锁渣阀是以阀门在实际工况中应用对象来命名的 一个开关型金属硬密封球阀，也称之为锁斗阀。是煤化工气化炉水煤浆加压气化装置和干煤粉气流床加压气化装置上zui重要的一个阀门组。锁渣阀用来控制气化炉的排渣程序，承受高压、高温渣浆的磨损，冲蚀和腐蚀，且开关频繁，要求密封。

以德士古工艺水煤浆加压气化装置排渣系统为例，其流程如图3-64所示。炉内压力2.7〜8. 5MPa, 煤渣经破渣机粉碎为直径3〜50mm固体颗粒，约占50%,其余为渣水，含氯离子及硫化氢、氧化镁、氧化铁、三氧化二铝等腐蚀性介质，温度为270°C，开 关的频率为30min—次，对于一个日投煤量750t的 装置，每小时排放煤渣约10578〜13700kg。

锁斗的上面有两个锁渣阀，称为上锁渣阀A和B，与气化炉激冷室相连，锁斗下面有一个锁渣阀， 称为下锁渣阀C。A锁渣阀平时处于开启状态，在线备用。当B锁渣阀故障时投入使用，或者气化炉激冷室液位过低引起气化炉安全系统联锁动作时，A锁渣阀亦联锁关闭，防止气化炉工艺气窜入锁斗。B锁渣阀开启时，渣浆收集至锁斗，30min后自动关闭。 下锁渣阀C开启，与大气相通，渣浆排入渣池。然后关闭下锁渣阀C，开启上锁渣阀B，完成一个循环。气动锁渣阀要求的动作时间为3〜8s。锁斗阀的 压力等级一般为Class300，Class600,通径NPS12〜 16，温度 140〜270°C。

zui早将硬密封球阀用作锁渣阀的是Neks公司Q系列的金属硬密封球阀。是一个中间剖开的左、 右对称的碳钢阀体，中间是一个带柄的球体，固定球结构，采用一组用波纹管状弹簧加载的浮动金属密封座，在球体通道内和左右阀体通道内各衬有耐磨材料 的金属，以此减轻渣浆对阀体磨损，并可修理更换， 同时防止渣粒落人波纹管状的弹簧内，而破坏阀门的密封性能。由于阀杆与球体是一体化设计，不存在阀杆与球体分体连接中存在间隙的情况，而且这一间隙会对于大转矩阀门因使用次数的增多而扩大，造成开关位置的偏移。在实际使用中这种阀门的使用寿命大 约在2〜2.5万次。其结构如图3-65所示。

其他用作锁渣阀的有德国Peirin公司的单阀座固定球球阀，阀杆与球体连接部位的断面为方形，在阀门腔体与密封座之间采用外部高压水冲洗，来改善其工作性能。由于球与阀杆不是一体化设计，可能造成开关位置的偏移，而产生不正常的冲刷和磨损，球体表面的涂层与阀座容易被冲蚀和脱落，这种结构已很少被认可。

美国Mogas公司的锁渣阀则是一个浮动球球阀， 是一个单向流动的阀门，出口端阀座被锁定在阀体 上，并具有刮削球体表面渣浆的效果，进口端阀座则是有一个碟形弹簧加载，球体表面喷涂碳化钨，硬度70HRC以上，阀座是司太立合金堆焊，阀体的通道 衬有耐磨的合金套管。这种结构的特点是密封性能可靠，而操作力矩较大。如图3-66所示。

国内在维修进口 Neles锁渣阀的基础上，吸收中间剖分阀体结构，带柄球一体化设计的优点，采用由 InconelX-750弹簧钢丝绕制的螺旋弹簧加载外部用橡胶套保护，防止渣浆进入，阀座与阀体间的密封采用多组石墨填料，并在球体和进出口阀体通道用耐磨金属保护套，外部采用高压水对阀腔和阀座进行清扫。 阀座的密封采用宽带设计，自刮削式结构。球体采用不锈钢表面喷涂碳化钨，提高抗刷性、耐磨、耐蚀性能，已成功替代进口锁渣阀。

V形金属密封球阀是一种90°回转的紧凑结构调节型球阀。球体是一个带有V形流通截面的半球体，固定球结构，单阀座，紧凑型整体式阀体，短的结构长度， 对夹式RI型或法兰式R21型连接。如图3-67所示。

其结构特征在于关闭件是一个V形缺口的半球， 可以从阀体的一侧装入阀腔，这样阀体以设计成整体式。上下两个固定轴从两端插入，上轴的头部采用花键结构与球体相连接，传递操作力矩。密封座是316不锈钢基体上堆焊钴基合金硬化，密封座与阀体 间的密封是PTFE包覆的橡胶弹性体，并用一个ln-conel 625钢丝制作的五角形钢丝弹簧提供一个预紧力，阀座的锐利边缘与扇形缺口的球面接触，可防止污垢的黏附，并刮削球面上的纤维介质，可满足ISO5208标准D密封等级10倍的密封要求。相当于标准 ANSI/FCI70-2IV级zui大泄漏量的1/100。阀座亦可以设计成软密封。产品主要是用作控制阀，其调节特性为等百分比特性，可配以小流量低Cv值的V形球体，配以衰减器可减少噪声和气蚀，适用于高浓度介质设计，具有耐蚀的阀座。

阀门的压力等级ANSI Classl50, Class 300，公称尺寸DiV25〜400 （缩径）结构长度符合ANSI B16.10短阀体结构。温度一40〜250°C，固有特性等百分比，密封性能达到10倍的ISO 5208标准D的泄漏量，阀体材料WCB、CF8M和钛合金。可供选择的结构方案有多种形式（图3-68）。

①低Cv值型安装在DN25的阀体内，有四个可供选择的低Cv值的球体，其zui大Cv值分别为 0.5、1.5、5 及15。

②减噪型减少噪声及气蚀的衰减器置于球体的V形通道，用于DiV50〜400的球阀。

③高浓度型可用于18%中等浓度的纸浆，出口的通道直径大于进口通道的通径。其扩径分别为DN80/DN100、DN100/DN150、DN150/DN200 和DN200/DN250o

④耐蚀型及耐磨损型密封座用钨铬钻合金衬套替代，介质反向流动以保证其耐用性，为非紧密封控制阀。

阀门的流量系数列于表3-7。阀门zui大允许的泄漏列于表3-8。

图3-69表示R系列V形球阀的转矩图，横坐标表示阀门两端的工作压差，纵坐标表开启转矩。标准型V形球阀的零件材料如表3-9所示。

三偏心金属密封球阀的设计思想，已改变球阀的介质密封原理，密封力由外部转矩产生，施加在阀座上，与管线介质压力无关。是一种强制密封，可以在两个启动方向上获得“零”泄漏。这是截止阀的密封原理在球阀上的一种尝试。而作为一种产品，金属密封球阀又去替代传统的金属密封截止阀和闸阀。

典型的结构如意大利Tomene Gas Technolog S. P. A所提供的产品，其商业名称为Konosphere球阀。结构如图3-70所示。

这一结构是把密封环置于球体上，锥形密封阀座置于副阀体上。密封环通过背环由保持环固定在球体上，密封环的中心微小地偏离球体的回转中心，使密 封环上产生不同长度的回转半径，这样密封环向密封座靠近时产生一个凸轮效应。另外密封座被固定在副阀体上，其锥面的中心线相对通道中心线偏离一个微小的角度，使密封环与密封座相接触的瞬间没有刮擦，没有摩擦。精心设计的密封环和密封座，使锥形 密封带上的接触应力保持均匀一致，从而获得了一个可靠的“零”泄漏。

 置于球体上的密封环并非是一个刚性的固定，而是在通道方向上具有微小弹性位移，这个位移是密封环的结构设计与环的材料提供的，增加了密封的可靠性。这一结构设计的动态关闭过程，可以这样设想：外部施加的转矩，通过机构给球体上密封环在整个圆周方向上提供一个均匀的力，使密封环和密封座紧密贴合，转矩继续增加，密封环的金属在挤压力作用下， 产生了弹性变形，形成了一个可靠的密封系统。阀门开启的瞬间，在凸轮旋转的作用下，整个密封环脱开密封座，可以预计：

①关闭状态下，密封是可靠的；

②关闭瞬间或者开启瞬间，密封面之间没有摩擦和刮擦；

③开启或关闭过程的转矩为空载转矩。显然，这样设计在密封面之间是没有刮削效果的， 产品适用于洁净的流体，高温的场合。

图3-71所示球阀设计的材料：阀体A105，球体 A105+ENP，轴 A564T630，密封环 F3’16+石墨，密封座F316+WC，在制造工艺上的优点是三偏心的结构是在零件球体加工和密封座锥面加工中完成的。阀体的加工和普通阀门一样，简化了制造工艺。

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