亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        黑水調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)與應(yīng)用

        2021-11-10 02:22:14母文豪
        氮肥與合成氣 2021年11期
        關(guān)鍵詞:調(diào)節(jié)閥

        付 豪,母文豪

        (1.艾坦姆流體控制技術(shù)(北京)有限公司, 北京 101300;2.艾坦姆流體控制技術(shù)(山東)有限公司, 山東濟(jì)寧 272000)

        在煤制甲醇、煤制乙烯、煤制合成氨等領(lǐng)域,水煤漿氣化工藝促進(jìn)了煤化工產(chǎn)業(yè)的量產(chǎn)化、經(jīng)濟(jì)化。在水煤漿氣化工藝中,除了閃蒸罐作為合成轉(zhuǎn)換的核心裝置外,氣化爐與洗滌塔內(nèi)的黑水調(diào)節(jié)閥也是不可缺少的組成部分。黑水調(diào)節(jié)閥的長期穩(wěn)定運(yùn)行影響整體裝置的持續(xù)生產(chǎn),但在嚴(yán)苛工況下,黑水調(diào)節(jié)閥使用壽命極短[1]。

        1 黑水工況分析

        黑水閃蒸系統(tǒng)承接來自氣化爐、洗滌塔、閃蒸罐的流體、液位調(diào)節(jié)任務(wù)[2-3]。

        黑水是水煤漿氣化過程中產(chǎn)生的伴生產(chǎn)物,需要對其進(jìn)行回收提純與二次利用[4]。

        黑水典型的介質(zhì)為固液兩相流,其中,固相質(zhì)量濃度可高達(dá)3 000 mg/L。伴隨多次回收沉降,固體顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%以上,且顆粒直徑與形狀不均勻[4]。

        根據(jù)節(jié)流原理,當(dāng)介質(zhì)流過調(diào)節(jié)閥內(nèi)部縮流斷面,壓力回升不超過入口溫度下的飽和蒸氣壓時,流體介質(zhì)將會繼續(xù)汽化,在調(diào)節(jié)閥出口形成氣液共存的現(xiàn)象,即閃蒸。由于黑水調(diào)節(jié)閥的主要作用就是對介質(zhì)進(jìn)行減壓調(diào)節(jié),這必然會發(fā)生閃蒸現(xiàn)象,汽化后的黑水流體體積急劇膨脹,與流入調(diào)節(jié)閥前的黑水形成了固液氣三相流。

        (6)花崗巖類殘坡積物:在北西部徐家老屋及胡公山一帶分布,地貌類型為低山區(qū),主要出露石英正長斑巖、二長花崗巖、角閃二長巖等。淀積層一般呈酸性,風(fēng)化后一般成粗骨土,土質(zhì)疏松,砂礫含量大。

        2 黑水工況產(chǎn)生的危害

        固液氣三相流伴隨高壓差、高流速、強(qiáng)腐蝕、強(qiáng)沖擊,黑水調(diào)節(jié)閥的工況可謂是極其惡劣。

        2.1 固相方面

        由于固相含量高、顆粒硬度大,在高壓差、高流速的條件下,固體顆粒成為調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)的首要難點(diǎn)。首先,高速沖擊下的固體顆粒會撞擊流體通路上阻礙前進(jìn)的零件,比如閥芯、閥座、閥桿等。這部分起調(diào)節(jié)功能的零件由于其加工材料、原材料二次處理的方式、抵抗沖擊的結(jié)構(gòu),導(dǎo)致在其表面產(chǎn)生凹坑、刮傷、裂紋。這些因固體顆粒沖擊造成的缺陷,會隨著液體閃蒸、空化的影響,再次侵蝕零件,直至零件破碎、彎曲、折斷。

        其次,固體顆粒經(jīng)過管道內(nèi)壁、閥體內(nèi)腔時,由于阻塞流或者管道轉(zhuǎn)彎、閥腔轉(zhuǎn)向過程中突然改變方向,固體顆粒伴隨液體在慣性作用下,沖擊內(nèi)壁,造成管道和閥體刮傷、劃痕、異響。方向的改變也會影響局部介質(zhì)的流速,產(chǎn)生渦流、湍流,造成管道、閥腔產(chǎn)生振動、噪聲。

        再次,固體顆粒產(chǎn)生沉降問題。固體顆粒細(xì)小,極易發(fā)生沉降、結(jié)垢現(xiàn)象,易堆積在調(diào)節(jié)閥內(nèi)腔死角,以及閥芯、閥座、閥桿表面,特別是用于穩(wěn)定閥桿、減少震動的閥桿導(dǎo)向區(qū)域。為保證閥桿與導(dǎo)向的穩(wěn)定,兩者的間隙不會留太大,同時閥桿會隨閥門啟閉上下運(yùn)動,必然會將固體顆粒帶到閥桿與導(dǎo)向之間的間隙中,這就會導(dǎo)致閥桿與導(dǎo)向卡死,加劇閥桿與導(dǎo)向表面的磨損,最終影響閥桿的穩(wěn)定作用。同時,也會因?yàn)閷?dǎo)向穩(wěn)定作用的減弱,使得閥芯在液體沖擊下產(chǎn)生振動,與閥座產(chǎn)生碰撞,造成閥芯與閥座的二次傷害。由于閥桿表面的磨損與刮傷,也會影響調(diào)節(jié)閥上部填料與閥桿密封的效果,造成黑水外漏、有毒氣體逸散等嚴(yán)重事故。

        2.2 液相方面

        由于黑水閃蒸系統(tǒng)中,調(diào)節(jié)閥面對的是高壓差工況,因此黑水液相是檢驗(yàn)調(diào)節(jié)閥強(qiáng)度的重要組成部分。由于在高壓差工況下,為了減少閥門啟閉,在閥腔內(nèi)設(shè)置用于平衡閥芯與閥桿上下兩側(cè)壓力的平衡區(qū)。液體在高壓作用下,會沖擊調(diào)節(jié)閥腔內(nèi)部的平衡區(qū)域,流道形狀若不能對流體產(chǎn)生疏導(dǎo)、轉(zhuǎn)向、減速作用,則會加大閥腔內(nèi)隔板的壓力承載,導(dǎo)致閥腔出現(xiàn)裂紋、貫通等現(xiàn)象。

        同時,黑水液體的沖擊也會直接影響閥內(nèi)零件的強(qiáng)度,導(dǎo)致閥內(nèi)零件產(chǎn)生振動、磨損、彎曲,從而降低閥門穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)精度、安全性。

        2.3 氣相方面

        黑水調(diào)節(jié)閥面臨高壓差工況,閃蒸與空化無法避免。汽化后的黑水流體體積急劇膨脹,對閥芯表面、閥座密封面、閥門出口處的文丘里擴(kuò)口延伸管或管道產(chǎn)生沖擊,甚至造成零件表面破碎與管道破損。同時,也會導(dǎo)致管道及下游工藝設(shè)備管口產(chǎn)生振動。

        固液氣三相流混合工況,使得黑水調(diào)節(jié)閥的使用壽命非常短,僅為1~3個月。設(shè)計(jì)者的能力是調(diào)節(jié)閥使用壽命的關(guān)鍵,下文將對各種問題提出指導(dǎo)性的解決方法。

        3 解決方案

        3.1 調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)類型

        (a) 直通式

        (b) 角式圖1 調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)模型

        在對黑水進(jìn)行調(diào)節(jié)時直通式調(diào)節(jié)閥需要進(jìn)行2次急轉(zhuǎn)向,并且固體顆粒易沉降在管道與轉(zhuǎn)向處底部。而具有平滑轉(zhuǎn)向、不易沉降的角式,其結(jié)構(gòu)能夠很好地引導(dǎo)介質(zhì)流動。閥門打開時,介質(zhì)幾乎不受任何阻力就可以流出調(diào)節(jié)閥,最大限度減少介質(zhì)對調(diào)節(jié)閥的沖擊。

        3.2 固體顆粒沖擊零件

        閥內(nèi)零件直接暴露在流體通路中,固體顆粒直接沖擊作用下,大幅降低零件的使用壽命,見圖2。

        圖2 優(yōu)化前沖擊示例

        3.2.1 強(qiáng)化零件

        零件的材料材質(zhì)及結(jié)構(gòu)尺寸決定了其使用壽命。加粗調(diào)節(jié)閥閥桿,并在關(guān)鍵沖擊點(diǎn)噴涂硬質(zhì)合金,以提升零件的使用壽命。

        3.2.2 優(yōu)化介質(zhì)流動

        對介質(zhì)流動進(jìn)行疏導(dǎo),或者對零件的流動結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,避免零件直接承受沖擊,見圖3。

        圖3 優(yōu)化后沖擊示例

        在流體進(jìn)入閥芯之前,通過流道彎曲將其引導(dǎo)至與閥芯形成一定角度,大幅弱化對閥芯徑向的沖擊,同時也可減少震動,保證閥門穩(wěn)定運(yùn)行。閥內(nèi)零件可具有一定角度、弧度,減少突起、臺階凹槽等可能影響流體流動并加劇沖蝕的結(jié)構(gòu)。

        3.3 固體顆粒沉積

        細(xì)小的固體顆粒易堆積在調(diào)節(jié)閥內(nèi)腔死角或結(jié)痂在閥芯、閥座、閥桿表面,導(dǎo)致流通受阻,見圖4。

        圖4 優(yōu)化前沉積示例

        3.3.1 減少沉積位置

        將閥腔與零件設(shè)計(jì)成與液體流向一致的結(jié)構(gòu),與閥腔路徑形成整體的流線型,主動減少閥腔的靜態(tài)死角、零件易沉積的臺階等結(jié)構(gòu)。流體在流動過程中可自發(fā)地將固體顆粒帶出閥腔內(nèi)部(見圖5),有助于減少固體顆粒沉積,改善閥腔結(jié)構(gòu)的流通能力。

        圖5 優(yōu)化后沉積示例

        3.3.2 疏導(dǎo)沉積

        在溫度、溶質(zhì)、壓力等因素下,固體顆粒會附著于閥腔與零件表面,需要對閥腔結(jié)構(gòu)與零件表面設(shè)置靜態(tài)疏導(dǎo)結(jié)構(gòu)。閥腔內(nèi)部易沉積位置設(shè)計(jì)排污口,通過曲面、傾斜、凹坑等結(jié)構(gòu),利用重力引導(dǎo)固體顆粒向排污口聚集,也可以利用流體沖刷沉積位置以達(dá)到輔助清理的作用(見圖6)。

        圖6 優(yōu)化后沉積疏導(dǎo)示例

        在零件表面,用溝槽、環(huán)槽等結(jié)構(gòu)引導(dǎo)附著的固體顆粒,防止過渡配合導(dǎo)致固體顆粒的侵入而卡死,見圖7。

        圖7 零件優(yōu)化后沉積疏導(dǎo)示例

        對于需要小配合的導(dǎo)向部分來說,固體顆粒附著與配合表面無法避免,可以選擇螺旋環(huán)槽+豎直溝槽將部分附著與配合表面的固體顆粒掛下,已經(jīng)進(jìn)入配合表面的固體顆粒受液體沖刷及重力作用下順環(huán)槽排出,減少故障卡死幾率。環(huán)槽和溝槽形狀可與流體通路配合以輔助排出固體顆粒。

        3.4 液體腐蝕

        在設(shè)計(jì)黑水調(diào)節(jié)閥時,應(yīng)充分考慮流體介質(zhì)的腐蝕性與固體顆粒的沖刷性。

        對于運(yùn)輸作用大于承壓作用的基礎(chǔ)管道,可使用含碳量較低的耐腐蝕碳鋼或不銹鋼材質(zhì),其中易沖刷的重點(diǎn)部位如彎頭、變徑法蘭處使用不銹鋼基底并堆焊或噴涂的方式加強(qiáng)管道的耐沖刷與耐腐蝕性能。

        對于承壓作用大于調(diào)節(jié)作用的黑水調(diào)節(jié)閥,可使用抗腐蝕、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高的奧氏體不銹鋼或者雙相不銹鋼材質(zhì),其中在流體轉(zhuǎn)向、密封等主要沖刷點(diǎn)增加局部厚度,保證腐蝕余量,提高可靠性。

        3.5 液體沖擊

        黑水介質(zhì)的主體是流體,因此閥腔內(nèi)部流道的形狀、結(jié)構(gòu)影響閥體的壓力恢復(fù)系數(shù),是保證閥體穩(wěn)定性與安全性的關(guān)鍵。

        不合理的流道設(shè)計(jì)(見圖8)會使內(nèi)墻部分隔板承受不必要的沖擊,流道內(nèi)部轉(zhuǎn)向僵硬;過渡部分中無用的溝槽會使流體在流動過程處于紊亂的狀態(tài),導(dǎo)致閥腔內(nèi)部產(chǎn)生渦流和紊流,沖擊閥芯、閥腔,引起震動。

        圖8 優(yōu)化前液體沖擊、渦流示例

        參考固體顆粒沉積的位置,改善流道的流暢程度,讓液體沒有阻礙地流出閥體是流道設(shè)計(jì)的重點(diǎn)??稍黾恿鞯阑亓?、分流能力,讓閥體內(nèi)腔能夠均勻承載液體壓力,并減少閥芯單側(cè)的壓力,有助于穩(wěn)定閥芯(見圖9)。

        圖9 優(yōu)化后液體沖擊、渦流示例

        3.6 應(yīng)對空化和閃蒸

        黑水調(diào)節(jié)閥在閥門出口處需要應(yīng)對高壓差帶來的液體汽化以及體積膨脹所造成的空化效果,會對閥座出口及下游管道產(chǎn)生嚴(yán)重沖刷。此時結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)能夠起到的作用比較有限,只能考慮其他的方法改善出口條件。

        目前可行的方法是在內(nèi)部閥座出口處加裝文丘里擴(kuò)徑管,加長文丘里擴(kuò)徑長度,將空化現(xiàn)象控制在高強(qiáng)度的文丘里管內(nèi),保護(hù)下游管道及設(shè)備。

        由于閃蒸無法避免,可以通過噴涂或通體硬質(zhì)合金增強(qiáng)閥座、閥芯、文丘里管處局部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。另外,可以在文丘里管后加裝大口徑緩沖罐,以及在下游管道加厚或者堆焊、噴涂硬質(zhì)合金等耐磨材料。

        應(yīng)在鋪設(shè)管線階段前考慮黑水調(diào)節(jié)閥出口處的高頻振動與噪聲帶來的影響,需增強(qiáng)管道支撐設(shè)計(jì)及防震措施。

        4 結(jié)語

        黑水調(diào)節(jié)閥作為煤化工設(shè)計(jì)中苛刻工況的代表,考驗(yàn)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)水平與經(jīng)驗(yàn)。設(shè)計(jì)者需要從成本、效果、使用3個方向?qū)ふ移胶恻c(diǎn),為閥門的“長治久安”打下良好的基礎(chǔ)。

        猜你喜歡
        調(diào)節(jié)閥
        重慶川儀調(diào)節(jié)閥有限公司
        重慶川儀調(diào)節(jié)閥有限公司
        重慶川儀調(diào)節(jié)閥有限公司
        重慶川儀調(diào)節(jié)閥有限公司
        重慶川儀調(diào)節(jié)閥有限公司
        重慶川儀調(diào)節(jié)閥有限公司
        重慶川儀調(diào)節(jié)閥有限公司
        重慶川儀調(diào)節(jié)閥有限公司
        重慶川儀調(diào)節(jié)閥有限公司
        一種調(diào)節(jié)閥口徑計(jì)算的方法
        亚洲一区二区国产激情| 色系免费一区二区三区| 日本变态网址中国字幕| 日本精品一区二区三区在线观看 | 国产麻豆精品精东影业av网站| 欲色天天网综合久久| 久久精品国产亚洲黑森林| 日韩精品极品免费在线视频| 久久久99精品成人片| 欧美日韩中文国产一区发布| 亚洲激情人体艺术视频| 亚洲狠狠久久五月婷婷| 高潮毛片无遮挡高清视频播放| 精品无码一区二区三区亚洲桃色 | 午夜亚洲国产精品福利| 中文字幕日韩精品永久在线| 亚洲av无码乱码在线观看性色| 久久久久亚洲av无码专区| 亚洲在战AV极品无码| 99久久精品人妻少妇一| 国产福利视频一区二区| 久久久久这里只有精品网| 杨幂二区三区免费视频| 久久久国产精品123| 777午夜精品免费观看| 亚洲欧美在线观看一区二区| 丰满人妻一区二区三区52| 亚洲va久久久噜噜噜久久天堂| 嫖妓丰满肥熟妇在线精品| 色窝窝手在线视频| 亚洲国产天堂久久综合网| 亚洲精品无码国产| 91白浆在线视频| 少妇太爽高潮在线播放| 成人在线免费电影| 亚洲成a人片在线观看久| 成年人视频在线播放麻豆| 亚洲av无码一区二区三区天堂| 亚洲精品久久久久久动漫| 国产精品久久一区性色a| 亚洲免费国产中文字幕久久久|