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 公司新聞 ->煤化工用黑水調(diào)節(jié)閥的研制 |
| 煤化工用黑水調(diào)節(jié)閥的研制 |
| 點擊次數(shù)：3202 更新時間：2012-09-20 |
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1概述
在煤化工系統(tǒng)中高壓閃蒸罐、真空閃蒸罐及高閃罐頂分離器等系統(tǒng)設備上的閥門使用工況苛刻，流體介質(zhì)主要為高溫的黑水、渣水及灰水。黑水、渣水及灰水含有氯離子、氨、鉀鹽、硫化氫或磷酸等強腐蝕介質(zhì)，并且閥門前后壓差大。在節(jié)流口，流體介質(zhì)混雜著硬質(zhì)顆粒高速流動，具有強大的動能，閥門的閥芯或閥座等表面很快被沖出流線形的細槽，形成侵蝕，同時有阻塞流發(fā)生，高速流體產(chǎn)生閃蒸或空化。介質(zhì)在閥腔內(nèi)的聚泡爆裂過程，會釋放很大的能量，對閥體內(nèi)部及節(jié)流元件等零件產(chǎn)生強力破壞，形成氣蝕。對于閥門性能要求必須達到耐高腐蝕、耐高沖刷和耐高溫度的要求。傳統(tǒng)的工藝管線上主要采用進口的結(jié)構形式為偏心旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)閥，其結(jié)構耐腐蝕、耐高溫性能好，但是耐沖刷性能差。其閥芯、閥座及閥體流道等噴涂碳化鎢處理，其壽命約為3個月，而國內(nèi)產(chǎn)品僅僅使用半個月左右。受此影響，裝置運行需要頻繁地更換閥門，既浪費工時又加大了生產(chǎn)成本。為此研制開發(fā)了文丘里黑水調(diào)節(jié)閥（黑水調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品號：ZL20102018665310）。
2技術參數(shù)
公稱通徑變徑進口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ANSIB104IV
可調(diào)比50
內(nèi)件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)原工藝選擇偏心旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)閥，雖然能夠滿足工藝要求，但是偏心旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)閥的結(jié)構型式?jīng)Q定其耐沖刷能力差。傳統(tǒng)的單座閥門允許前后壓差小，無法滿足壓差要求。如果是清潔介質(zhì)，套筒閥將是的閥門，但是由于介質(zhì)含有大量固體顆粒的原因無法使用。zui終確定特殊種類的單座角式調(diào)節(jié)閥，既有傳統(tǒng)單座閥的優(yōu)點，又有套筒閥的耐壓差大和能量沖擊消耗的特點，并且是有清潔作用的高進低出閥門，設計了特殊種類的文丘里黑水調(diào)節(jié)閥。
4結(jié)構性能
4.1閥體
閥體不僅是閥門主要承壓件，也是所有零件連接安裝的核心零件，并決定著閥門的結(jié)構及性能。閥體設計成腰鼓型，并且對閥座和導向套采用了改進后的安裝方式。其優(yōu)點為①閥體分為上下兩腔，導向套安裝在上下腔隔離面上，從而使導向套大幅下移，解決了高進低出單座閥閥芯的穩(wěn)定性，避免高頻振動的噪聲及提高了閥芯的壽命。②在上下兩腔的隔離面上設計平衡孔，在導向套上設計平衡槽，不僅達到套筒閥壓力平衡的作用，同時也能使閥芯與導向套實現(xiàn)自清潔，避免閥芯、導向套刮傷和卡塞等問題。③閥體上腔介質(zhì)不直接流過，僅通過平衡孔對流，不僅介質(zhì)顆粒減少，而且在靠近上閥蓋與閥體的上腔空間，會形成介質(zhì)死區(qū)，顆粒介質(zhì)無法流入填料函內(nèi)，從而保證閥門無外泄漏，避免閥桿與填料在相對運動時刮傷的問題。④閥體下腔為流道，為防止沖蝕，流道表面噴涂碳化鎢，并且下腔設有倒流翼，防止渦流對閥芯及內(nèi)件的沖蝕。
4.2閥芯、閥桿、導向套
閥芯是調(diào)節(jié)流量的關鍵件，也是沖蝕zui嚴重的零件之一，對閥芯結(jié)構及材料的選擇決定了閥門的性能。而導向套的設計，對閥芯穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)性及運動性都起決定作用。導向套安裝在上下腔隔離面上，使導向面下移穩(wěn)定閥芯，克服了傳統(tǒng)文丘里角閥高進低出時的高頻振動、噪聲及調(diào)節(jié)性能不好問題。在導向套內(nèi)孔設有凹槽，與隔離面上的孔形成壓力平衡效果。導向套的內(nèi)孔及暴露在流道區(qū)的外圓都經(jīng)過表面硬化處理，保證內(nèi)孔的耐磨性能、外圓的抗沖蝕性能。
閥芯采用特殊碳化鎢整體燒結(jié)成型（硬度≥89HRA），具有一定的抗沖擊性能和良好的抗腐蝕性能。閥芯與閥桿連接，既保留了閥芯高硬度、高耐磨和抗腐蝕的特性，又使閥芯組件具有了相當韌性，杜絕了閥芯組件脆裂現(xiàn)象發(fā)生。在閥芯上設有螺旋導槽，與導向套的凹槽形成刮刀效應，避免了閥芯與導向套間隙沖入顆?？ㄈ凸蝹Ｍ瑫r與隔離面的孔形成流動平衡，帶走槽內(nèi)顆粒，實現(xiàn)自清潔功能。
4.3閥座、文丘里基座、變徑法蘭
閥座、文丘里基座由閥體與變徑法蘭通過螺紋夾緊連接，從而組成閥座部件。閥座的安裝位置與傳統(tǒng)閥座安裝*不同，其優(yōu)點是在現(xiàn)場只需將變徑法蘭拆下，即可對閥門進行在線維護。煤化工系統(tǒng)中流體介質(zhì)對閥芯、閥座及介質(zhì)出口部位的沖刷和腐蝕特別嚴重，此設計保證了閥門關鍵節(jié)流易損件的方便更換，降低用戶的運營成本。閥座及文丘里基座直孔段采用特殊碳化鎢整體燒結(jié)后鑲嵌至不銹鋼基材上，在調(diào)節(jié)過程中閥芯、閥座承受的沖蝕zui大，所以通過采用整體特殊碳化鎢合金材料來抵御介質(zhì)的沖蝕。鑲嵌式結(jié)構保證了閥座既有很高的硬度，又有很強的韌性。裸露的流道部分及文丘里管擴散段內(nèi)孔均采用噴涂碳化鎢，保證了閥座組件的整體性能。
介質(zhì)在流經(jīng)閥座時有阻塞流發(fā)生，高速流體產(chǎn)生閃蒸、空化，介質(zhì)在閥腔內(nèi)的聚泡爆裂過程，會釋放很大的能量，對閥體內(nèi)部及節(jié)流元件等零件產(chǎn)生強力破壞，形成氣蝕。而文丘里基座的設計，減少了壓力恢復時氣泡的數(shù)量，降低了氣蝕破壞，使氣蝕盡可能發(fā)生在擴散段內(nèi)，從而保證下游管壁不被破壞，降低下游管件因氣蝕造成的安全隱患。
5結(jié)語
文丘里黑水調(diào)節(jié)閥已成功應用在煤化工工藝系統(tǒng)上，它改變了傳統(tǒng)調(diào)節(jié)閥閥座與閥體的安裝方式，實現(xiàn)了在線安裝和維修等。與傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥理念有著非常大的創(chuàng)新，解決了煤化工系統(tǒng)閥門耐高腐蝕、耐高沖刷和耐高溫的難題，保證了煤化工工藝系統(tǒng)的需要，節(jié)約了生產(chǎn)成本。文丘里黑水調(diào)節(jié)閥在其他苛刻工況領域也將有廣泛的應用前景，并會產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益和社會效益。 |
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