1 概述
   在煤化工系統(tǒng)中，高壓閃蒸罐、真空閃蒸罐、高閃罐頂分離器等系統(tǒng)設(shè)備上的閥門使用條件惡劣。流體介質(zhì)主要為高溫黑水、渣水和灰水。黑水、渣水和灰水含有氯離子、氨、鉀鹽、硫化氫或磷酸等強(qiáng)腐蝕介質(zhì)，閥門前后壓差大。在節(jié)流口，流體介質(zhì)與硬顆粒混合，高速流動(dòng)，動(dòng)能強(qiáng)。閥芯或閥座表面迅速?zèng)_出流線形細(xì)槽，形成侵蝕，堵塞流，高速流體產(chǎn)生閃蒸或空化。介質(zhì)在閥腔內(nèi)的泡沫爆裂過程會(huì)釋放出大量的能量，對(duì)閥體內(nèi)部、節(jié)流元件等部件造成強(qiáng)烈的損壞，形成氣蝕。閥門性能要求必須滿足耐高腐蝕、耐高沖刷、耐高溫的要求。傳統(tǒng)工藝管道主要采用進(jìn)口結(jié)構(gòu)形式為偏心旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)閥，其結(jié)構(gòu)耐腐蝕、耐高溫性好，但耐沖刷性差。其閥芯、閥體流道和其生產(chǎn)成本僅為3個(gè)月。受此影響，黑水調(diào)節(jié)閥的使用壽命僅為半個(gè)月。ZL20102018665310）。
   2 技術(shù)參數(shù)
   公稱直徑 直徑10in（250mm）
   出口28in（700mm）等
   公稱壓力 ANSI900LB
   工作介質(zhì) 黑水、渣水、灰水等
   流量特性 等百分比
   泄漏等級(jí) ANSIB104IV
   可調(diào)比 50
   內(nèi)部材料 特殊碳化鎢整體燒結(jié)
   工作溫度 200-425°C
   3 型式選擇
   煤化工系統(tǒng)原工藝選用偏心旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)閥。雖然可以滿足工藝要求，但偏心旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)類型決定了其耐沖刷性差。傳統(tǒng)的單座閥允許前后壓差小，不能滿足壓差要求。如果是清洗介質(zhì)，套筒閥將是最理想的閥門，但由于介質(zhì)中含有大量固體顆粒，因此不能使用。最后，確定了特殊類型的單座角調(diào)節(jié)閥，既具有傳統(tǒng)單座閥的優(yōu)點(diǎn)，又具有套筒閥耐壓差大、能量沖擊消耗大的特點(diǎn)，是一種具有清洗效果的高進(jìn)低出閥，設(shè)計(jì)了特殊類型的文丘里黑水調(diào)節(jié)閥。
   4 結(jié)構(gòu)性能
   4.1 閥體
   閥體不僅是閥門的主要壓力部件，也是連接和安裝所有部件的核心部件，并決定了閥門的結(jié)構(gòu)和性能。閥體設(shè)計(jì)為腰鼓型，改進(jìn)了閥座和導(dǎo)套。其優(yōu)點(diǎn)是①閥體分為上下腔，導(dǎo)套安裝在上下腔隔離面上，導(dǎo)套大大向下移動(dòng)，解決了單個(gè)閥芯的穩(wěn)定性，避免了高頻振動(dòng)的噪聲，提高了閥芯的使用壽命。②平衡孔設(shè)計(jì)在上下腔的隔離面上，平衡槽設(shè)計(jì)在導(dǎo)套上，不僅可以達(dá)到套筒閥的壓力平衡，還可以實(shí)現(xiàn)閥芯和導(dǎo)套的自清潔，避免閥芯、導(dǎo)套的劃傷和堵塞。③閥體上腔介質(zhì)不直接通過，只通過平衡孔對(duì)流，不僅減少介質(zhì)顆粒，而且在閥蓋附近形成介質(zhì)死區(qū)，顆粒介質(zhì)不能流入填料函，確保閥門無泄漏，避免相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)閥桿和填料劃傷。④閥體下腔為流道。為防止腐蝕，流道表面噴涂碳化鎢，下腔設(shè)有倒流翼，防止渦流對(duì)閥芯和內(nèi)部部件的腐蝕。

   4.2 閥芯、閥桿、導(dǎo)套
   閥芯是調(diào)節(jié)流量的關(guān)鍵部件，也是腐蝕最嚴(yán)重的部件之一。閥芯結(jié)構(gòu)和材料的選擇決定了閥門的性能。導(dǎo)套的設(shè)計(jì)在閥芯的穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)性和運(yùn)動(dòng)性方面起著決定性的作用。導(dǎo)套安裝在上下腔隔離面上，使導(dǎo)向面向下移動(dòng)，穩(wěn)定閥芯，克服了傳統(tǒng)文丘里角閥進(jìn)出高頻振動(dòng)、噪聲和調(diào)節(jié)性能差的問題。導(dǎo)套內(nèi)孔設(shè)有凹槽，與隔離面孔形成壓力平衡效果。導(dǎo)套內(nèi)孔和暴露在通道區(qū)域的外圓經(jīng)過表面硬化，以確保內(nèi)孔的耐磨性和外圓的耐腐蝕性。
   閥芯采用特殊碳化鎢整體燒結(jié)(硬度)≥89HRA），具有一定的抗沖擊性和良好的耐腐蝕性。閥芯與閥桿的連接不僅保留了閥芯的高硬度、高耐磨性和耐腐蝕性，而且使閥芯組件具有相當(dāng)?shù)捻g性，消除了閥芯組件的脆性裂紋。閥芯上設(shè)有螺旋導(dǎo)槽，與導(dǎo)套槽形成刮刀效應(yīng)，避免閥芯與導(dǎo)套間隙沖入顆粒堵塞和劃傷。同時(shí)，與隔離面孔形成流動(dòng)平衡，帶走槽內(nèi)顆粒，實(shí)現(xiàn)自清潔功能。
   4.3 閥座、文丘里基座、變徑法蘭
   閥座和文丘里基座由閥體和直徑變化法蘭通過螺紋夾緊連接，形成閥座部件。閥座的安裝位置與傳統(tǒng)閥座的安裝完全不同。其優(yōu)點(diǎn)是，只需拆下直徑變化法蘭，即可在線維護(hù)閥門。煤化工系統(tǒng)中的流體介質(zhì)對(duì)閥芯、閥座和介質(zhì)出口的沖刷和腐蝕尤為嚴(yán)重。該設(shè)計(jì)保證了閥門關(guān)鍵節(jié)流易損件的方便更換，降低了用戶的運(yùn)營(yíng)成本。閥座和文丘里基座的直孔段采用特殊碳化鎢整體燒結(jié)，鑲嵌在不銹鋼基材上。在調(diào)整過程中，閥芯和閥座的沖蝕最大，因此采用整體特殊碳化鎢合金材料抵抗介質(zhì)的沖蝕。鑲嵌結(jié)構(gòu)保證了閥座硬度高、韌性強(qiáng)。裸露的流道和文丘里管擴(kuò)散段的內(nèi)孔噴涂碳化鎢，保證了閥座組件的整體性能。
   當(dāng)介質(zhì)通過閥座時(shí)，會(huì)出現(xiàn)堵塞流，高速流體會(huì)產(chǎn)生閃蒸和空化。介質(zhì)在閥腔內(nèi)的聚泡爆裂過程會(huì)釋放大量能量，對(duì)閥體內(nèi)部、節(jié)流元件等部件造成強(qiáng)烈損壞，形成氣蝕。文丘里基座的設(shè)計(jì)減少了壓力恢復(fù)時(shí)氣泡的數(shù)量，減少了氣蝕損傷，使氣蝕盡可能發(fā)生在擴(kuò)散段，保證了下游管壁不受損傷，降低了下游管件氣蝕造成的安全隱患。
   5 結(jié)語
   文丘里黑水調(diào)節(jié)閥已成功應(yīng)用于煤化工工藝系統(tǒng)，改變了傳統(tǒng)調(diào)節(jié)閥座和閥體的安裝方式，實(shí)現(xiàn)了在線安裝和維護(hù)。與傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥概念有很大的創(chuàng)新，解決了煤化工系統(tǒng)閥門耐高腐蝕、耐高沖刷、耐高溫的問題，確保了煤化工系統(tǒng)的需要，節(jié)約了生產(chǎn)成本。文丘里黑水調(diào)節(jié)閥在其他惡劣條件下也將有廣闊的應(yīng)用前景，并將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
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