鎖渣閥是以閥門在實際工況中應(yīng)用對象來命名的一個開關(guān)型金屬硬密封球閥，也稱之為鎖斗閥。是煤化工氣化爐水煤漿加壓氣化裝置和干煤粉氣流床加壓氣化裝置上最重要的一個閥門組。鎖渣閥用來控制氣化爐的排渣程序，承受高壓、高溫渣漿的磨損，沖蝕和腐蝕，且開關(guān)頻繁，要求密封。

　　以德士古工藝水煤漿加壓氣化裝置排渣系統(tǒng)為例，其流程如圖1所示。爐內(nèi)壓力2.7～8.5MPa，煤渣經(jīng)破渣機粉碎為直徑3～50mm固體顆粒，約占50%，其余為渣水，含氯離子及硫化氫、氧化鎂、氧化鐵、三氧化二鋁等腐蝕性介質(zhì)，溫度為270℃，開關(guān)的頻率為30min一次，對于一個日投煤量750t的裝置，每小時排放煤渣約10578～13700kg。

圖1 鎖渣閥煤氣化裝置中的應(yīng)用

　　鎖斗的上面有兩個鎖渣閥，稱為上鎖渣閥A和B，與氣化爐激冷室相連，鎖斗下面有一個鎖渣閥，稱為下鎖渣閥C。A鎖渣閥平時處于開啟狀態(tài)，在線備用。當B鎖渣閥故障時投入使用，或者氣化爐激冷室液位過低引起氣化爐安全系統(tǒng)聯(lián)鎖動作時，A鎖渣閥亦聯(lián)鎖關(guān)閉，防止氣化爐工藝氣竄入鎖斗。B鎖渣閥開啟時，渣漿收集至鎖斗，30min后自動關(guān)閉。下鎖渣閥C開啟，與大氣相通，渣漿排入渣池。然后關(guān)閉下鎖渣閥C，開啟上鎖渣閥B，完成一個循環(huán)。氣動鎖渣閥要求的動作時間為3～8s。鎖斗閥的壓力等級一般為Class300，Class600，通徑NPS12～ 16，溫度140～270℃。

　　最早將硬密封球閥用作鎖渣閥的是Neles公司C2系列的金屬硬密封球閥。是一個中間剖開的左、右對稱的碳鋼閥體，中間是一個帶柄的球體，固定球結(jié)構(gòu)，采用一組用波紋管狀彈簧加載的浮動金屬密封座，在球體通道內(nèi)和左右閥體通道內(nèi)各襯有耐磨材料的金屬，以此減輕渣漿對閥體磨損，并可修理更換，同時防止渣粒落入波紋管狀的彈簧內(nèi)，而破壞閥門的密封性能。由于閥桿與球體是一體化設(shè)計，不存在閥桿與球體分體連接中存在間隙的情況，而且這一間隙會對于大轉(zhuǎn)矩閥門因使用次數(shù)的增多而擴大，造成開關(guān)位置的偏移。在實際使用中這種閥門的使用壽命大約在2～2.5萬次。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 鎖渣閥Neles公司C2系列的金屬硬密封球閥

　　其他用作鎖渣閥的有德國Perrin公司的單閥座固定球球閥，閥桿與球體連接部位的斷面為方形，在閥門腔體與密封座之間采用外部高壓水沖洗，來改善其工作性能。由于球與閥桿不是一體化設(shè)計，可能造成開關(guān)位置的偏移，而產(chǎn)生不正常的沖刷和磨損，球體表面的涂層與閥座容易被沖蝕和脫落，這種結(jié)構(gòu)已很少被認可。

　　美國Mogas公司的鎖渣閥則是一個浮動球球閥，是一個單向流動的閥門，出口端閥座被鎖定在閥體上，并具有刮削球體表面渣漿的效果，進口端閥座則是有一個碟形彈簧加載，球體表面噴涂碳化鎢，硬度70HRC以上，閥座是司太立合金堆焊，閥體的通道襯有耐磨的合金套管。這種結(jié)構(gòu)的特點是密封性能可靠，而操作力矩較大。如圖3所示。

圖3 美國Mogas公司的鎖渣閥

　　國內(nèi)在維修進口Neles鎖渣閥的基礎(chǔ)上，吸收中間剖分閥體結(jié)構(gòu)，帶柄球一體化設(shè)計的優(yōu)點，采用由InconelX-750彈簧鋼絲繞制的螺旋彈簧加載外部用橡膠套保護，防止渣漿進入，閥座與閥體間的密封采用多組石墨填料，并在球體和進出口閥體通道用耐磨金屬保護套，外部采用高壓水對閥腔和閥座進行清掃。閥座的密封采用寬帶設(shè)計，自刮削式結(jié)構(gòu)。球體采用不銹鋼表面噴涂碳化鎢，提高抗刷性、耐磨、耐蝕性能，已成功替代進口鎖渣閥。