【論文摘要】簡(jiǎn)要介紹特殊高壓調(diào)節(jié)閥在尿素合成塔（P4）及合成氨分、冷交上的應(yīng)用以及所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益。
高壓調(diào)節(jié)閥通常是指PN≥16Mpa的閥，該閥使用中主要存在的問(wèn)題不是壓力大，而是壓差特別大時(shí)，對(duì)閥芯、閥座產(chǎn)生嚴(yán)重的氣蝕和腐蝕，整閥的壽命極短，一般的閥僅能用上1～2個(gè)月。
高壓閥壽命短的主要原因有兩個(gè)：
1、沖蝕：
在節(jié)流口，介質(zhì)高速流動(dòng)，具有強(qiáng)大動(dòng)能，它可以很快將閥芯、閥座沖出流線型的細(xì)槽。尤其在小開(kāi)度時(shí)，節(jié)流間隙小，節(jié)流速度達(dá)到zui大值，巨大的沖刷作用會(huì)破壞鈍化型金屬的表面鈍化膜，并妨礙其再鈍化，使金屬處于表面鈍化膜不完善或者不存在的狀態(tài)，腐蝕速度急劇增加。這就是調(diào)節(jié)閥為什么要避免小開(kāi)度工作的主要原因。
2、氣蝕：
當(dāng)介質(zhì)流過(guò)節(jié)流口時(shí)，其速度急劇增加，壓力急劇下降，當(dāng)壓力低于飽和蒸氣壓時(shí)，液體就會(huì)閃蒸出氣體來(lái)，形成氣液雙向流動(dòng)。氣體裹挾著未氣化的液滴，以*的速度撞擊閥芯，對(duì)閥芯造成了巨大的破壞。這種破壞過(guò)程類似于噴砂過(guò)程（噴砂是以空氣為載體帶著磨料向前移動(dòng)，磨料的速度接近載體），其中液滴相當(dāng)于磨料，載體為氣體。
當(dāng)氣液流過(guò)節(jié)流口時(shí)，速度逐漸下降，壓力也逐漸恢復(fù)，當(dāng)壓力大于飽和蒸氣壓時(shí)，氣泡破裂，四周的液體以很快的速度來(lái)填充氣泡所占的空間，在液體內(nèi)部發(fā)生猛烈的撞擊，在小范圍內(nèi)壓力可以達(dá)到幾千個(gè)大氣壓，瞬間產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊波會(huì)對(duì)閥芯表面產(chǎn)生極大的破壞作用，它和氣液流的“噴砂”過(guò)程聯(lián)合作用，使閥芯表面產(chǎn)生蜂窩狀的凹坑，從而在很短的時(shí)間內(nèi)造成嚴(yán)重的物理性損傷。整個(gè)過(guò)程伴隨有較大的振動(dòng)和噪音。
氣蝕的產(chǎn)生過(guò)程如圖一所示。
小開(kāi)度工作時(shí)，沖蝕是主要矛盾，大開(kāi)度工作時(shí)，氣蝕是主要矛盾。所以在實(shí)際是用當(dāng)中應(yīng)盡量避免小開(kāi)度工作。
圖一、氣蝕產(chǎn)生過(guò)程示意圖
山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司化肥分公司使用重慶華林公司尿素P4(合成塔出口壓力)調(diào)節(jié)閥，其結(jié)構(gòu)如下：
圖二、重慶華林P4高壓閥結(jié)構(gòu)圖
該閥的特點(diǎn)是多次節(jié)流，分?jǐn)倝翰?
A處：接管縮徑。相當(dāng)于孔板節(jié)流，約占總壓降的10％。
B處：?jiǎn)巫?jié)流。為主節(jié)流，為單座閥結(jié)構(gòu)，約占總壓降的30％。
C處：套筒節(jié)流。為套筒結(jié)構(gòu)，約占總壓降的60％。
因此，本高壓閥的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于：孔板+單座閥+套筒閥。
可以看出，在相當(dāng)于傳統(tǒng)單座閥的B處，承受的壓差只是普通調(diào)節(jié)閥的30％。
在未使用本閥之前，普通的角式高壓閥壽命較短，少則十幾天，多則三四個(gè)月，經(jīng)常因?yàn)镻4閥的故障引起尿素停車，對(duì)生產(chǎn)造成了特別大的影響。在使用了本閥門之后，幾乎沒(méi)有因?yàn)镻4閥對(duì)生產(chǎn)而造成影響。蘭花科創(chuàng)化肥分公司共有10萬(wàn)噸／年和20萬(wàn)噸／年兩套全循環(huán)水溶液法尿素裝置，其中一尿（10萬(wàn)噸／年）于2002年9月安裝此閥（期間停產(chǎn)一年左右），使用至今，實(shí)際連續(xù)運(yùn)行時(shí)間為十個(gè)月；而二尿（20萬(wàn)噸／年）于2003年1月份安裝此閥后使用至今，已連續(xù)運(yùn)行一年半時(shí)間，并且仍在繼續(xù)正常使用。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，其壽命將可達(dá)2－3年。在國(guó)內(nèi)多家氮肥廠家，如宜化、郴化、洞氮、魯西等都有使用。
同樣的問(wèn)題也存在于合成氨的氨分、冷交液位自調(diào)上，液氨經(jīng)過(guò)放氨閥時(shí)，除了沖刷作用和液氨氣化形成二相流外，還有部分溶解在液氨中的H2、N2在放氨過(guò)程中的大減壓總被解析出來(lái)，據(jù)有關(guān)資料介紹，1m3的液氨在減壓時(shí)將釋放出48m3的H2、N2，這無(wú)疑加劇了氣蝕作用。
天脊集團(tuán)晉城化工公司化工廠∮1600、∮1400合成系統(tǒng)由湖南安醇公司設(shè)計(jì)，其氨分、冷交調(diào)節(jié)閥使用了湖南汩羅精誠(chéng)自動(dòng)化設(shè)備廠生產(chǎn)的放氨閥。自2002年12月投產(chǎn)以來(lái)，一直穩(wěn)定工作至今。其結(jié)構(gòu)如下：
該閥的特點(diǎn)是多次節(jié)流，分?jǐn)倝翰?
此閥門采用側(cè)進(jìn)底出的結(jié)構(gòu)形式。從套筒中心的對(duì)稱小孔中噴入的液體成為二相流體，一方面在套筒中心相互撞擊，使大多數(shù)高速度液滴失去動(dòng)能，而轉(zhuǎn)化為熱能；另一部分穿過(guò)中心及經(jīng)過(guò)撞擊后速度仍然較高的液滴，到達(dá)對(duì)面的筒壁時(shí)，由于受到滯留筒腔內(nèi)液體的阻隔，動(dòng)能仍會(huì)自行消緩，避免了對(duì)閥塞及筒壁的直接破壞。
效益分析：
全循環(huán)水溶液法尿素裝置中的P4閥如使用普通單座調(diào)節(jié)閥，其壽命一般在1～6個(gè)月，折衷以三個(gè)月的使用壽命計(jì)算，每年將有4天因出現(xiàn)故障及更換閥門等原因而影響尿素產(chǎn)量。而在使用華林公司的特殊高壓調(diào)節(jié)閥后，以應(yīng)用于18.30尿素計(jì)算，日產(chǎn)量為1000噸，每年將減少尿素?fù)p失4000噸。閥門使用壽命一般在2～3年，以2年計(jì)算，在2年的使用壽命計(jì)算，將增加尿素產(chǎn)量8000噸，價(jià)值1100元（2003年價(jià)）＊8000噸＝880萬(wàn)元，還不包括因減少更換調(diào)節(jié)閥而節(jié)省的設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用。
存在問(wèn)題及討論：
1、防止小開(kāi)度工作是關(guān)鍵，當(dāng)選型時(shí)，一定要避免DN值選過(guò)大，否則將發(fā)揮不出其長(zhǎng)處，而也將在短時(shí)間內(nèi)損壞。
2、重慶華林的調(diào)節(jié)閥在使用當(dāng)中總體來(lái)講是比較令人滿意的，只是由于手輪采用頂裝式，下雨等原因會(huì)引起手輪螺桿螺紋的生銹腐蝕，因而必須采取防腐措施，另外手輪的位置也沒(méi)有指示裝置，無(wú)法將手輪象常規(guī)手輪一樣放在中間自由位置。
3、氨分、冷交調(diào)節(jié)閥使用的湖南汩羅精誠(chéng)自動(dòng)化設(shè)備廠生產(chǎn)的放氨閥，此閥門在設(shè)計(jì)中因考慮避免自激振蕩的原因，使用了電氣轉(zhuǎn)換器而不是定位器，而在實(shí)際當(dāng)中，遇到填料摩擦力較大時(shí)，往往不能夠定位，造成了調(diào)節(jié)上的困難，因而我們?cè)诔霈F(xiàn)問(wèn)題的調(diào)節(jié)閥上仍然改用定位器。另外在調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)故障的情況或其他情況下，往往使用旁路來(lái)調(diào)節(jié)液位，由于旁路截止閥沒(méi)有反氣蝕措施，因而閥芯很快就會(huì)被氣蝕損壞，造成液位保不住的情況，此時(shí)應(yīng)該及時(shí)更換旁路閥，而不是一味將注意力放在調(diào)節(jié)閥上。
總結(jié)：
特殊高壓調(diào)節(jié)閥是為適應(yīng)特殊的使用要求而誕生的，它的出色表現(xiàn)保證了化肥生產(chǎn)的長(zhǎng)周期連續(xù)運(yùn)行，減少了因調(diào)節(jié)閥故障而導(dǎo)致的系統(tǒng)停車而造成的損失，為企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)了“小投入，大產(chǎn)出”、事半功倍的效果。
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