汉德角型黑水调节阀研发
发布时间：2016-02-03 11:32:19浏览量：
一、黑水调节阀研发背景
1.刚需
目前我国现代煤化工产业发展呈现出产业规模快速增长、示范工程取得积极进展、产业集中度明显提升、关键技术和装备研发实现新突破等特点，煤化工“十三五”将加快转型升级建立环境友好、综合发展、高效节能的新型煤化工产业。而现阶段国内煤化工企业将近200家，保守估计气化炉也有400多，平均一炉8台阀门（一备一用），现阶段煤化工关键阀门进口价格约大几十万，整个市场至少50亿以上，市场前景可观。
2.痛点
我国阀门行业近几十年突飞猛进，技术工艺上大大提升，但在煤化工黑水阀门自主研发这一块长期受限于国外垄断、巨头长期的技术封锁，中国高端智能装备一度难以实现突破、核心装备一度依赖国外进口。而且进口阀门价格昂贵，使用质保最多半年，维护难，服务不及时，供货周期三个月以上，难以保证和谐生产。而国产化阀门技术工艺还不太成熟，还处于磨合期，但以其综合性价比国产使用率近年来还是比较高。
3.高频
煤化工行业阀门在实际使用中由于长期在进出口压差很大的气、液、固三相流介质中使用，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，武汉汉德阀门股份有限公司研发汉德角型黑水调节阀以攻克煤化工关键阀门国产化难题。
二、黑水调节阀工艺要求
在煤化工气化装置中，气化炉底到气化高温热水器设置1台黑水液位调节阀，洗涤塔底部到高温热水器设置2台黑水调节阀，黑水调节阀门布置如图。
1.这些调节阀工作温度较高，压降大，灰渣含量也最高，应能够耐受通过阀门压力降引起的高流速，还要耐受闪蒸溶解气的气蚀、水的汽化和煤灰颗粒引起的腐蚀及磨蚀。尤其是在第一级闪蒸，黑水从高压经过闪蒸阀直接降到中低压，由于闪蒸出大量工艺蒸汽，物料流过闪蒸阀节流元件的速度非常高，导致磨损会比较严重。
2.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。
3.过去是将第一级闪蒸阀分解为两个串连的减压调节阀，这样把每一台阀的前后压差降低50%，经过每台阀闪蒸出来的工艺蒸汽量相应减小，闪蒸阀磨损的情况得到较大改观。黑水调节阀推荐为角阀，阀芯阀座材质要求用硬质合金（WC）堆焊或更好的金属硬化工艺，为防止闪蒸对阀门造成的破坏，出口配套锥形管。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。
煤化工系统工艺选择殊种类的单座角型调节阀，由于介质含有大量固体颗粒的原因套筒阀加刮刀是最理想的自清洁阀门，这样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，减少冲刷，从而设计了汉德角型黑水调节阀。
三、黑水调节阀结构特性
1、从材料和工艺上抗冲刷，耐腐蚀。阀座、阀芯采用碳化钨整体烧结，扩散段、内腔全衬碳化 钨，从材料、工艺上确保了阀座、阀芯的硬度而抗冲刷，且提高了阀门耐腐性能。
2、结构上防冲刷。采用诸多学者（注）在煤化工专用控制阀多相流流场 特性研究的最新成果，阀内设置导流翼，流道大圆弧平滑过渡，流阻力极小，适合 高流速介质。从而在结构上最大限度防止了介质对阀内件及阀腔的冲刷。
3、结构上防闪蒸、汽蚀。出节流口（阀座）的流道横截面积由聚变改 为渐变，有效避免了闪蒸或汽蚀。
4、有自清洁、防转动功能。下导向装置末端的刮刀式、下定位、下 防转独特设计，阀杆具有自清洁和防转动功能。
5、抗高频振动，噪音低。导向装置大幅度下移，最大限度克服高频振 动，从而有效降低噪音。
四、黑水调节阀结构材质
五、黑水调节阀技术参数
六、结束语
汉德角型黑水调节阀已成功应用在煤化工工艺系统上，它改变了传统调节阀阀座与阀体的安装方式，缩短了供货周期提高生产效率等。与传统的调节阀理念有着非常大的创新，解决了煤化工系统阀门耐高腐蚀、耐高冲刷和耐高温的难题，保证了煤化工工艺系统的需要，节约了生产成本。汉德角型黑水调节阀在其他苛刻工况领域也将有广泛的应用前景，并会产生良好的经济效益和社会效益。
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1.刚需
目前我国现代煤化工产业发展呈现出产业规模快速增长、示范工程取得积极进展、产业集中度明显提升、关键技术和装备研发实现新突破等特点，煤化工“十三五”将加快转型升级建立环境友好、综合发展、高效节能的新型煤化工产业。而现阶段国内煤化工企业将近200家，保守估计气化炉也有400多，平均一炉8台阀门（一备一用），现阶段煤化工关键阀门进口价格约大几十万，整个市场至少50亿以上，市场前景可观。
2.痛点
我国阀门行业近几十年突飞猛进，技术工艺上大大提升，但在煤化工黑水阀门自主研发这一块长期受限于国外垄断、巨头长期的技术封锁，中国高端智能装备一度难以实现突破、核心装备一度依赖国外进口。而且进口阀门价格昂贵，使用质保最多半年，维护难，服务不及时，供货周期三个月以上，难以保证和谐生产。而国产化阀门技术工艺还不太成熟，还处于磨合期，但以其综合性价比国产使用率近年来还是比较高。
3.高频
煤化工行业阀门在实际使用中由于长期在进出口压差很大的气、液、固三相流介质中使用，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，武汉汉德阀门股份有限公司研发汉德角型黑水调节阀以攻克煤化工关键阀门国产化难题。
二、黑水调节阀工艺要求
在煤化工气化装置中，气化炉底到气化高温热水器设置1台黑水液位调节阀，洗涤塔底部到高温热水器设置2台黑水调节阀，黑水调节阀门布置如图。
1.这些调节阀工作温度较高，压降大，灰渣含量也最高，应能够耐受通过阀门压力降引起的高流速，还要耐受闪蒸溶解气的气蚀、水的汽化和煤灰颗粒引起的腐蚀及磨蚀。尤其是在第一级闪蒸，黑水从高压经过闪蒸阀直接降到中低压，由于闪蒸出大量工艺蒸汽，物料流过闪蒸阀节流元件的速度非常高，导致磨损会比较严重。
2.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。
3.过去是将第一级闪蒸阀分解为两个串连的减压调节阀，这样把每一台阀的前后压差降低50%，经过每台阀闪蒸出来的工艺蒸汽量相应减小，闪蒸阀磨损的情况得到较大改观。黑水调节阀推荐为角阀，阀芯阀座材质要求用硬质合金（WC）堆焊或更好的金属硬化工艺，为防止闪蒸对阀门造成的破坏，出口配套锥形管。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。
煤化工系统工艺选择殊种类的单座角型调节阀，由于介质含有大量固体颗粒的原因套筒阀加刮刀是最理想的自清洁阀门，这样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，减少冲刷，从而设计了汉德角型黑水调节阀。
三、黑水调节阀结构特性
1、从材料和工艺上抗冲刷，耐腐蚀。阀座、阀芯采用碳化钨整体烧结，扩散段、内腔全衬碳化 钨，从材料、工艺上确保了阀座、阀芯的硬度而抗冲刷，且提高了阀门耐腐性能。
2、结构上防冲刷。采用诸多学者（注）在煤化工专用控制阀多相流流场 特性研究的最新成果，阀内设置导流翼，流道大圆弧平滑过渡，流阻力极小，适合 高流速介质。从而在结构上最大限度防止了介质对阀内件及阀腔的冲刷。
3、结构上防闪蒸、汽蚀。出节流口（阀座）的流道横截面积由聚变改 为渐变，有效避免了闪蒸或汽蚀。
4、有自清洁、防转动功能。下导向装置末端的刮刀式、下定位、下 防转独特设计，阀杆具有自清洁和防转动功能。
5、抗高频振动，噪音低。导向装置大幅度下移，最大限度克服高频振 动，从而有效降低噪音。
四、黑水调节阀结构材质
| 1 | 阀体/Body | lnconel625，CF8(M)，CF3(M) |
| 2 | 阀座/ Seat | 316+WC |
| 3 | 阀芯/ Spool | 316+WC |
| 4 | 阀杆/ stem | 316+HF/THSP |
| 5 | 阀盖/ bonnet | lnconel625\CF8(M),CF3(M) |
| 6 | 变径法兰/Variable diameter Flange | 316 |
| 7 | 填料/ Packing | 石墨石棉纯/四氟 |
| 8 | 导向套/ Guide sleeve | 316 |
| 9 | 执行机构/ actuator | 气缸或膜头、电动装置 |
| 10 | 清洗装置/ Cleaning device | WC |
| 11 | 上扩散段/ | 316+WC |
| Upper diffusion section | ||
| 12 | 下扩散段/ | 316+WC |
| Lower diffusion section |
五、黑水调节阀技术参数
| 1 | 公称通径 | DN25—DN500 |
| 2 | 压力等级 | PN20— PN420 |
| 3 | 适用介质 | 煤浆、黑水、灰水等 |
| 4 | 适用温度 | -40℃—568℃ |
| 5 | 泄漏等级 | ANSI CLASS IV V VI 级 |
| 6 | 连接方式 | 法兰 |
| 7 | 结构形式 | 角式 |
| 8 | 驱动方式 | 气动、电动 |
| 9 | 流量特性 | 线性、等百分比 |
| 10 | 执行机构 | 气缸活塞 |
| 11 | 附件 | 减压阀、过滤器、定位器、气源放大器、 气锁阀、快速排气阀 |
| 12 | 定位器性能 | 定位器防爆级别Exd II CT4 Exd II CT6;防护级别 IP65 |
| 13 | 可调比 | 50:1 |
| 14 | 内件材料 | 碳化钨 |
六、结束语
汉德角型黑水调节阀已成功应用在煤化工工艺系统上，它改变了传统调节阀阀座与阀体的安装方式，缩短了供货周期提高生产效率等。与传统的调节阀理念有着非常大的创新，解决了煤化工系统阀门耐高腐蚀、耐高冲刷和耐高温的难题，保证了煤化工工艺系统的需要，节约了生产成本。汉德角型黑水调节阀在其他苛刻工况领域也将有广泛的应用前景，并会产生良好的经济效益和社会效益。
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汉德黑水调节阀 角型黑水调节阀 文丘里黑水调节阀 灰水阀 灰水控制阀
