煤化工严苛工况下阀门材质和性能的特殊要求

宁国府

　　在煤化工严苛工况下，对阀门材质和性能有哪些特殊要求呢?

　　以水煤浆气化为例，因为氧的化学性质非常活泼，是强烈的氧化剂和助燃剂，在输送的过程中，如有油脂、氧化铁屑或小粒燃烧物(煤粉、炭粒或有机纤维)存在，随着气流流动与管壁或机体发生摩擦、撞击，会产生大量摩擦热，可能导致管道或设备燃烧、爆炸。

燃烧的三个要素包括：氧化剂、可燃物和点火能量。由于氧气本身就是氧化剂，因此只能通过控制点火能量和选择适当材料提高可燃物燃点的方法来避免燃烧的发生。

根据IGC Doc13/12/E的规定，氧气介质的材料选择需根据氧气体积含量、免除压力、介质冲击流速以及温度来决定。根据工况及应用场合的不同，流速又分为冲击流速和非冲击流速。在非冲击流速下，对应某种材料适用温度以下，非冲击流速不超过非冲击流速曲线的流速，那么可以使用相应材料。同理，在冲击流速下，对应材料适用温度以下，冲击流速不超过冲击流速曲线的流速，可以使用相应材料。

        　　由于仪表阀门属于节流件，所以仪表阀门处的流速均定义为冲击流速。值得注意的是，IGC Doc 13/12/E与IGC Doc 13/02/E中对于各种材料的豁免压力及壁厚做出了很多修改，例如将Incone600(厚度：不规定)的豁免压力由6.9MPa(1000psig)修改为InconeI600(厚度：3.18mm(0.125*))的豁免压力8.61MPa(1250psig);将INconeO625(厚度：3.18mm(0.125*))的豁免压力由8.7MPa(1250psig)修改为InconeI625(厚度：3.18mm(0.125*))的豁免压力6.9MPa(1000psig)。

由于IGC Doc 13/02/E有近10年的应用期，使得国内许多设计压力低于8.7MPa的工况选择了InconeI625，因此有许多成功开车和运行的业绩;然而依据新的标准8.7MPa的工况InconeI625不再适用，而InconeI600在国内已开车使用的项目中应用相对较少。因此，在某些压力8.7MPa左右，阀芯节流处冲击流速很快的场合设计者可考虑使用豁免压力更高的蒙乃尔材质，确保氧气管道的安全。但是由于Monel的硬度比InconeI低，在高压力时需要考虑提高磅级以适应要求。

　　水煤浆具有高压、高粘度、高磨蚀性，并要求密封和一定的开关速度，所以水煤浆切断阀选用球阀，并且流道进行硬化处理，阀球、阀座也在不锈钢上堆焊一定厚度的耐磨硬质合金。使用于灰渣、黑水、灰水管线的控制阀和切断阀操作压力和温度较高、发渣含量高、部分煤质氯离子含量高，因此阀门材质需要综合磨蚀和腐蚀特性进行选择。