高压灰水泵调节阀损蚀原因有哪些？

在多喷嘴对置式水煤浆气化装置生产操作过程中,高压灰水泵调节阀起着重要作用,由于其处于高温、高压差、冲刷、腐蚀的工况下,因而对调节阀的性能要求十分苛刻,调节阀选型正确与否直接关系到气化装置能否稳定运行。

灰水泵渣水处理系统工艺流程

来自气化炉洗涤冷却室、旋风分离器及水洗塔底部的黑水经减压后送入蒸发热水塔下部蒸发室进行闪蒸,一部分水蒸发为蒸汽,连同少量溶解气体一起进入蒸发热水塔上部热水室。灰水泵来的低压灰水、变换系统来的低温变换冷凝液及脱氧槽来的脱氧水与闪蒸汽直接接触,经加热后,流入高温热水罐,经高温热水泵加压后送入水洗塔中部。热水室未冷凝的蒸汽经换热、冷凝、分离后,气相送火炬放空,冷凝液进入灰水槽或沉降槽。在蒸发热水塔被浓缩的黑水经液位调节阀调节后,依次送至低压闪蒸罐和真空闪蒸罐进一步浓缩。浓缩后的黑水送至沉降槽沉降,相对干净的灰水溢流至灰水槽,部分返回系统重复利用,部分送至废水处理站。

高压灰水泵调节阀损蚀原因分析

高压灰水调节阀运行工况及存在问题经闪蒸汽加热后的热水约为160℃,高压灰水泵将高温热水由0.7MPa加压至9.0MPa,经高压灰水调节阀调节后送至水洗塔。高压灰水调节阀在正常运行时前后压差约为2.4MPa。在开停车过程中,该阀门存在全压差工况,阀前阀后压差最大可达到10.0MPa。在使用过程中曾多次出现阀芯脱落、因压差过大无法调节等问题,不得不通过旁路阀或前手阀进行辅助控制,因此也带来了旁路阀或前手阀冲刷磨损严重的问题,严重时导致阀门报废,大大增加了检维修费用。

损蚀原因分析：

在阀门初期选型时,由于没有对此部分阀门使用细节进行详细分析,导致该阀门不能满足特殊工况下的使用要求。该阀门设计阀前最大压力为7.65MPa,远远低于特殊工况下10.0MPa的要求。由于气缸扭矩过小,阀门在全压差下无法打开或调节。该阀门的设计压差为0.9MPa,远远低于正常运行时的2.4MPa。由于阀门压差增大,流体介质混杂着硬质颗粒在节流口处高速流动,阀门的阀芯或阀座等表面易被冲出流线形的细槽,形成侵蚀。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大破坏,形成气蚀。由于气蚀现象存在使阀芯在运行过程中产生剧烈震动,容易导致阀杆断裂、阀芯脱落。此外,高温热水中细灰还会渍到阀杆、阀芯等零件表面,容易形成结垢;而这种结垢附着力极强,随着时间延长其越积越厚,最终导致阀门卡塞,高压灰水流量波动较大,对高温高压灰水泵的运行产生安全隐患。

虽然设计时该灰水调节阀的阀芯、阀座堆焊了斯钛镍硬质合金,仍无法抗拒高压差下产生的冲蚀破坏,短时间内即失去调节功能。针对此特殊工况,所用的高压灰水调节阀应具备防堵塞、抗冲蚀、自动清洗等功能;此外,还应具有抗高压差的性能。

高压灰水调节阀的改进及使用

针对气缸扭矩不足的问题,在因外部条件原因无法及时更换气缸的条件下,对该阀门气缸进行了改造,将定位器由单输出改为双输出,大幅度增加了气缸扭矩,基本上解决了全压差下阀门调节的问题。

原设计的单座阀虽然具有一定的抗压差能力,但不具备防堵塞、自除垢功能,而且阀芯、阀座冲蚀和阀芯脱落的问题无法解决,只能通过定期拆检、更换阀芯维持运行。通过对业内同类型装置的高压灰水调节阀的使用情况调研,并通过与阀门生产厂家进行技术交流,确定了将单座阀改为耐冲蚀型偏心旋转阀的技改方案。改造前、后阀门结构分别见图1和图2。

偏心旋转阀的优势在于全通径,偏心旋转阀在调节流量时基本不改变流量流向,较之单座阀在耐冲刷方面有着良好的特性;应用在含有渣水的固流体介质时,较之单座阀有着良好的防卡阻性能。偏心旋转阀的阀体近似一个圆筒,从进口到出口没有死角,畅通无阻,煤灰无法在阀体内淤积。阀门开关时能够先脱离密封面,再旋转动作,开关扭力小;通过偏心设计,在关闭时,阀芯与阀座有更强的结合力;阀芯作旋转运动,当阀芯即将关闭时,阀芯与阀座的密封面发生相对磨擦,能自动磨去结垢,有自清洗功能。另外,在阀体内表面、阀芯和阀座表面烧结或镶嵌硬质材料,可有效抵抗灰水的冲蚀。