水煤浆气化装置中氧气切断球阀的选型

第49卷第5期石油化工自动化VoL. 49, No 5013年10月AUTOMATION IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRYOctober, 2013水煤浆气化装置中氧气切断球阀的选型贾玮,李涛(华陆工程科技有限责任公司,西安710065)摘要:水煤浆气化装置中的氧气切断球阀根据流程的需要必须在规定的时间内准确打开或者关闭,从阀门型式的确定阀体和阀内件材质的选择、阀门泄漏等级要求以及相关配套附件的选择上,阐述了氧气阀门的选型。随着国内某些装置的开车运行投产,业内已经开始尝试氧气切断球阀备品的部分国产化,并在实际使用后运行状况良好。关键词:煤气化技术水煤浆技术氧气切断球阀阀门选型国产化中图分类号:TH138.52文献标志码:B文章编号:1007-7324(2013)05-0072-0近十年来受到国际油价持续攀升、国内外投资2.1GE气化炉装置中氧气切断球阀位置及参数环境日趋变好等因素的综合影响,促使国内的煤制特殊性甲醇,煤制油、烯烃和二甲醚(CH3OCH3)等具有目前,GE技术流程中的氧气切断球阀的安装能源替代概念的新建和改扩建煤化工产业项目持位置如图1所示。续升温。煤气化技术是煤化工产业中不可缺少的放空一步,即将固体煤转化成含有CO,H2,CH4等可燃本文主要分析在煤气化行业气化流程中使用g气体和CO2,N2等非可燃气体的粗合成气,在提氧气支管纯、分离后为下游产品使用。切断阀XV-041工艺流程简介氧气的氧气阀门。煤气化技术的分类有多种,如果是根气化炉B据炉内气固状态和运动形式来分类,则主要有三大类:以块煤(10~50mm)为原料的固定床;以碎气化炉A煤(小于6mm)为原料的流化床;以粉煤(小于图1GE炉气化流程氧气切断球间位置示意0.1mm)为原料,在1300~1500℃温度下进行反以氧气上游切断球阀(XV-03)和下游切断球应的气流床。阀(XV-04)为例,国内某已投产项目6.5MPa(表目前国内在建或者投运的装置中,大多数采压)气化炉反应压力的流程中,阀门的参数为:管径用气流床技术。具有代表性的有:进口技术GE200m所在管道材质为0Cl8N9(即304S9;阀前(德士古)炉、壳牌炉和国产技术航天炉、四喷嘴等。压力为8.1MPa(表压);阀后压力为8.06Ma(表随着技术的不断发展和成熟,气流床气化炉的反应压);管线温度为32℃(下游阀管线最高温度压力已经从2.0MPa提升到6.5MPa,并且成为450℃);阀门最大切断压力为132MPa(表压)。主流装置使用的反应压力。近期,也有向更高压力2.2阀门型式的确定等级发展的趋势,且已有少数项目装置使用的反应根据上文所述的阀门位置和参数情况,氧气切压力达到87MPa断阀的应用场合是:紧急情况下阻断上游介质2氧气切断球阀的选型(O)进入下游气化炉反应区。但是,如果工艺管O2在煤气化工艺流程中是不可缺少的反应介线的尺寸突然变小,会使得经过管线的O2介质的质。O2不仅具有助燃性,而且是以蒸气形式在高流速发生变化流速的变化又会使O介质对所在温高压环境下与煤粉混合进入气化炉反应。因此,管线造成一定破坏影响。因此,为避免O2因流速造氧气管线上的阀门发生任何外漏或者内漏情况,都会引发燃烧甚至爆炸等严重后果更严重的还可能稿件收到日期:2013-05-08,修改稿收到日期:2013-08-12造成生命财产的重大损失。作者简介:贾玮(1981—),女,陕西西安人,2003年毕业于西安科下面以典型的GE气化炉流程中用到的氧气切技大学电控学院自动化专业,现就职于华陆工程科技有限责任公断阀为例简单介绍一下特殊工况下切断阀的选型。司电控室,从事化工自动化工程设计,任工程师。第5期贾玮等.水煤浆气化装置中氧气切断球阀的选型成的影响,氧气管线内必须避免出现影响流速变化2)氧气工作压力为3MPa10MPa(绝压)时,v=45m/s(撞击场合)验,笔者通常选用 Inconel625为阀体材质。2.3.2阀门及其内件材质的选择在选择阀内件材质时,还可以根据不同材质的阀门阀体及其相关内件的选材都要参考上述自身特性,以提高阀门材质来降低对流速的要求74石油化工自动化第49卷一般工况下, Monel, nonel要求以流速不超过逻辑系统输出50m/s为宜。因此,常规做氧气阀门内件材质的只有 Inconel和 Monel。但是,由于 Inconel625在高温应用场合较 Monel更有优势,故阙门内件材电磁阀A电磁阀B质选择如下:阀门内件材质选用 Inconel625加表仪表空气面硬化处理(给出厚度要求);阀杆/套筒材质选用非励磁inconel x-750或 Inconel 718;阀门密封环材质选非磁放空用无油脂模压石墨(含碳量低);上阀盖要用双填图3电磁间冗余连接方式示意料,填料选用耐高温无油脂石墨(可耐468℃)由于接触的介质是气体,工作压力又达到由于氧气切断阀都是参与气化联锁的,根据安全仪表相关设计规范以及工艺要求,切断阀上所配8.1MPa(G),根据项目中管道材料等级的规定,的电磁阀应该满足SⅡ3等级认证。法兰需要采用RTJ端面形式的整体锻造法兰24阀门密封等级另外,如果电磁阀安装位置距离放置在机柜间由于O介质特殊的物性氧气切断阀的密封要内的电源柜较远(以350m为界),建议电磁阀的求较高,一般位置阀门要达到: ANSI BI16.104Ⅵ供电电源选用220V(AC)。如果装置的环境温度级,并为金属密封。在极限时会达到或者低于—20℃时,建议选用耐上、下游的切断球阀(XV-03/04)所处位置特低温型电磁阀。殊,在装置停车或者紧急停车情况下,需要对氧气阀位开关一般选用本安型接近式阀位开关( NAMUR型),开位和关位各一个,阀位开关提供管线及阀门进行氮气吹扫因而这2台阀门还要耐1对NO/NC转换接点,阀位开关的防爆等级为受高压氮气管线132MPa(G)的反吹扫压力。所以Ex ia I ct4,防护等级为IP65,带小型防爆接线阀门(XV-03/04)还需要满足双向硬密封ANSIⅥ盒。SIS更关注XV-03/04对关位置的反馈信息的特殊密封要求。2.5阀门执行机构选择因而通常选用2个关位置开关和1个开位置开关。而对氧气放空管线阀门(XV-05)更关注的是开位执行机构要确保在失去仪表气源或者电源的情况下,氧气切断阀能够回到关闭的位置。通常装关位置开关置的反馈,因而通常会选用2个开位置开关和1个置现场仪表的仪表空气压力不低于0.4MPa(G),阀位变送器的作用也是将阀门的开或者关的状执行机构尺寸选择要满足在0.4MPa(G)压力下态反映到Ss,由于上、下游切断阀和放空管线切断能够完全使阀门动作。同时还需要确保执行机构阀的位置状态都十分重要,关系到停车时O是否已尺寸的选择应该能够在最大压差的125倍(作为经切断或者开车时O2循环是否已经建立。因此,上最小值时对关闭件进行定位,最大压差可能出现述三处阀门都选用本安型阀位变送器变送器的防在正常操作或者开车时,以大的值作为最大压差爆等级为ExiaⅡCT4防护等级为IP65,并且带有根据上述要求,计算选择执行机构,有必要时体式接线盒。阀位变送器和阀位开关一起进行“3还需要配置储气罐。执行机构的动作时间也有特取2”选择来判断阀门的开关状态。殊的要求。通常所涉及的氧气切断阀要求从开到2.7其他要求关、从关到开的时间,都要控制在3s以内。因为O2在流动中遇到毛刺或者凹槽,都会产2.6阀门其他附件选择生高速摩擦,积聚大量热能,如果遇到碳化合物,可氧气切断球阀需要参与流程中的联锁,因而需能就会产生爆炸所以阀门内件表面的光洁度要达要在阀门上配套选用电磁阀阀位开关和阀位变送到ISO8501-1S2的要求。器等附件。上、下游氧气切断球阀(XV-03/04)需阀体和阀内件在组装前后都应该进行禁油脱要根据联锁事件的要求准确地打开或者关闭,因脂处理,以防内腔在制造过程中产生或者遗留的铁此,选用冗余连接的双电磁阀,即保证在任意一只屑、油脂灰尘极小固体颗粒等,在O2介质通过电磁阀动作失灵的情况下,另外一只电磁阀还可以阀门时产生摩擦引起燃烧或者爆炸等危险后果及时动作使阀门关闭,避免了因为阀门没有及时关3氧气阀门国产化的可行性闭导致O2介质提早进入反应炉,引发爆炸等危险3.1长期使用进口产品的原因情况。电磁阀冗余的连接方式如图3所示。从以上叙述不难看出,对于反应压力较高装置第5期贾玮等.水煤浆气化装置中氧气切断球阀的选型75中氧气切断阀材质要求很高。为了提高氧气切断参考文献:球阀抗高压氮气吹扫的能力,球体和阀座表面需进1]贺水德现代煤化工技术手册M北京:化学工业出版行硬化处理。硬化处理需考虑硬化材质与基体材质的结合强度、硬化层厚度、硬度、孔隙率及与O,[2]薛君玉,罗让,谭易和,等、.GB5030-207氧气站设计规范[S].北京:中国计划出版社,2007.的兼容性等。加上介质和工况的特殊性,对于阀门[3]陆德民张振基黄步余石油化工自动控制设计手册[M的泄漏等级要求极高,即有较高的加工精度才能实3版.北京:化学工业出版社,2000现。由于受到早期国内材料生产技术和阀门加工[4]黄步余,李丽华SH305-199石油化工自动化仪表选型技术的制约,导致氧气阀门依赖进口设计规范[S].北京:中国石化出版社,199长期使用进口阀门,会使投资成本加大,另外[5]曾慕成马大方,刘凌燕等GB16912-2008深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程[S].北京:中国石化出生产加工周期长,导致工程进度受制约,从而使投版社,2008资收益延缓。[6]安铁夫梁达孙建文,等化工自控设计规定[S].北京:全3.2国产化的可行性国化工工程建设标准编辑中心,2000.随着近些年国内加工技术的快速发展和大型[7]明赐东调节阀计算选型使用M成都:成都科技大学出版社,1999高精度设备的引进, Inconel和Mone等材料目前8]黄步余,王建民,王玉华石油化工安全仪表系统设计规范在国内已经可以有效供应,其品质完全可以满足工S]北京:中国石化出版社,2004艺要求。而且国内阀门制造商在生产时,还将阀体[9]张清双尹玉杰明赐东阀门手册:选型[M北京:化学整体都选用锻件,再配合高精度的加工设备。目前业出版社,2013.阀门的装配精度和泄漏等级已经可以和国际产品0杨源泉阀门设计手册LM北京机掀工业出版社:192媲美。[11]张景轩石磊.控制阀内件磨损分析[J.石油化工自动化,2006,42(05):85-884结束语[12]康茜.控制阀在苛刻工况下的应用[石油化工自动化,氧气切断球阀的选型对于整个气化装置是非常2009,45(02):70-73.重要。从阀门型式确定阀内件材质选择以及相关[13]何衍庆,邱宣振,杨洁,等控制阀工程设计与应用[M北附件的选择等都需要依据相关设计规定,并且根据京:化学工业出版社,2005具体的使用工况选择适用的材质和附件。目前,国[14]吴勤勤控制仪表及装置[M].3版北京:化学工业出版社,2007内的煤化工技术正在稳健发展,有的装置已经部分[15王森纪纲仪表常用数据手册[M2版北京:化学工业出使用了国产阀门,相信未来还将会有更好的发展。版杜,2006.赛默飞第十届 ICP-MS用户会取得圆满成功近期科学服务领域的世界领导者赛默飞世尔科技(中国)有限公司(以下简称:赛默飞)在桂林召开了第十届 ICP-MS用户会,来自地质、高校科研院所疾控、药检等各领域的130余名客户参加了会议。各领域的客户专家就地质矿产、金属材料、环保等方面与参会客户进行仪器使用经验交流,取得了极好的会议效果会上,赛默飞色谱质谱高级商务运营总监杜平先生首先为大家介绍了公司的发展情况指出赛默飞一直致力于帮助客户使世界更安全、更健康、更清洁,并对各位的到来表示了诚挚的谢意!来自中国科学院长春应用化学研究所的陈杭亭研究员,上海中科院硅酸盐研究所的汪正副研究员中国计量科学研究院的冯流星副研究员,浙江省农业科学院农产品质标所的张永志,清华大学分析中心的工程师李铭贵州省疾控中心的主任技师殷忠老师以及来自赛默飞的技术专家荆淼、陆文伟分别作了大会报告,全面解读了赛默飞新推出 iCAPMQ ICP-MS仪器的特点,与会人员一致认为该仪器具有出色的可靠性及专业高性能,不仅灵敏度高,准确度好而且操作简单、稳定性好能够方便地帮助大家解决工作中遇到的各种疑难问题。杜平先生希望赛默飞的 ICP-MS技术能够得到更好地扩展,未来能够更好地为客户服务。(賽默飞世尔科技(中国)有限公司)