煤炭清洁利用是调整我国能源利用相对不平衡的关键手段，是缓解我国能源问题的有效途径。煤气化在高效、清洁利用煤炭资源方面有着非常重要的作用。锁渣阀是煤气化系统的关键设备，主要用于收集-排放定期来自气化炉激冷室底部的渣水混合，其运行工况普遍存在高温、高压和固体颗粒等特点，渗透能力强的有毒介质对阀门硬密封性能提出了较高的要求。此外由于阀门调节频繁，启闭扭矩大，密封面遭受严重的摩擦磨损，其耐磨性以及使用寿命受到严峻考验。金属球阀的密封性能，预紧比压与扭矩的联系是关乎阀门设计、运行可靠的关键因素。目前针对硬密封球阀，一般通过硬化密封面，合理选择密封副硬度差，或者提高加工精度来提高阀门的密封性能，延长启闭寿命，缺乏对球阀密结构及密封机理的深入分析。本文将对密封结构进行参数化研究，准确计算密封比压，建立泄漏量模型，进而获得密封比压与泄漏量的关系，实现密封副预紧比压的精确选择，指导阀门设计。本文以水煤浆气化炉进口端密封固定锁渣阀为研究对象（包括结构尺寸、压差和材料特性等），首先基于单峰接触模型以及阀座受力特性，推导理想光滑阀座、理想粗糙与实际粗糙表面阀座的密封比压计算公式；其次采用有限元分析手段建立主密封结构的有限元分析模型，获得阀座密封面上的密封比压分布规律，并结合平均流动模型、阀座泄漏模型、粗糙表面等效接触方程，得到不同表面加工精度及纹理特征下的阀座泄漏量与密封比压的关系。本论文的主要研究内容和结果如下：1）提出采用密封性能评价模型来确定影响阀座密封特性的主要设计参数（包括密封宽度、压力角）。本文通过有限元分析得到了不同设计参数下的沿密封面宽度比压分布规律，比较密封副上的平均比压与必需比压、许用比压，判定不同参数下的阀座密封可靠性。2）综合平均流动模型、阀座泄漏量模型、等效接触方程等，计算不同表面粗糙度及纹理特征下的阀座泄漏量。结果表明，压力流量因子对阀座泄漏量有很大影响，当表面纹理参数小于1时，压力流量因子小于1，有利于密封，反之不然。3）将有限元分析所得不同设计参数下的密封比压与等效接触方程计算的接触压力进行比较，获得实际比压与阀座泄漏量等级之间的关系，从而指导阀门设计制造，优化启闭扭矩，提高阀门使用寿命。本文研究的创新性在于：1）提出了采用有效密封宽度内的平均比压作为评价密封性能的指标；2）建立了球阀主密封结构不同设计参数的有限元接触模型，获得了密封宽度上的比压分布规律；3）建立了考虑表面粗糙度影响的球阀阀座泄漏量模型，并对实际阀座密封比压下的泄漏量进行预测。