煤化工控制閥設(shè)計(jì)選型隨著煤化工項(xiàng)目在全國各地的建設(shè)和開車，煤化工在國民經(jīng)濟(jì)中的地位也越來越突出。由于煤化工工藝的特殊性，在生產(chǎn)過程中所使用的各類控制閥關(guān)乎著生產(chǎn)的平穩(wěn)和安全，在煤化工項(xiàng)目中起著至關(guān)重要的作用。筆者根據(jù)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)煤化工各個(gè)裝置區(qū)的各類關(guān)鍵控制閥進(jìn)行闡述和剖析，以供大家交流借鑒?？刂崎y是控制系統(tǒng)全部自動(dòng)化中重要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)組織,其質(zhì)量的優(yōu)劣將直接顯現(xiàn)在整個(gè)系統(tǒng)的操作質(zhì)量上。伴隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的提高,控制閥這一重要組件將被應(yīng)用到生產(chǎn)過程的每一個(gè)環(huán)節(jié),其質(zhì)量好壞也就直接影響生產(chǎn)效益的高低。所以,選擇一個(gè)高品質(zhì)、高效率控制閥是管控好整個(gè)生產(chǎn)過程的關(guān)鍵。本文從工藝設(shè)計(jì)的角度,介紹了控制閥選型的基本原則,分析了化工行業(yè)控制閥應(yīng)用現(xiàn)狀,闡述了工藝設(shè)計(jì)對(duì)控制閥的影響。

選型的要點(diǎn)
1、明確閥門在設(shè)備或裝置中的用途
確定閥門的工作條件：適用介質(zhì)的性質(zhì)、工作壓力、工作溫度和操縱控制方式等。
2、正確選擇閥門的類型
閥門型式的正確選擇是以設(shè)計(jì)者對(duì)整個(gè)生產(chǎn)工藝流程、操作工況的充分掌握為先決條件的，在選擇閥門類型時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)首先掌握每種閥門的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能。
3、確定閥門的端部連接
在螺紋連接、法蘭連接、焊接端部連接中，前兩種。螺紋連接的閥門主要是公稱通徑在50mm以下的閥門，如果通徑尺寸過大，連接部的安裝和密封十分困難。
法蘭連接的閥門，其安裝和拆卸都比較方便，但是較螺紋連接的閥門笨重，價(jià)格較高，故它適用于各種通徑和壓力的管道連接。
焊接連接適用于較荷刻的條件下，比法蘭連接更為可靠。但是焊接連接的閥門拆卸和重新安裝都比較困難，所以它的使用僅限于通常能長期可靠地運(yùn)行，或使用條件荷刻、溫度較高的場合。
4、閥門材質(zhì)的選擇
選擇閥門的殼體、內(nèi)件和密封面的材質(zhì)，除了考慮工作介質(zhì)的物理性能（溫度、壓力）和化學(xué)性能（腐蝕性）外，還應(yīng)掌握介質(zhì)的清潔程度（有無固體顆粒），除此之外，還要參照國家和使用部門的有關(guān)規(guī)定。
正確合理的選擇閥門的材質(zhì)可以獲得閥門使用性能。閥體材料選用順序?yàn)椋鸿T鐵-碳鋼-不銹鋼，密封圈材料選用順序?yàn)椋合鹉z-銅-合金鋼-F4。
5、其它
除此之外，還應(yīng)確定流經(jīng)閥門流體的流量及壓力等級(jí)等，利用現(xiàn)有的資料（如閥門產(chǎn)品目錄、閥門產(chǎn)品樣本等）選擇適當(dāng)?shù)拈y門。

一、 煤化工控制閥設(shè)計(jì)選型鍋爐裝置區(qū)
　　煤化工項(xiàng)目的鍋爐給水壓力16mpa，鍋爐出產(chǎn)的蒸汽基本為9.8mpa、540℃，大部分用于拖動(dòng)透平汽輪機(jī)，其余部分經(jīng)過多次減壓后供生產(chǎn)使用。所以鍋爐裝置區(qū)，給水控制閥和蒸汽減壓閥非常重要，而且造價(jià)*。

　　1、鍋爐給水閥
　　用于控制汽包液位，給水壓力高(16mpa)溫度高(220℃)，對(duì)閥體及其內(nèi)件沖刷，閥門選型不當(dāng)極易產(chǎn)生振動(dòng)。閥芯結(jié)構(gòu)可用籠式套筒。閥芯與閥桿連接形式要求焊接，不采用螺紋、銷釘和螺栓被帽的形式，避免在高壓沖蝕下閥桿與閥芯脫落。閥門本體材質(zhì)通常為wc6或cf8m，閥內(nèi)件材質(zhì)304或316，閥桿材質(zhì)可選304、17-4ph(馬氏體不銹鋼，強(qiáng)度*)如選用304，要求有1.5-2倍強(qiáng)度余量。執(zhí)行機(jī)構(gòu)可選用電動(dòng)或氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，考慮到控制安全的需要，要求事故狀態(tài)下閥門保持開度。
　　2、鍋爐給水泵小回流閥
　　鍋爐給水泵往往為10級(jí)以上的多級(jí)泵，進(jìn)出口壓差，為了保證給水泵的安全運(yùn)行，小回流閥是給水泵重要的安全控制附件。由于壓差高達(dá)16mpa，溫度220℃，對(duì)閥本體和內(nèi)件沖蝕，控制難度也較大，加之價(jià)格較高。許多地方往往采用帶定位器的套筒控制閥代替，通過定位器控制難度大，往往伴隨著振動(dòng)和沖蝕，使用壽命較短。真正的小回流閥為自力式閥門，閥芯須經(jīng)噴涂碳化鎢處理，閥芯和閥體可堆焊司太立合金。
　　3、蒸汽減壓閥
　　這里重點(diǎn)介紹9.8mpa減1.0mpa的閥門，其他等級(jí)的減壓閥國內(nèi)基本可以滿足生產(chǎn)要求。對(duì)于9.8mpa減1.0mpa的閥門目前世界范圍內(nèi)*還是cci迷宮式套筒減壓閥，雖然多數(shù)廠家也可制造生產(chǎn)此種閥門而且有一定的使用業(yè)績，但是關(guān)鍵核心技術(shù)還在套筒的結(jié)構(gòu)和制造工業(yè)。cci采用的迷宮式減壓套筒，此部件目前還是cci計(jì)算和制造的。但是閥桿和閥塞的連接還要避免通過銷釘和螺紋，是整體或焊接方式。注意的是，其他進(jìn)口品牌，往往可能在閥門進(jìn)口或出口增加整流或降噪孔板，其實(shí)也是起到減壓作用，但這種結(jié)構(gòu)帶來很大的問題，通常此種閥門基本通過焊接方式與管道連接，一旦孔板破損對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)帶來的問題都是致命的，而且在低負(fù)荷下，孔板的減壓降噪效果下降極快，基本起不到正常作用。這也是使用選型中需要注意的。

二、 煤化工控制閥設(shè)計(jì)選型空分裝置區(qū)
　　空分裝置區(qū)基本為低溫閥、氧閥和分子篩再生閥門(機(jī)組的閥門單獨(dú)說明)
　　1、低溫閥門
　　目前低溫閥較為成熟，基本國內(nèi)外均可制造，如福斯、fisher、山武、koso等，此種閥門填料和閥桿加長處理。閥體及閥內(nèi)件材料以316為主。
　　2、氧氣放空閥
　　作為空分裝置氧氣超壓后緊急放空，特點(diǎn)是壓差大，動(dòng)作速度快，放空量大(取決于氣化的設(shè)計(jì)負(fù)荷)。由于氧氣的特點(diǎn)，對(duì)于一般有色金屬。原則上線速度不超過25米/秒(與氧氣純度和壓力都有關(guān)系，這里取一個(gè)通常值)。所以對(duì)于高壓差下的氧氣放空閥，材質(zhì)一般選擇inconel625或menel500以上。由于閥體及內(nèi)件均采用此種特材，成本非常高。閥門類型可以為：套筒閥和球閥，通常不采用球閥(除了用于切斷作用的閥門)當(dāng)然主要是價(jià)格因素。同時(shí)、套筒閥也有很好的使用效果。由于壓差較大，在閥門開啟與閉合時(shí)，需要執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出較大的力量，往往執(zhí)行機(jī)構(gòu)非常大，閥桿也很粗，動(dòng)作時(shí)間較長。這里介紹一種平衡式閥芯，可以克服大壓差下閥門控制。
　　3、分子篩純化系統(tǒng)用的三桿閥
　　根據(jù)分子篩再生的工藝特點(diǎn)：管道通常較粗(一般直徑在900mm以上。大的到1500mm)，再生頻次高，介質(zhì)較為清潔、壓力和溫度適中。對(duì)閥門要求零泄漏，可單項(xiàng)密封。對(duì)于這樣大口徑管道，通常選用蝶閥，對(duì)于泄露的要求，可選用三偏心蝶閥。三桿閥就是一種特殊三偏心形式的蝶閥，轉(zhuǎn)動(dòng)軸*偏離中心，類似一種機(jī)械人手臂式的結(jié)構(gòu)。動(dòng)作時(shí)，閥板先沿介質(zhì)流向反方向移動(dòng)，使閥板與閥座分開，然后翻轉(zhuǎn)閥板，克服了閥板與閥座的摩擦。典型的閥門是歐賓諾斯的三桿閥，閥門具有防火功能，高溫下，閥座軟密封破壞后，其閥座與閥板形成第二道密封，保證氣體不泄露。

三、 煤化工控制閥設(shè)計(jì)選型氣化裝置
　　氣化裝置復(fù)雜，也是煤化工的核心裝置，此裝置使用的閥門種類繁多而且要求非?？量蹋瑫r(shí)又與氣化爐的形式有很大關(guān)系。目前氣化爐有德士古、gsp及四噴嘴水煤漿爐。
　　1、煤漿及煤粉系統(tǒng)
　　煤漿做原料的控制系統(tǒng)，煤漿作為輸送和流量調(diào)節(jié)設(shè)備，閥門起到控制煤漿的循環(huán)和切斷。根據(jù)煤漿的特點(diǎn)，為球閥，雙向硬密封固定球，內(nèi)件可選316及以上材質(zhì)，可做滲氮及堆焊司太立合金進(jìn)行硬化處理；
　　煤粉做原料的控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，而且由于煤粉產(chǎn)生的磨損效果較為嚴(yán)重，當(dāng)然根據(jù)9大類閥門的特點(diǎn)，球閥依然是，雙向硬密封固定球，內(nèi)件可選316及以上材質(zhì)，可做滲氮、堆焊司太立合金進(jìn)行硬化處理甚至噴涂碳化鎢。這里要強(qiáng)調(diào)幾點(diǎn)：

1、閥門的軸承選擇上，盡量保證軸承密封效果，避免煤粉進(jìn)入軸承對(duì)其造成磨損加速閥門損壞

2、閥座蝶型彈簧材質(zhì)上的選擇，建議選擇高速鋼如：

3、閥門安裝時(shí)應(yīng)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝支架或吊架避免執(zhí)行太重對(duì)閥桿及軸承的影響。這三點(diǎn)注意同樣適用于氣化鎖渣閥，而且選型情況與鎖渣閥基本一樣。這里推薦兩種閥型供參考，可能效果會(huì)更好。

1、軌道球閥，也就是所謂彈性球球閥。需要注意的就是軌道球閥需要考慮物料對(duì)軸承和閥桿及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的影響，這里在密封上需要進(jìn)行處理；

2、盤閥，聽說有一定的使用業(yè)績，并且效果也不錯(cuò)，但選擇需要選擇雙向密封，同樣需要考慮對(duì)閥桿及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的密封的問題。
　　2、鎖渣閥
　　與上面煤粉系統(tǒng)選擇的球閥一致，不再重復(fù)。

四、 煤化工控制閥設(shè)計(jì)選型合成及后續(xù)其他裝置
　　甲醇合成及后續(xù)其他裝置閥門選型基本遵循了閥門選用的基本要求，根據(jù)工藝的特點(diǎn)，需要注意和關(guān)注的1、溫度，低溫閥門材料選型注意使用304l或316l；

2、腐蝕介質(zhì)如含硫化氫的，除316l外可高選317l或雙相鋼材質(zhì)；

3、對(duì)于含毒性大或有強(qiáng)刺激的介質(zhì)可選用波紋管密封型式；

4、氣體法生產(chǎn)聚丙烯，需要高頻閥門，開關(guān)次數(shù)多，目前只有少數(shù)幾家產(chǎn)品業(yè)績較好，選型中需要注意。

　　綜述，目前閥門基本分為九大類：1、單座閥2、雙座閥3、角閥4、隔膜閥5、球閥6、蝶閥7、套筒閥8、偏心旋轉(zhuǎn)閥9三通閥。根據(jù)閥門自身的特點(diǎn)，根據(jù)工藝不同的要求和介質(zhì)的特點(diǎn)進(jìn)行選擇，優(yōu)化。當(dāng)然還有許多閥門屬于從九大類中衍生出來的，如插板閥和盤閥屬于蝶閥類，旋塞閥屬于球閥類，換向閥屬于三通閥門類等。在閥門選型上，除了注意閥門的類型和材料外，閥門附件同樣非常重要，執(zhí)行機(jī)構(gòu)、定位器和空氣減壓原件、閥位反饋原件等，由于篇幅的問題不再一一敘述。