黑水调节阀的技术特性和在煤化工系统中的应用

环球大宗

　　介质在流经阀座时有阻塞流发生，高速流体产生闪蒸、空化，介质在阀腔内的聚泡爆裂过程，会释放很大的能量，对阀体内部及节流元件等零件产生强力破坏，形成气蚀。而文丘里基座的设计，减少了压力恢复时气泡的数量，降低了气蚀破坏，使气蚀尽可能发生在扩散段内，从而保证下游管壁不被破坏，降低下游管件因气蚀造成的安全隐患。


　　黑水调节阀是德士古煤气化工艺系统中的一种关键设备，它主要是应用于气化工段的闪蒸和水循环系统，主要作用是对气化炉和碳洗塔排出的黑水进行闪蒸，以便于回收灰水和热量。黑水调节阀主要是对于在高压差工况下并且腐蚀性很强的气、液、固三相流介质进行流量和压力控制。

　　在煤化工系统中高压闪蒸罐、真空闪蒸罐及高闪罐顶分离器等系统设备上的阀门使用工况苛刻，流体介质主要为高温的黑水、渣水及灰水。黑水、渣水及灰水含有氯离子、氨、钾盐、硫化氢或磷酸等强腐蚀介质，并且阀门前后压差大。在节流口，流体介质混杂着硬质颗粒高速流动，具有强大的动能，阀门的阀芯或阀座等表面很快被冲出流线形的细槽，形成侵蚀，同时有阻塞流发生，高速流体产生闪蒸或空化。介质在阀腔内的聚泡爆裂过程，会释放很大的能量，对阀体内部及节流元件等零件产生强力破坏，形成气蚀。对于阀门性能要求必须达到耐高腐蚀、耐高冲刷和耐高温度的要求。传统的工艺管线上主要采用进口的结构形式为偏心旋转调节阀，其结构耐腐蚀、耐高温性能好，但是耐冲刷性能差。其阀芯、阀座及阀体流道等喷涂碳化钨处理，其寿命约为3个月，而国内产品仅仅使用半个月左右。受此影响，装置运行需要频繁地更换阀门，既浪费工时又加大了生产成本。为此研制开发了文丘里黑水调节阀

　　3 型式选择

　　煤化工系统原工艺选择偏心旋转调节阀，虽然能够满足工艺要求，但是偏心旋转调节阀的结构型式决定其耐冲刷能力差。传统的单座阀门允许前后压差小，无法满足压差要求。如果是清洁介质，套筒阀将是最理想的阀门，但是由于介质含有大量固体颗粒的原因无法使用。最终确定特殊种类的单座角式调节阀，既有传统单座阀的优点，又有套筒阀的耐压差大和能量冲击消耗的特点，并且是有清洁作用的高进低出阀门，设计了特殊种类的文丘里黑水调节阀。


　　4 结构性能

　　4.1 阀体

　　阀体不仅是阀门主要承压件，也是所有零件连接安装的核心零件，并决定着阀门的结构及性能。阀体设计成腰鼓型，并且对阀座和导向套采用了改进后的安装方式。其优点为①阀体分为上下两腔，导向套安装在上下腔隔离面上，从而使导向套大幅下移，解决了高进低出单座阀阀芯的稳定性，避免高频振动的噪声及提高了阀芯的寿命。②在上下两腔的隔离面上设计平衡孔，在导向套上设计平衡槽，不仅达到套筒阀压力平衡的作用，同时也能使阀芯与导向套实现自清洁，避免阀芯、导向套刮伤和卡塞等问题。③阀体上腔介质不直接流过，仅通过平衡孔对流，不仅介质颗粒减少，而且在靠近上阀盖与阀体的上腔空间，会形成介质死区，颗粒介质无法流入填料函内，从而保证阀门无外泄漏，避免阀杆与填料在相对运动时刮伤的问题。④阀体下腔为流道，为防止冲蚀，流道表面喷涂碳化钨，并且下腔设有倒流翼，防止涡流对阀芯及内件的冲蚀。