閥門在黑水系統中出現的問題

在黑水處理系統中，介質主要為高溫黑水、灰水和渣水，黑水溫度可達到240℃左右，壓差可達到6.0MPa，工況具有高壓差、強沖刷、強腐蝕、介質為固液氣三相流等特點。閥門使用環境惡劣，黑水、灰水及渣水中含有氯離子、硫化氫或磷酸等強腐蝕介質，并含有大量固體顆粒。閥門在使用中不但要承受閥門壓力降引起的高流速煤灰顆粒的沖刷，還要耐受閃蒸溶解的氣蝕、黑水汽化引起的腐蝕。

卡澀和外漏

閥門在開關調節過程中硬質固體顆粒進入閥桿與填料的間隙處，經長期運行后引起顆粒堆積甚至結垢而將閥桿卡住，導致閥桿輸出力不足，引起閥門卡澀。并且填料被硬質固體顆粒破壞后易出現外漏現象。

沖蝕和氣蝕

從黑水液固兩相流經角閥減壓后的流動狀態分析，介質對閥內件主要產生沖蝕和氣蝕破壞。

在節流口處，根據伯努利方程，靜壓能轉變為動能，其流速急劇增加(。夾雜在黑水中的硬質顆粒(SiO2等)以切削、犁溝和刺入的方式對閥內件進行高速沖刷形成沖蝕。

在節流口處靜壓能，若縮截面處的壓力等于或小于該液體入口溫度下的飽和蒸汽壓時部分氣體將氣化，使閥后形成氣、固、液這三相流共存的現象，出現閃蒸，繼而壓力恢復至高于飽和蒸汽壓時氣泡破裂，形成氣蝕使閥內流道的內表面形成蜂窩狀的小孔。

在沖蝕和氣蝕的雙重作用下，閥內件采用一般高硬度的耐磨材料或表面硬化工藝的話，很難滿足工況要求。

內漏

由于多相流中含有高濃度的固體顆粒，在流體的加速作用下，顆粒會持續沖擊固體壁面，導致閥芯和緩沖罐底部區域出現嚴重的磨損，最后造成閥門內漏，密封失效。目前，高壓黑水閥門的壽命僅為4~6個月，且緩沖罐底部的減薄十分嚴重，裝置的運行和檢維修成本很高。

閥體穿孔

在黑水處理系統中，多使用角閥，然而介質在閥腔拐點和出口縮徑處流速高，黑水中的硬質懸浮固體顆粒對閥腔造成嚴重的沖蝕破壞。出口法蘭與管道筒體連接處內壁厚度不均勻，而該結構在鑄造時很容易引起厚度突變，容易產生砂眼和裂紋等缺陷，在該惡劣的工況下，閥體容易出現穿孔。

陶瓷閥門的應用優勢

陶瓷材料優勢

材料硬度

結構陶瓷具有良好的抗磨耗性和較低的動、靜摩擦系數，因為他的結構致密且硬度高，不容易在常溫下發生塑性變形。他的硬度通常都高于工業上的常用合金材料，近年來，陶瓷材料在工業行業得到了廣泛應用。

耐磨性

陶瓷材料突出的優點之一就是耐磨性，將陶瓷作為耐磨材料是耐磨技術的發展趨勢但是陶瓷的抗沖蝕性能不僅與組分及純度有關，也與其制備工藝密切相關。例如：純度為99%的氧化鋁陶瓷的耐磨性比95%~98%的氧化鋁陶瓷高1.5倍，比純度為70%的氧化鋁陶瓷高10倍。因此，在沖蝕磨損條件下選用陶瓷材料時，應選擇高致密度和高純的陶瓷。

有實驗表明，在相同的沖蝕條件下，結構陶瓷的抗沖蝕磨損能力比鎢鉻鈷合金高2~10倍。

材料韌性

陶瓷是脆性材料，彎曲或拉伸時，裂紋一旦產生，易斷裂。陶瓷的高溫力學性能、抗化學侵蝕能力、耐磨性、電絕緣性等均優于金屬材料，但其脆性限制了它的使用。

目前改善陶瓷材料脆性、增加韌性的方法有以下幾種：

通過晶須或纖維增韌；異相彌散強化增韌；氧化鋯相變增韌；顯微結構增韌；表面強化增韌；復合增韌。

耐腐蝕性

材料的腐蝕可以分為化學腐蝕和物理復試，結構陶瓷的耐腐蝕性表現在高溫時不會被氧化，可在高溫下連續工作上小時不會損壞，幾乎可以耐受除氫氟酸以外的無機酸的腐蝕。而且，許多陶瓷材料能夠抵抗熔融金屬的高溫侵蝕，成為熔煉各種金屬材料的坩堝材料。

陶瓷材料的腐蝕行為相對于金屬材料雖然輕得多，因此，在很多惡劣的腐蝕工況中，常常會選用以陶瓷為材料的工業設備。

陶瓷閥門結構優勢

陶瓷球閥

陶瓷球閥的結構與普通金屬球閥相同，但閥球和閥座的材料被結構陶瓷材料所代替。由于陶瓷材料具有良好的*性，陶瓷閥門在腐蝕磨損方面可以替代普通的金屬閥門。閥球與閥座之間密封保證了陶瓷閥門的密封性能。

在高腐蝕和強腐蝕的介質中，閥內件承受的腐蝕和沖擊，將陶瓷材料作為閥內件，就可以很好地避免閥內件的腐蝕與磨損，并且，使得介質不會與閥體直接接觸，有效的延長了閥門的使用壽命。

切斷閥

對于切斷閥，其流道與球芯多為O型，對流體進行開關控制，氣動型陶瓷球閥由限位器、電磁閥、過濾減壓閥、陶瓷球閥、氣路等構成。

進口陶瓷開關球閥，O型球芯與閥座密封面粗造度可以達到小于0.1μm，陶瓷球芯與閥座之間密封等級可以實現高于金屬球閥。另外，陶瓷球芯與閥座有自研磨性，啟閉扭矩小，高抗腐蝕性能等優點。內襯陶瓷流道與閥體之間的金屬部分隔離，針對應用腐蝕性與純度要求高的介質工況等，具有良好的表現。

FZSOY黑水耐磨O型切斷閥產品介紹：

FZSOY黑水耐磨O型切斷閥采用新型系列AT型系列氣動執行器，有雙作用式和單作用式（彈簧復位），齒輪齒條傳動，安全可靠；大口徑閥門采用系列AW型和G型氣動執行器拔叉式傳動，結構合理，輸出扭矩大，有雙作用式和單作用式。

1、齒輪式雙活塞，輸出力矩大，體積小。

2、氣缸選用鋁金材料，重量輕、外形美觀。

3、可在頂部、底部安裝手動操作機構。

4、齒條式連接可調節開啟角度、額定流量。

5、執行器可選帶電訊號反饋指示及各類附件以實現自動化操作。

6、IS05211標準連接為產品的安裝更換提供了方便。

7、兩端調的節螺釘可使標準產品在0°和90°有±4°的可調范圍。確保與閥門的同步精度。

FZSOY黑水耐磨O型切斷閥附件的選項
根據不同控制和要求可選擇下列附件：

切斷型附件：單電控電磁閥、雙電控電磁閥、限位開關回訊器。

調節型附件：電氣定位器、氣動定位器、電氣轉換器。

氣源處理附件：空氣過濾減壓閥、氣源處理三聯件。

手動機構：HVSD手操機構

執行標準

1、設計與制造：GB12237-89、API608、API 6D、JPI 7S-48、BS5351、DIN3357。

2、法蘭尺寸：JB/T74～90（JB74～90）、GB9112～9131、HGJ44～76、SH3406、ANSI B16.5、JIS B2212～2214、NF E29-211、DIN2543。

3、結構長度：GB12221-89、ANSI B16.10、JIS B2002、NF E29-305、DIN3202。
4、檢驗主試驗：JB/T 9092、API 598。

氣動球閥性能規范

氣動球閥安裝尺寸表