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調(diào)節(jié)閥在煤化工行業(yè)的應(yīng)用及工藝要求
煤化工是一個(gè)以煤為原材料,通過化學(xué)加工的方法將煤轉(zhuǎn)化成固體、液體和氣體燃料及其他化學(xué)品的行業(yè),F(xiàn)代煤化工主要包括煤制油、二甲醚、煤制烯烴、煤制乙二醇、煤制天然氣等有機(jī)原料。以其產(chǎn)業(yè)鏈且資源轉(zhuǎn)化率較高的特性成為現(xiàn)代煤化工發(fā)展的主流趨勢。
為滿足我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要,研制開發(fā)大型煤化工成套設(shè)備已是國家重大技術(shù)裝備戰(zhàn)略任務(wù)之一,同時(shí)配套設(shè)備國產(chǎn)化工作也成為其重點(diǎn)任務(wù)。其中,作為煤化工中的核心應(yīng)用部件———調(diào)節(jié)閥,其使用環(huán)境十分嚴(yán)苛,調(diào)節(jié)閥內(nèi)通常流通著由氣、液、固組成的多相流,并且在高溫、高壓、高腐蝕的環(huán)境下進(jìn)行工作。其中流體介質(zhì)黑水、渣水及灰水含有氯離子、氨、鉀鹽、硫化氫或磷酸等強(qiáng)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(qiáng)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(xì)槽,形成侵蝕,同時(shí)有阻塞流發(fā)生,高速流體產(chǎn)生閃蒸或空化。
目前大型煤化工的關(guān)鍵閥門,如煤粉進(jìn)料閥、鎖渣閥、高壓氧氣切斷閥和氮塞球閥、高壓氧氣調(diào)節(jié)閥、高壓黑水和灰水切斷閥、高壓黑水閃蒸閥等大部分還依賴進(jìn)口。其核心特種閥門:黑水調(diào)節(jié)閥,在煤氣化應(yīng)用中氣化爐底到氣化高溫?zé)崴髟O(shè)置1臺黑水液位調(diào)節(jié)閥,洗滌塔底部到高溫?zé)崴髟O(shè)置2臺黑水調(diào)節(jié)閥。因?yàn)楣r惡劣,導(dǎo)致閥門的壽命都較短,傳統(tǒng)的工藝管線上主要采用進(jìn)口的結(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(gè)月,而國內(nèi)產(chǎn)品僅僅使用半個(gè)月左右。受此影響,裝置運(yùn)行需要頻繁地更換閥門,既浪費(fèi)工時(shí)又加大了生產(chǎn)成本。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,煤化工工藝的不斷創(chuàng)新,其裝置也向高參數(shù)、大型化方向發(fā)展。與此同時(shí)我國閥門行業(yè)通過積極自主創(chuàng)新,消化吸收引進(jìn)技術(shù)和技術(shù)改造,研發(fā)能力、工藝裝備、產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造水平和產(chǎn)品質(zhì)量都有明顯提高,加之新型材料工藝的不斷出現(xiàn),在國家重大技術(shù)裝備國產(chǎn)化,如核電、火電、石油、煤化工、天然氣長輸管線等均取得了豐碩的成果。
在煤化工氣化裝置中,氣化爐底到氣化高溫?zé)崴髟O(shè)置1臺黑水液位調(diào)節(jié)閥,洗滌塔底部到高溫?zé)崴髟O(shè)置2臺黑水調(diào)節(jié)閥。
1、這些調(diào)節(jié)閥工作溫度較高,壓降大,灰渣含量也zui高,應(yīng)能夠耐受通過閥門壓力降引起的高流速,還要耐受閃蒸溶解氣的氣蝕、水的汽化和煤灰顆粒引起的腐蝕及磨蝕。尤其是在*級閃蒸,黑水從高壓經(jīng)過閃蒸閥直接降到中低壓,由于閃蒸出大量工藝蒸汽,物料流過閃蒸閥節(jié)流元件的速度非常高,導(dǎo)致磨損會比較嚴(yán)重。
2、黑水、渣水及灰水含有氯離子、氨、鉀鹽、硫化氫或磷酸等強(qiáng)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(qiáng)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(xì)槽,形成侵蝕,同時(shí)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(qiáng)力破壞,形成氣蝕。
3、過去是將*級閃蒸閥分解為兩個(gè)串連的減壓調(diào)節(jié)閥,這樣把每一臺閥的前后壓差降低50%,經(jīng)過每臺閥閃蒸出來的工藝蒸汽量相應(yīng)減小,閃蒸閥磨損的情況得到較大改觀。黑水調(diào)節(jié)閥推薦為角閥,閥芯閥座材質(zhì)要求用硬質(zhì)合金(WC)堆焊或更好的金屬硬化工藝,為防止閃蒸對閥門造成的破壞,出口配套錐形管。傳統(tǒng)的工藝管線上主要采用進(jìn)口的結(jié)構(gòu)形式為偏心旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)閥,其結(jié)構(gòu)耐腐蝕、耐高溫性能好,但是耐沖刷性能差。