CN110425299A - 一种气化炉锁斗排渣阀及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气化炉锁斗排渣阀及其使用方法，包括阀体、执行机构、阀座、球体和介质通道，通过执行机构驱动球体在介质通道内旋转实现锁渣阀开合；在球体进口侧设置有第一密封结构，在球体出口侧设置有第二密封结构，包括：固定连接在阀体上的压圈二，与球体和压圈二相配合的阀座二，在压圈二与阀座二之间设置有弹簧二；使用方法步骤包括：关闭泄压部，打开管路上的阀门；关闭执行机构，待排渣阀进口侧的介质通道和锁斗内充有介质流体并具有一定压力时，微量开启执行机构；关闭执行机构，关闭管路上的阀门，快速打开泄压部；重复前述步骤。本发明不仅扭矩轻，而且密封效果好，还能够有效清除粘附在阀门中腔内壁的颗粒型渣体。

Description

一种气化炉锁斗排渣阀及其使用方法

技术领域

本发明涉及煤气化炉锁斗系统，具体涉及一种气化炉锁斗排渣阀及其使用方法。

背景技术

煤气化炉锁斗系统主要由锁斗、渣罐、锁渣阀、排渣阀、冲洗水罐组成，其中两台阀门用于进口集渣和锁渣,一台阀门用于出口排渣(排渣阀),一台用于锁斗冲洗水切断。运行过程中，集渣时需给渣罐充压，当渣罐压力与气化炉接近时打开锁渣阀；集渣后，关闭锁渣阀，对渣罐卸压，排到常压后打开排渣阀门；排渣结束并冲洗完渣罐后，关闭排渣阀，然后对渣罐充压,依次重复循环。由于煤气化炉锁斗系统运行过程中的工艺介质一般为占约20％固体颗粒的渣水混合物,混合物中固体颗粒最大的粒度可达50mm，排渣阀入口压力一般为4.4MPa-9.5MPa,温度为140-260℃，使得在工况系统4.4-9.5MPa压力下所形成的高速流体对阀门内件(如阀座、阀杆、关闭件)造成极大冲击，极易对内件表面快速冲蚀，使内件损坏，且渣水混合物中具有无数大大小小的硬质颗粒掺杂在高速流体中流动,对阀门内件撞击并冲刷,使阀杆与轴孔、阀座与关闭件接触表面间产生严重摩擦、剧烈磨损，进而导致阀门打不开或关不严。

目前，常用的排渣阀主要有单向密封锁斗排渣阀和双向密封锁斗排渣阀。单向密封锁斗排渣阀如图1所示，仅前密封一个阀座，出口端无阀座，其优点是阀体中墙无法堆积渣水混合物，容易排渣，扭矩轻；其缺点是阀门容易失去密封，进而出现阀门泄漏或失效。双向密封锁斗排渣阀如图2所示，前后均有密封阀座，密封时两个阀座抱紧球体，其优点是球体相对稳定，不会位移，密封不容易丢失；其缺点是阀门开关过程中扭矩大，且阀门中腔经常积渣，不易排出。另外，由于阀门中腔积渣后会严重影响阀门的开关操作和密封性能，现有方式很难清除粘附在中腔内壁的颗粒型渣体。

发明内容

本发明目的在于提供一种扭矩轻，密封效果好，且能够有效清除粘附在中腔内壁的颗粒型渣体的气化炉锁斗排渣阀。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种气化炉锁斗排渣阀，包括阀体，设置在阀体上的执行机构，设置在阀体内的阀座、球体和介质通道，通过执行机构驱动球体在介质通道内旋转实现锁渣阀开合；在球体进口侧设置有第一密封结构，在球体出口侧设置有第二密封结构；第二密封结构包括：固定连接在阀体上的压圈二，与球体和压圈二相配合的阀座二，在压圈二与阀座二之间设置有弹簧二，弹簧二一端抵靠压圈二、另一端抵靠阀座二，当弹簧二处于自由状态时，阀座二的斜端面与球体分开并具有能够供阀门中腔内渣料排出的间隙；当阀座二受到轴向外力作用后，阀座二压缩弹簧二并沿着介质通道方向移动，直至阀座二的斜端面与球体紧密接触形成密封。

进一步地，第一密封结构还包括管路，管路一端连通球体入口侧的介质通道，管路另一端连接阀座二，通过管路将球体入口侧介质通道内的带压流体引至阀座二以作为阀座二受到的轴向外力，进而驱动阀座二轴向移动。

为方便操作，在管路上设置有控制流体引入和截断的阀门，在阀门与阀座二之间的管路上设置有泄压部；作为优选，阀门采用单向截止阀、双向截止阀或者球阀；泄压部包括泄压管和设置在泄压管上的单向截止阀。

为方便安装第二密封结构，在压圈二上设置有阶台一，在阀座二上设置有阶台二，由阶台一与阶台二共同围合成的空间作为容纳弹簧二的空间，即弹簧二一端抵靠在压圈二上阶台一的台阶面、另一端抵靠在阀座二上阶台二的台阶面。

作为优选，管路还包括分别设置在球体进口侧、球体出口侧且位于阀体上的通道，球体进口侧的通道A一端连通介质通道、另一端连通管路，球体出口侧的通道B一端连接阀座二、另一端连通管路。

为进一步提高密封效果，在阀座二与阀体之间还设置有两个密封环，其中一个密封环A位于管路出口的上方，另一个密封环B位于管路出口的下方。

为进一步便于将阀门中腔内的渣料排出，压圈二的外端面为斜面，且压圈二的外端面与球体之间的间隙至少能够供阀门中腔内渣料排出。

作为优选，沿着球体出口侧对称设置有两套第二密封结构。

作为优选，位于球体进口侧的阀座一密封面内径较阀座二密封面内径大，且当执行机构微开时(比如微开执行机构使球体旋转5-10°时)，阀座一的密封面与球体之间产生间隙，阀座二与球体之间仍然密封，以使球体入口侧介质通道内的带压流体进入阀门中腔储存。当带压流体进入中腔后，关闭阀座一，这样就能储存带压流体。

本发明目的之二在于提供前述气化炉锁斗排渣阀的使用方法，步骤包括：

步骤1，关闭泄压部，打开管路上的阀门；

步骤2，关闭执行机构，待排渣阀进口侧的介质通道和锁斗内充有介质流体并具有一定压力时，稍微/微量开启执行机构，使带压介质流体进入阀门中腔储存；作为优选，所述一定压力具体指压力为2.5-3MPa；作为优选，所述稍微/微量开启执行机构是指微开执行机构使球体旋转5-10°；

步骤3，先关闭执行机构，再关闭管路上的阀门，最后快速打开泄压部；

步骤4，重复步骤1至步骤3，反复操作2-3次；

步骤5，待排渣阀前的锁斗内积有适量渣水混合物时，先打开执行机构排渣，然后关闭执行机3，再重复步骤1-步骤4。

有益效果：本发明排渣阀不仅扭矩轻，而且密封效果好，还能够有效清除粘附在阀门中腔内壁的颗粒型渣体。使用时，排渣阀在开关过程中只有球体进口侧的阀座一与球体抱紧，其扭矩非常轻便；当排渣阀需要密封的时候，打开执行机构和管路上的阀门，关闭泄压部，介质通道内的带压流体依次从通道A、管路和通道B进入阀座二端部，并形成反向(与介质通道内的介质流向相反)推力，进而把阀座二推向球体，使阀座二的斜端面与球体紧密接触形成密封(介质通道内的介质压力越大，密封越好)，此过程中相当于球体与阀座形成了双向密封，不仅密封效果优异，而且能够防止球体上窜；当需要排渣时候，锁斗通过泄压阀泄压，这个时候排渣阀内流体介质压力降低，阀座二会因为弹簧的反向推力，将阀座二推向球体相反的方向，形成脱离，阀座二与球体形成5-10mm间隙，一方面可通过该间隙快速排渣，另一方面可防止阀门中腔大量积渣而带来的阀门扭矩增加；采用本发明排渣阀可有效清除粘附在阀门中腔内壁的颗粒型渣体，当某一排渣工序完成后，由于排渣是在泄压后进行的，阀门中腔内壁往往还会粘附少量的颗粒型渣体，这时可先关闭泄压部，打开管路上的阀门，然后关闭执行机构，待排渣阀进口侧的介质通道和锁斗内充有介质流体并具有一定压力时，稍微/微量开启执行机构，这时排渣阀进口侧的带压介质流体会快速进入阀门中腔储存，同时冲刷粘附在阀门中腔壁的颗粒型渣体，然后关闭执行机构，再关闭管路上的阀门，最后快速打开泄压部，这时阀座二会在弹簧的反向推力作用下向球体相反的方向移动，使阀座二与球体形成间隙，由于压差的作用，阀门中腔内储存的带压介质流体会快速带出渣体，从而有效清除粘附在阀门中腔内壁的颗粒型渣体；更为重要的是，本发明排渣阀还具有排渣时间短的优点，相比于现有常规排渣阀30-40秒的排渣时间(排渣时间包括排渣阀打开时间、排渣阀全开时间和排渣阀关闭时间)，采用本发明排渣阀仅需要20-24秒的排渣时间，有利于煤气化炉高效、稳定运行。

附图说明

图1是现有单向密封锁斗排渣阀结构示意图；

图2是现有双向密封锁斗排渣阀结构示意图；

图3是实施例1中气化炉锁斗排渣阀结构示意图一(执行机构/排渣阀打开状态)；

图4是实施例1中气化炉锁斗排渣阀结构示意图二(执行机构/排渣阀关闭状态)；

图5是图3中A部放大图；

图6是图3中B部放大图；

图7是图4中C部放大图；

图8是本实施例2中气化炉锁斗排渣阀结构的A部示意图；

图9是本实施例3中气化炉锁斗排渣阀的执行机构微开时，球体与阀座相配合的示意图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但以下实施例的说明只是用于帮助理解本发明的原理及其核心思想，并非对本发明保护范围的限定。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，针对本发明进行的改进也落入本发明权利要求的保护范围内。

实施例1

一种气化炉锁斗排渣阀，如图3至图7所示，包括阀体1，设置在阀体1上的执行机构3(本发明所述执行机构3是指排渣阀开关组件)，设置在阀体1内的阀座、球体4和介质通道8，通过执行机构3驱动球体4在介质通道8内旋转实现锁渣阀开合；在球体4进口侧设置有第一密封结构5，在球体4出口侧设置有第二密封结构；第二密封结构包括：固定连接在阀体1上的压圈二22，与球体4和压圈二22相配合的阀座二19，在压圈二22与阀座二19之间设置有弹簧二18，弹簧二18一端抵靠压圈二22、另一端抵靠阀座二19，当弹簧二18处于自由状态时，阀座二19的斜端面17与球体4分开并具有能够供阀门中腔2内渣料排出的间隙；当阀座二19受到轴向外力作用后，阀座二19压缩弹簧二18并沿着介质通道8方向移动，直至阀座二19的斜端面17与球体4紧密接触形成密封。

在本实施例中，第一密封结构5还包括管路12，管路12一端连通球体4入口侧的介质通道8，管路12另一端连接阀座二19，通过管路12将球体4入口侧介质通道8内的带压流体9引至阀座二19以作为阀座二19受到的轴向外力，进而驱动阀座二19轴向移动。

在本实施例中，在管路12上设置有控制带压流体9引入和截断的阀门11，在阀门11与阀座二19之间的管路12上设置有泄压部。

在本实施例中，在压圈二22上设置有阶台一，在阀座二19上设置有阶台二，由阶台一与阶台二共同围合成的空间作为容纳弹簧二18的空间。

在本实施例中，管路12还包括分别设置在球体4进口侧、球体4出口侧并位于阀体1上的通道，球体4进口侧的通道A10一端连通介质通道8、另一端连通管路12，球体4出口侧的通道B13一端连接阀座二19、另一端连通管路12。

在本实施例中，在阀座二19与阀体1之间还设置有两个密封环，其中一个密封环A21位于管路12出口的上方，另一个密封环B20位于管路12出口的下方。

在本实施例中，压圈二22的外端面16为斜面，且压圈二22的外端面16与球体4之间的间隙至少能够供阀门中腔2内的渣料排出。

在本实施例中，阀门11采用单向截止阀、双向截止阀或者球阀；泄压部包括泄压管23和设置在泄压管23上的单向截止阀14。

在本实施例中，在球体4出口侧对称设置有两套密封结构，其中一套第二密封结构采用前述第二密封结构，另一套密封结构采用如图5所示的密封结构，其与第二密封结构的区别在于：未通过管路12连接球体4入口侧的介质通道8。

实施例2

一种气化炉锁斗排渣阀，参照实施例1和图8所示，其与实施例1的区别在于：沿着球体4对称设置有两套第二密封结构，每套第二密封结构的阀座二19分别通过通道B13一端连接阀座二19、另一端连通管路12。

实施例3

一种气化炉锁斗排渣阀，参照实施例1和图9所示，其与实施例1的区别在于：位于球体4进口侧的阀座一6密封面内径较阀座二19密封面内径大，即R1大于R2；且当执行机构3微开时(比如执行机构微开使球体旋转5-10°时)，阀座一6的密封面与球体4之间产生间隙，阀座二19与球体4之间仍然密封，这样球体4入口侧介质通道8内的部分带压流体9就能够进入阀门中腔2内，当带压流体9自球体4进口侧进入阀门中腔2后，关闭阀座一6，这样就能储存带压流体。另外，在确保阀座一6密封面内径较阀座二19密封面内径大的情况下，还可以将阀座二19的密封面加宽，方便实现阀座一6非密封时阀座二19能够密封。

本实施例中气化炉锁斗排渣阀的使用方法，步骤包括：

步骤1，关闭泄压部(具体指关闭泄压部上的单向截止阀14)，打开管路12上的阀门11；

步骤2，关闭执行机构3，待排渣阀进口侧的介质通道8和锁斗内充有介质流体并具有一定压力时，稍微/微量开启执行机构3，使带压介质流体进入阀门中腔2储存；作为优选，所述一定压力具体指压力为2.5-3MPa，压力大于3MPa后安全隐患大；

步骤3，先关闭执行机构3，再关闭管路12上的阀门11，最后快速打开泄压部；

步骤4，重复步骤1至步骤3，反复操作2-3次；

步骤5，待排渣阀前的锁斗内积有适量渣水混合物时，先打开执行机构3排渣，然后关闭执行机构3，再重复步骤1-步骤4。

本发明排渣阀的排渣过程/工序：先打开排渣阀执行机构3，使锁斗内的渣水混合物通过介质通道8排除，再关闭排渣阀执行机构3，整个过程耗时20-24秒。当排渣阀前面的锁斗内积有适量渣水混合物后，继续下一排渣工序。

本发明排渣阀不仅扭矩轻，而且密封效果好，还能够有效清除粘附在阀门中腔内壁的颗粒型渣体。使用时，排渣阀在开关过程中只有球体4进口侧的阀座一6与球体4抱紧，其扭矩非常轻便；当排渣阀需要密封的时候，打开执行机构3和管路12上的阀门11，关闭泄压部，介质通道8内的带压流体依次从通道A 10、管路12和通道B 13进入阀座二19端部，并形成反向与介质通道8内的介质流向相反推力，进而把阀座二19推向球体4，使阀座二19的斜端面17与球体4紧密接触形成密封，介质通道8内的介质9压力越大，密封越好，此过程中相当于球体4与阀座形成了双向密封，不仅密封效果优异，而且能够防止球体4上窜；当需要排渣时候，锁斗通过泄压阀泄压，这个时候排渣阀内流体介质9压力降低，阀座二19会因为弹簧18的反向推力，将阀座二19推向球体4相反的方向，形成脱离，阀座二19则与球体4形成5-10mm间隙，一方面可通过该间隙快速排渣，另一方面可防止阀门中腔2大量积渣而带来的阀门11扭矩增加；采用本发明排渣阀可有效清除粘附在阀门中腔2内壁的颗粒型渣体，当某一排渣工序完成后，由于排渣是在泄压后进行的，阀门中腔2内壁往往还会粘附少量的颗粒型渣体，这时可先关闭泄压部(具体是指关闭泄压部上的单向截止阀14)，打开管路12上的阀门11，然后关闭执行机构3，待排渣阀进口侧的介质通道8和锁斗内充有介质流体并具有一定压力时，稍微/微量开启执行机构3(为了安全起见，执行机构3开启量不应大于总开量的1/5)，这时排渣阀进口侧的带压介质流体9会快速进入阀门中腔2储存，同时冲刷粘附在阀门中腔2壁的颗粒型渣体，然后关闭执行机构3，再关闭管路12上的阀门11，最后快速打开泄压部(具体是指打开泄压部上的单向截止阀14)，这时阀座二19会在弹簧18的反向推力作用下向球体4相反的方向移动，使阀座二19与球体4形成间隙，由于压差的作用，阀门中腔2内储存的带压介质9流体会快速流出并带出渣体，从而有效清除粘附在阀门中腔2内壁的颗粒型渣体。

Claims (10)

1.一种气化炉锁斗排渣阀，包括阀体(1)，设置在阀体(1)上的执行机构(3)，设置在阀体(1)内的阀座、球体(4)和介质通道(8)，通过执行机构(3)驱动球体(4)在介质通道(8)内旋转实现锁渣阀开合；在球体(4)进口侧设置有第一密封结构(5)，在球体(4)出口侧设置有第二密封结构；其特征在于，第二密封结构包括：固定连接在阀体(1)上的压圈二(22)，与球体(4)和压圈二(22)相配合的阀座二(19)，在压圈二(22)与阀座二(19)之间设置有弹簧二(18)，弹簧二(18)一端抵靠压圈二(22)、另一端抵靠阀座二(19)，当弹簧二(18)处于自由状态时，阀座二(19)的斜端面(17)与球体(4)分开并具有能够供阀门中腔(2)内渣料排出的间隙；当阀座二(19)受到轴向外力作用后，阀座二(19)压缩弹簧二(18)并沿着介质通道(8)方向移动，直至阀座二(19)的斜端面(17)与球体(4)紧密接触形成密封。

2.根据权利要求1所述的一种气化炉锁斗排渣阀，其特征在于：第一密封结构(5)还包括管路(12)，管路(12)一端连通球体(4)入口侧的介质通道(8)，管路(12)另一端连接阀座二(19)，通过管路(12)将球体(4)入口侧介质通道(8)内的带压流体(9)引至阀座二(19)以作为阀座二(19)受到的轴向外力，进而驱动阀座二(19)轴向移动。

3.根据权利要求2所述的一种气化炉锁斗排渣阀，其特征在于：在管路(12)上设置有控制带压流体(9)引入和截断的阀门(11)，在阀门(11)与阀座二(19)之间的管路(12)上设置有泄压部。

4.根据权利要求2或3所述的一种气化炉锁斗排渣阀，其特征在于：在压圈二(22)上设置有阶台一，在阀座二(19)上设置有阶台二，由阶台一与阶台二共同围合成的空间作为容纳弹簧二(18)的空间。

5.根据权利要求4所述的一种气化炉锁斗排渣阀，其特征在于：管路(12)还包括分别设置在球体(4)进口侧、球体(4)出口侧并位于阀体(1)上的通道，球体(4)进口侧的通道A(10)一端连通介质通道(8)、另一端连通管路(12)，球体(4)出口侧的通道B(13)一端连接阀座二(19)、另一端连通管路(12)。

6.根据权利要求5所述的一种气化炉锁斗排渣阀，其特征在于：在阀座二(19)与阀体(1)之间还设置有两个密封环，其中一个密封环A(21)位于管路(12)出口的上方，另一个密封环B(20)位于管路(12)出口的下方。

7.根据权利要求6所述的一种气化炉锁斗排渣阀，其特征在于：压圈二(22)的外端面(16)为斜面，且压圈二(22)的外端面(16)与球体(4)之间的间隙至少能够供阀门中腔(2)内的渣料排出。

8.根据权利要求7所述的一种气化炉锁斗排渣阀，其特征在于：沿着球体(4)对称设置有两套前述第二密封结构；阀门(11)采用单向截止阀、双向截止阀或者球阀；泄压部包括泄压管(23)和设置在泄压管(23)上的单向截止阀(14)。

9.根据权利要求8所述的一种气化炉锁斗排渣阀，其特征在于：位于球体(4)进口侧的阀座一(6)密封面内径较阀座二(19)密封面内径大，且当执行机构(3)微开时，阀座一(6)的密封面与球体(4)之间产生间隙，阀座二(19)与球体(4)之间仍然密封，以使球体(4)入口侧介质通道(8)内的带压流体(9)进入阀门中腔(2)储存。

10.如权利要求1-9任一项所述的气化炉锁斗排渣阀的使用方法，步骤包括：

步骤1，关闭泄压部，打开管路(12)上的阀门(11)；

步骤2，关闭执行机构(3)，待排渣阀进口侧的介质通道(8)和锁斗内充有介质流体并具有一定压力时，稍微/微量开启执行机构(3)，使带压介质流体进入阀门中腔(2)储存；

步骤3，先关闭执行机构(3)，再关闭管路(12)上的阀门(11)，最后快速打开泄压部；

步骤4，重复步骤1至步骤3，反复操作2-3次；

步骤5，待排渣阀前的锁斗内积有适量渣水混合物时，先打开执行机构(3)排渣，然后关闭执行机(3)，再重复步骤1-步骤4。