高中壓閥門廠家北高科集團技術部整理，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)設備上的高中壓閥門使用工況苛刻，流體介質主要為高溫的黑水、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，并且高中壓閥門前后壓差大。在節(jié)流口，流體介質混雜著硬質顆粒高速流動，具有強大的動能，高中壓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。介質在閥腔內的聚泡爆裂過程，會釋放很大的能量，對閥體內部及節(jié)流元件等零件產(chǎn)生強力破壞，形成氣蝕。對于高中壓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構形式為偏心旋轉高中壓閘閥，其結構耐腐蝕、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高中壓閥門，既浪費工時又加大了生產(chǎn)成本。為此研制開發(fā)了文丘里黑水高中壓閘閥（黑水高中壓閘閥產(chǎn)品專利號：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 黑水、渣水、灰水等

流量特性 等百分比

泄漏等級 ANSIB104IV

可調比 50

內件材料 特殊碳化鎢整體燒結

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高中壓閘閥，雖然能夠滿足工藝要求，但是偏心旋轉高中壓閘閥的結構型式?jīng)Q定其耐沖刷能力差。傳統(tǒng)的單座高中壓閥門允許前后壓差小，無法滿足壓差要求。如果是清潔介質，套筒閥將是最理想的高中壓閥門，但是由于介質含有大量固體顆粒的原因無法使用。最終確定特殊種類的單座角式高中壓閘閥，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高中壓閥門，設計了特殊種類的文丘里黑水高中壓閘閥。

4 結構性能

4.1 閥體

閥體不僅是高中壓閥門主要承壓件，也是所有零件連接安裝的核心零件，并決定著高中壓閥門的結構及性能。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閥體上腔介質不直接流過，僅通過平衡孔對流，不僅介質顆粒減少，而且在靠近上閥蓋與閥體的上腔空間，會形成介質死區(qū)，顆粒介質無法流入填料函內，從而保證高中壓閥門無外泄漏，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件的沖蝕。

4.2 閥芯、閥桿、導向套

閥芯是調節(jié)流量的關鍵件，也是沖蝕最嚴重的零件之一，對閥芯結構及材料的選擇決定了高中壓閥門的性能。而導向套的設計，對閥芯穩(wěn)定性、調節(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、噪聲及調節(jié)性能不好問題。在導向套內孔設有凹槽，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)閥座安裝完全不同，其優(yōu)點是在現(xiàn)場只需將變徑法蘭拆下，即可對高中壓閥門進行在線維護。煤化工系統(tǒng)中流體介質對閥芯、閥座及介質出口部位的沖刷和腐蝕特別嚴重，此設計保證了高中壓閥門關鍵節(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后鑲嵌至不銹鋼基材上，在調節(jié)過程中閥芯、閥座承受的沖蝕最大，所以通過采用整體特殊碳化鎢合金材料來抵御介質的沖蝕。鑲嵌式結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孔均采用噴涂碳化鎢，保證了閥座組件的整體性能。

介質在流經(jīng)閥座時有阻塞流發(fā)生，高速流體產(chǎn)生閃蒸、空化，介質在閥腔內的聚泡爆裂過程，會釋放很大的能量，對閥體內部及節(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，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 結語

文丘里黑水高中壓閘閥已成功應用在煤化工工藝系統(tǒng)上，它改變了傳統(tǒng)高中壓閘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)的高中壓閘閥理念有著非常大的創(chuàng)新，解決了煤化工系統(tǒng)高中壓閥門耐高腐蝕、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。文丘里黑水高中壓閘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。