德士古煤气化技术的应用至今已经有三十多年的历史, 德士古煤气化技术在中国也已经有着十多年的应用经验了, 是目前国内所使用的较为成熟的煤气化技术。随着国内煤化工产业的不断升温, 德士古水煤浆加压气化制取水煤气的生产工艺被大量采用。
德士古水煤浆气化工艺流程分为制浆系统、合成气系统、烧嘴冷却系统、锁斗系统、闪蒸和水处理系统等。水煤浆气化工艺是在350℃、40MPa 以上的高温、高压条件下, 使水煤浆和氧气进行氧化还原反应, 使煤部分变成煤气。煤气经过激冷水浴、洗涤、除尘制成水蒸汽饱和的合成气送出, 而煤中部分未燃尽的碳和不可燃的灰分在高温下形成熔渣经水冷却和破渣机破碎, 通过锁斗定期排入渣池。整个生产过程不仅存在高温、高压、易燃、易爆的气体介质和固体颗粒介质, 还要求整个排渣集渣过程服从程序控制。
在锁斗系统中, 锁渣球阀用于具有高温、高压和高磨蚀等特点的集渣和排渣循环过程,开关频率高且在高压条件下具有严密密封性。因相对普通的硬密封球阀来说,水煤浆工况用硬密封球阀要适用于高温、高压、强冲蚀、强腐蚀等工况条件,在设计和制造过程中存在不少技术难点。
进口金属硬密封锁渣球阀出现的问题
Neles锁渣阀
鲁南化肥厂是我国最早引进Texaco水煤浆加压气化技术的企业．采用的Neles锁渣球阀为硬密封气动球阀，在最多动作25000次损坏后，由重庆白市驿锻造阀门研究所进行了维修，修复后的锁渣球阀动作次数超过了35000次。上海焦化有限公司、兖矿国泰化工有限公司采用的Neles锁渣球阀质量较好。没出现大的问题，就是使用时间长，需修复被磨损的密封面。由于煤中灰分20%左右，灰熔融性温度高，渣量大，黑水温度高。淮化使用的Neles锁渣球阀经常出现因在黑水冲刷下密封面损坏、阀门内漏以及开关故障．导致气化炉单炉停车检修，锁渣球阀的平均寿命12000次。
Neles给渭化供货的锁渣球阀的结构形式为：单阀座、固定球、硬密封气动球阀，而阀座的背压弹簧采用了波纹管。在开车初期，渭化出现的锁渣球阀问题较多：多次由于XV09阀内漏，锁斗无法卸压排渣，被迫停车；由于Xvl0密封不好，导致锁斗充不上压，而不能正常收集炉渣。检查发现，阀门密封面损伤。有划痕，波纹管弹簧损坏逐次严重。分析认为。锁斗充压时，XV09阀承受过大反向压力。导致波纹管弹簧损坏，具体表现为弹簧在过大推力下。发生塑性变形，弹簧弹性力减弱。使得单座阀的阀座与球面之间无足够的密封力，最终导致密封面关不严、严重泄漏，密封面损坏。这是由于当时没有细致考虑6.5MPa气化压力下。锁渣球阀所处的工艺条件。渭化采取的补救措施是：更换密封垫，在波纹管间隙增设伸缩限位用的卡环，增加压紧弹簧，防止波纹管受到大的推力后发生塑性变形，改变运行方式，减少反向压力。采取以上措施后，运行情况有所好转。Neles供给华鲁恒升化工股份有限公司的6.5MPa水煤浆气化装置用锁渣球阀，吸取了在渭化的教训。采取了一些新的保证措施，其主要结构特点是：固定球、双阀座：阀杆与阀球一体化设计、加工；硬密封，采用刮削式、面密封阀座结构，阀座采用环形弹簧加载；球体表面、阀座和弹簧表面喷焊(w/Cr)C．阀体和阀球内腔用420不锈钢作内衬。应该说，Neles的这种结构和配置有创新性，在当时属于比较好的结构。2005年9月。气化炉B因XVl0锁渣球阀问题停炉。经检查发现阀球密封面被冲刷出深40mm、宽50mm的坑，阀座密封面也被冲刷出几处凹陷，表面覆层脱落，弹簧也因变形而失效，弹簧簧丝之间局部有炉渣颗粒，造成阀门严重内漏，导致气化炉无法继续运行。华鲁恒升委托重庆白市驿锻造阀门研究所对该阀进行了修复：阀球焊补，密封面重新喷涂。更换损坏的弹簧，但用了不长时间，密封面覆层仍有局部脱落。后来，几台气化炉的XV09、XYl0、XY08锁渣球阀陆续出现问题．和上述气化炉B上的Xvl0阀损坏情况类似。维修时将密封面喷的碳化钨厚度增加，背压弹簧采用了环形弹簧包覆氟橡胶，累计使用时间明显延长。
Perrin锁渣阀
Perrin锁渣球阀结构特点为：单阀座、固定式球。阀球体、阀杆两体式靠四方连接传递动力；硬密封，阀座采用若干个柱形弹簧(成一圈布置)加载；冲洗水设计为选项：Perrin的意见是阀门在每次开关过程中，都进行冲洗。可以达到最优的效果，但这样会使锁渣球阀的配管复杂化。浩良河化肥厂、南化公司都选择了这一选项；阀球可设计为V型切口，这样可使球阀在小开度时的物料顺畅地进入下游管道。2007年1月～4月，南化公司陆续发现气化炉A、气化炉B上使用的Perrin锁渣球阀阀杆有裂纹并有部分材料脱落，阀球、阀座局部被冲刷出豁口；2007年5月，南京惠生公司发现气化炉B下锁渣球阀出现泄漏，拆检后，确认阀球、阀座硬质合金层脱落。
Argus锁渣阀
Argus锁渣球阀结构特点为：固定球、双阀座，阀球、阀杆两体式靠花式销键连接传递动力；硬密封，阀座具有刮刀式边缘结构设计，采用碟形弹簧或柱形弹簧加载；阀体两侧设有吹扫口。金陵石化使用的Argus锁渣球阀，出现过硬化层剥落现象。Mogas给南化公司提供的锁渣球阀为浮动球．阀球与阀杆为两体式，下游阀座固定，上游阀座可移动，密封端为下游阀座，管道内介质的压力(上、下游压差)将球体推向下游阀座，使两者紧密接触，而上游阀座通过碟形弹簧与球体紧密接触。南化公司反映Mogas锁渣球阀自投用到2007年7月31日运行基本平稳。其主要缺点是所需工作转矩大：浮动球阀的阀球、阀杆连接处。必须设计得有一定间隙．长时间或频繁动作后，存在间隙变大、打滑、滑脱的隐患，到时候可能会使阀球不能开关到位。
