求中能夠了解到，實際堆焊層厚度不能低于2mm，并且具體硬度差需要保持在30HBW，由于這其中涉及到很多堆焊工藝，很少在實際操作中進行應用。反觀熱噴焊工藝，主要應用的是金屬冶煉原則，將涂層和球體相結(jié)合，此時，熱噴焊涂層和球體的脫落幾率會大幅下降。

3.5氧氣閥門防靜電設計

在整個氧氣閥門設計時，人們需要做的就是對靜電設計進行充分考慮，一般來說，對于法蘭連接閥門，工作人員應保證在法蘭外圓出設計防靜電導電螺栓，為后續(xù)防靜電導線安裝操作創(chuàng)造更多有利條件。

4.結(jié)論

綜上所述，整個煤化工氧氣閥門在應用過程中具備關鍵意義，實際設計時，工作人員應根據(jù)實際請款，將氧氣閥門使用工況體現(xiàn)出來，并與閥門相關設計標準相結(jié)合，強化操作可靠性和安全性。另外閥門以及管道系統(tǒng)脫脂清洗同樣顯得十分重要，可以將碳氫化合物清潔干凈，堅決避免出現(xiàn)任何支持燃燒的條件。

參考文獻

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