日本CKD電磁閥的選擇以及對(duì)溫度的要求

    日本CKD電磁閥的選擇以及對(duì)溫度的要求
    日本CKD電磁閥由于其閥后壓力突然大幅降低，各組分在氣相中的分壓迅速降低，黑水大量汽化，溶解在水中的酸性氣體逸出水面。氣液兩相在分離器中分開(kāi)，氣相為頂部產(chǎn)物，其中易揮發(fā)組分較為富集；液相為底部產(chǎn)物，其中的難揮發(fā)組分獲得增濃。 齊魯煤氣化高壓黑水調(diào)節(jié)閥采用Masoneilan73000系列SWEEP長(zhǎng)彎頸角式閥門(mén)，并在閥座出口配有文丘里擴(kuò)散段。此系列閥門(mén)是Masoneilan公司專門(mén)為黑水、灰水介質(zhì)等含固體雜質(zhì)的控制而設(shè)計(jì)，可防止固體介質(zhì)在閥內(nèi)的淤積。其中，閥體材質(zhì)選用ASTMA351Gr－CF3M不銹鋼；閥桿材質(zhì)選用316L表面噴焊碳化鎢硬質(zhì)合金，保證了閥桿與介質(zhì)接觸部分的抗沖蝕能力；閥芯、閥座以及出口流道選用實(shí)體碳化鎢材料，可地防止介質(zhì)的沖蝕；閥座與文丘里擴(kuò)散段為整體式，閥頭和閥桿連為體，閥門(mén)維修、備件更換簡(jiǎn)便；導(dǎo)向套和較大直徑的閥桿設(shè)計(jì)，對(duì)閥芯穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)性及運(yùn)動(dòng)性都起決定作用，能解決在閃蒸工況時(shí)的閥桿高頻振動(dòng)、噪聲問(wèn)題，還可滿足相應(yīng)較大的執(zhí)行機(jī)構(gòu)推力要求。 此外，為了避免高壓黑水對(duì)高壓閃蒸罐的沖擊，在高壓黑水調(diào)節(jié)閥后設(shè)置角閥筒體，用以減緩高壓黑水及閃蒸氣對(duì)高壓閃蒸罐的沖擊。
    二、日本CKD電磁閥的使用情況
    2.1 運(yùn)行工況及參數(shù)
    Texaco煤氣化黑水閃蒸系統(tǒng)工藝介質(zhì)是來(lái)自氣化爐及洗滌塔產(chǎn)生的黑水，介質(zhì)流中固體懸浮物和濁度較高，且含有Ca2＋、Mg2+、Cl－、S2－、CO32-、NH4+等多種離子，流經(jīng)黑水調(diào)節(jié)閥時(shí)會(huì)對(duì)閥體及閥內(nèi)件產(chǎn)生沖刷腐蝕；加之調(diào)節(jié)閥前后壓差較大，高溫黑水減壓后瞬間會(huì)發(fā)生汽化，流速急劇增大，更加劇了對(duì)閥體、閥內(nèi)件以及相關(guān)附件的沖蝕磨損。表1為齊魯煤氣化黑水閃蒸系統(tǒng)運(yùn)行工藝參數(shù)。
    2.2 日本CKD電磁閥使用狀況
    齊魯煤氣化裝置2008年10月開(kāi)車以來(lái)，高壓黑水調(diào)節(jié)閥故障頻發(fā)，平均使用壽命不足3個(gè)月，且多次發(fā)生因調(diào)節(jié)閥失效導(dǎo)致黑水閃蒸系統(tǒng)臨時(shí)停車處理情況，嚴(yán)重制約煤氣化裝置的穩(wěn)定運(yùn)行；黑水調(diào)節(jié)閥及其相關(guān)附件的泄漏，造成大量黑水外溢，影響煤氣化裝置的現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境。其失效模式主要表現(xiàn)為閥頭及閥座沖蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥功能下降；閥頭與閥桿脫落、斷裂，導(dǎo)致使用失效；閥座擴(kuò)散段抗沖蝕能力差，導(dǎo)致閥體、角閥下游筒體、三通以及筒體底蓋沖蝕泄漏等狀況。
    三、日本CKD電磁閥失效機(jī)理分析
    3.1 氣蝕和閃蒸破壞
    當(dāng)高溫含固黑水通過(guò)調(diào)節(jié)閥節(jié)流口時(shí)，液體的壓力低于當(dāng)時(shí)液體溫度下相應(yīng)的飽和壓力，而且閥門(mén)后的出口壓力仍然低于相應(yīng)的飽和壓力，所以液體通過(guò)調(diào)節(jié)閥節(jié)流口后，部分液體即發(fā)生汽化，產(chǎn)生兩相流，汽泡有時(shí)合并、破裂和產(chǎn)生蒸汽，形成閃蒸。 氣蝕和閃蒸過(guò)程中由于氣泡破裂會(huì)產(chǎn)生極大的沖擊力損傷調(diào)節(jié)閥的閥內(nèi)件、閥體和管線的下游部分，給調(diào)節(jié)閥和管道的內(nèi)表面造成沖蝕，同時(shí)也降低了調(diào)節(jié)閥的流通能力，尤其在高壓差的情況下，*硬度的閥芯、閥座也只能使用很短的時(shí)間；另外，氣蝕和閃蒸還會(huì)帶來(lái)閥芯的振動(dòng)，這種振動(dòng)包括垂直振動(dòng)和水平振動(dòng)，分別來(lái)自流體的垂直撞擊和水平撞擊，造成機(jī)械磨損和破壞，調(diào)節(jié)閥控制不可靠，閥桿折斷。
    (1)日本CKD電磁閥閥體耐壓等、使用溫度范圍和耐腐蝕和材質(zhì)都不應(yīng)低于工藝連接管道材質(zhì)的要求，并應(yīng)優(yōu)選用制造廠定型廠品。般情況選用鑄鋼或鍛鋼閥體。
    (2)日本CKD電磁閥的濕氣體和易燃的流體，不宜選用鑄鐵閥體。
    (3)日本CKD電磁閥環(huán)境溫度低于-20°C的場(chǎng)合不應(yīng)選用鑄鐵閥體。
    (4)日本CKD電磁閥閥內(nèi)件應(yīng)能耐腐蝕、耐流體沖蝕以及耐流體經(jīng)節(jié)流產(chǎn)生空化、閃蒸時(shí)閥內(nèi)件的氣蝕損壞。
    二、日本CKD電磁閥閥內(nèi)件材料選擇
    (1)非腐蝕性流體般選用不銹鋼。
    (2)腐蝕性流體流體應(yīng)根據(jù)流體的種類、濃度、溫度和壓力的不同，以及流體含氧化劑、流速的不同選擇合適的耐腐蝕材料。常用耐腐蝕材料有不銹鋼、20#合金、哈氏合金及鈦鋼。
    (3)對(duì)于流速大、沖刷嚴(yán)重的工況應(yīng)選用耐磨材料。如經(jīng)過(guò)熱處理的9Cr18及17-1pH和具有緊固氧化層、韌質(zhì)及疲勞強(qiáng)度大的鉻鉬鋼、C6X等材料。
    (4)嚴(yán)重磨損場(chǎng)合的材料選擇
    a.出現(xiàn)閃蒸、空化和含有顆粒的流體場(chǎng)合，閥芯、閥座表面進(jìn)行硬化處理。
    b.當(dāng)流體的狀態(tài)（其溫度與壓差座標(biāo)的交點(diǎn)）處于溫度300°C及壓差為1.5Mpa兩點(diǎn)連接線以外的區(qū)域時(shí)，其閥芯、閥座應(yīng)表面進(jìn)行硬化處理。如表面堆焊接司太萊合金。
    三、日本CKD電磁閥閥體材質(zhì)與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系
    (1)灰鑄鐵，適用于工作溫度在-15～200℃之間，公稱壓力PN≤1.6Mpa的低壓閥門(mén)。
    (2)日本CKD電磁閥可鍛鑄鐵，適用于工作溫度在-15～250℃之間，公稱壓力PN≤2.5Mpa的中低壓閥門(mén)。
    (3)球墨鑄鐵，適用于工作溫度在-30～350℃之間，公稱壓力PN≤4.0Mpa的中低壓閥門(mén)。
    (4)碳素鋼（WCA，WCB，WCC），適用于共走溫度在-29~425℃之間的中壓閥門(mén)，其中16Mn、30Mn工作溫度為-40～450℃之間，常用來(lái)代替ASTM A105。
    (5)低溫碳鋼（LCB），適用于工作溫度在-46～3445℃之間的地位閥門(mén)。
    (6)合金鋼（WC6，WC9）,適用于工作溫度在-29～650℃之間的腐蝕性介質(zhì)的高溫高壓閥門(mén)。
    (7)奧氏體不銹鋼，適用于工作溫度為-196～600℃的腐蝕性介質(zhì)的閥門(mén)。
    (8)蒙乃爾合金，主要適用于含氫氟介質(zhì)的閥門(mén)中。
    (9)鑄銅合金，主要適用于工作在溫度在-273~200℃之間的氧氣管路用閥門(mén)中。