黑水球阀介绍参考

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黑水调节阀的应用及原理

黑水调节阀的应用及原理前言随着社会的不断进步，人们对能源的需求也日益提升，因此也促进了煤化工行业的大力发展。

其中，黑水阀作为原料加压输送、气化炉进料反应等工艺过程中的关键控制设备，起着调节介质压力和流量大小的作用，但由于其特殊的介质控制（煤渣水）使得阀门故障的发生成为常态化。

经过长时间对阀门运行工况的研究，研发人员找到了能延长黑水阀使用寿命的方法，即：提高阀内件材料硬度（如，阀芯/阀座采用烧结WC材料等）。

这一举措，大大改变了黑水阀在煤化工行业中易损的现状，也为企业节省了费用。

但对于黑水阀的介质流通性能，目前主要通过流量实验方法进行测定，由于其结构设计有别于普通的单座角型阀，因此也不能将其他型号的阀门参数完全套用。

众所周知，流量系数是进行阀门选型与设计的重要指标，主要反映阀门的流通能力。

但由于黑水阀规格较多，流量试验需耗费大量人力，并且长时间占用实验设备，故而，阀门设计人员多采用理论计算或预估的方法确定，这也在一定程度上影响了该项指标的准确性。

依据常规经验，阀门的流通能力与其流阻成反比，而单座阀的阻力损失主要来自于阀座，其大小约占总阻力损失的85%以上。

因此，进行黑水阀流通性能的确定关键在于研究其阀座的流通性能。

近年来，随着计算机辅助应用、程序软件的迅速发展，研发人员开始采用CFD仿真模拟的方法进行阀门理论研究。

经验证明，该方法能较为准确的模拟阀门内部介质流动情况，并得到可视化结果，给新产品研发带来极大便利。

因此，通过CFD模拟方法进行黑水阀阀座流通性研究，是一条的重要可行性途径。

1 阀门结构及设计原理如图1所示，是由本公司自主研发的黑水阀结构示意图，该阀主要由：1.连接法兰；2.阀座；3.阀芯部件；4.阀体；5.上阀盖；6.填料部件等零部件组成。

高压黑水介质从左端流入，连接法兰底部流出。

执行机构控制阀芯上下动作，从而改变阀芯和阀座间隙，调节介质流量大小。

其中，阀芯头可根据现场工艺需要设计成具有对数或线性流量特性的曲面，从而实现流量的精确调节。

黑水调节阀选型与计算的探讨

黑水调节阀选型与计算的探讨刘建兵【摘要】黑水调节阀是水煤浆气化工艺关键阀门之一,其介质具有很强的腐蚀性,且含有硬质固体颗粒,由于阀门前后压差大,将导致闪蒸现象发生,阀后出现高速的汽液固三相流体.若黑水调节阀的选型或计算不当,会导致阀门不能满足工艺过程的要求,将对气化装置的稳定运行造成影响.简要介绍了水煤浆气化工艺黑水调节阀的应用工况、选型、计算及其他特殊要求,以期为同类装置提供一些参考.【期刊名称】《石油化工自动化》【年(卷),期】2014(050)004【总页数】5页(P24-27,30)【关键词】水煤浆气化;黑水调节阀;选型;计算;闪蒸;阻塞流【作者】刘建兵【作者单位】中石化宁波工程有限公司,浙江宁波315103【正文语种】中文【中图分类】TH138水煤浆气化工艺具有技术成熟、流程简单、过程控制安全可靠、原料适应性强、碳转化率高、粗合成气质量好、环保性能好、装置建设投资低、建设周期短等特点。

近年来，煤化工产业蓬勃发展，水煤浆气化工艺在煤制氢、煤制甲醇、煤制烯烃、煤制合成氨等工程中得到了广泛应用。

气化装置通常为上游装置或关键的工艺装置，当气化装置停车时，将导致下游装置或与之配套的生产装置中断生产，造成较大的经济损失。

因此，气化装置的长周期稳定运行至关重要。

根据多家企业的水煤浆气化装置运行情况，除了耐火砖、工艺烧嘴等关键设备外，关键阀门也是影响气化装置长周期稳定运行的重要因素，特别是黑水调节阀[1-2]。

笔者将基于某项目中的水煤浆气化工艺对黑水调节阀的选型与计算作一探讨。

1 工艺流程简介水煤浆气化工艺中的气化炉和洗涤塔在生产过程中将产生黑水，需要通过黑水闪蒸系统对黑水进行处理，解析黑水中的酸性组分、回收热量并提浓黑水，工艺流程如图1所示[3]。

来自气化炉和洗涤塔的黑水分别经调节阀LV-01和FV-01减压后进入高压闪蒸罐，闪蒸出的水汽以及大部分溶解的酸性气组分经冷却、分离后送至下游单元进一步处理。

污水处理各种阀门的优缺点

污水处理各种阀门的优缺点污水处理是现代城市必须处理的问题，污水处理涉及各种设备的使用，其中阀门也是非常重要的一个组成部分。

在污水处理中，阀门起到了控制管路流动的重要作用。

不同类型的阀门都有其优缺点，下面将对污水处理中常见的各种阀门进行介绍。

1.截止阀截止阀通常用于关闭或打开水流，可以控制污水的流动。

它的执行部件是阀门芯和阀杆，通过旋转阀门芯使其与阀门座密封，从而达到关闭阀门的目的。

这种阀门的优点是密封性能好、使用寿命长，缺点则是开关速度较慢，操作不太方便，且只有全开和全关两种状态。

2.球阀球阀适合用于污水处理过程中，因其使用寿命长，密封性能好，不易磨损。

球阀的执行部件是球体，通过旋转球体控制阀门的开关。

球阀的优点是开关速度快，操作轻便，操作力不大，缺点是开关状态不清晰。

3.蝶阀蝶阀是污水处理中比较常见的一种阀门。

它的结构简单，安装方便，价格较为便宜。

在污水处理过程中，蝶阀主要用于调节流量。

蝶阀的执行部件是蝶片，通过旋转蝶片实现控制阀门的开关。

蝶阀的优点是流体阻力小，开关状态直观，操作轻便，缺点是密封性能差，容易磨损。

4.止回阀止回阀主要用于污水处理中防止倒流或减少倒流的程度。

它的执行部件是阀瓣，通过阀瓣的阻挡来控制流向。

止回阀的优点是结构简单、价格便宜，缺点是流阻较大，启闭压力较大，容易产生噪音。

综上所述，不同类型的阀门都有其优缺点，选择合适的阀门取决于实际需求。

在污水处理过程中，需根据不同时期的工艺过程选用阀门，以保证其良好的使用效果和使用寿命。

同时，阀门的质量和设计也是关键因素，需要选择优质的产品进行使用，并按照相应的规范进行维护保养，以保证其长期高效运行。

球阀结构原理介绍

球阀与气动执行机构的认识毛达管线五号阀室位于河岸旁，地势较低。

在严重的洪灾过后，五号阀室的执行机构开始漏气。

基于此，我认真学习五号阀室的基本设备,通过自身学习和从他人的身上吸取球阀、执行机构的相关知识,做出以下总结。

一、球阀介绍球阀-（ball vavle）关闭件是一个球体,球体绕阀体中心线作旋转来达到开启、关闭的一种阀门。

工作原理：球阀它具有旋转90度的动作，旋塞体为球体，有圆形通孔或通道通过其轴线.球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向，它只需要用旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。

球阀最适宜做开关、切断阀使用，球阀的结构：球阀的基本结构如下图主要特点：球阀的主要特点是本身结构紧凑，密封可靠，结构简单,维修方便,密封面与球面常在闭合状态，不易被介质冲蚀，易于操作和维修，适用于水、溶剂、酸和天然气等一般工作介质，而且还适用于工作条件恶劣的介质,如氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等,在各行业得到广泛的应用。

球阀的分类:1、按结构形式可分为：A 浮动球球阀球阀的球体是浮动的，在介质压力作用下，球体能产生一定的位移并紧压在出口端的密封面上,保证出口端密封。

浮动球球阀的结构简单，密封性好，但球体承受工作介质的载荷全部传给了出口密封圈，因此要考虑密封圈材料能否经受得住球体介质的工作载荷，在受到较高压力冲击时,球体可能会发生偏移。

一般用于中低压球阀。

B 固定球球阀球阀的球体是固定的，受压后不产生移动.固定球球阀都带有浮动阀座，受介质压力后，阀座产生移动,使密封圈紧压在球体上，以保证密封。

通常在与球体的上、下轴上装有轴承,操作扭距小，适用于高压和大口径的阀门.为了减少球阀的操作扭矩和增加密封的可靠程度，近年来又出现了油封球阀，既在密封面间压注特制的润滑油，以形成一层油膜，即增强了密封性，又减少了操作扭矩，更适用高压大口径的球阀。

C 弹性球球阀球阀的球体是弹性的.球体和阀座密封圈都采用金属材料制造，密封比压很大,依靠介质本身的压力已达不到密封的要求，必须施加外力。

煤气化装置中水击现象的预防与措施

在GE水煤浆气化装置中就存在着三种水击现象：正水击、负水击以及闪蒸不稳定诱发的水击现象。

水击造成设备、管道、仪表及其附件频繁故障和损坏，不仅对正常生产造成影响，而且也存在安全隐患。

因此，消除和减缓水击现象的发生是保障装置安全生产的重要任务。

一、锁斗泄压阀诱发的水击在GE水煤浆气化装置中，锁斗是一个关键设备，其主要作用是把气化炉激冷室底部的灰渣和未被燃烧的煤炭通过锁斗收集起来，再排入捞渣池。

锁斗的收渣、排渣等流程是由一系列开关球阀、机泵和一套逻辑顺控系统来完成。

循环周期约为30min，其中收渣流程是：带渣的黑水由气化炉激冷室经锁斗入口阀流至锁斗，灰渣滞留在锁斗内，黑水再由锁斗经循环泵返回气化炉激冷室进行循环，循环的黑水在向下流动的过程中将渣由激冷室带入锁斗内，收渣时间约为28min。

排渣流程是：开启泄压阀，将锁斗黑水泄至锁斗冲洗水罐内，泄压正常后，打开锁斗冲洗水阀、锁斗出口阀，利用冲洗水将锁斗内收集的灰渣通过出口阀排入捞渣池，排渣时间约为2min。

二、黑水调节阀损坏原因分析1.气蚀黑水调节阀的节流减压过程中，必然发生阀门内部流体的压力、流速的起伏突变，当某一缩流断面处压力降低到黑水的临界饱和蒸汽压力以下，将导致黑水中的蒸汽以及溶于黑水中的气体在流动过程中形成大量气泡，在此阶段，黑水将变成气液固三相流体。

如果阀门下游压力高于黑水临界饱和蒸汽压力，流体中的气泡将会破裂或向阀门内部爆炸，产生了气蚀。

使得正在使用的阀芯、阀座表面材料慢慢地撕裂，尤其是在阀座后的文丘里延伸段，形成类似于蜂窝状的粗糙表面。

2.阀芯脱落为了克服黑水对调节阀的阀芯、阀座的冲刷，黑水角阀阀芯、阀座一般会选用碳化钨材质，由碳化钨粉料整体烧结而成。

阀杆一般为316L喷涂硬质合金，增加阀杆表面的耐磨性，但该设计会产生阀芯和阀杆两种材料连接的问题，一般阀门生产厂家会选择将碳化钨阀芯和阀杆过盈配合组装或者是螺纹连接，并且使用销钉进行加固，防止阀芯转动脱落。

球阀的作用和使用

球阀的作用和使用
球阀简介:球阀是用带有圆形通道的球体作启闭件，球体随阀杆转动实现启闭动作的阀门。

球阀的启闭件是一个有孔的球体，绕垂直于通道的轴线旋转，从而达到启闭通道的目的。

球阀主要供开启和关闭管道和设备介质之用。

球阀主要优点如下：
适用于经常操作，启闭迅速、轻便。

1. 流体阻力小。

2. 结构简单，相对体积小，重量轻，便于维修。

3. 密封性能好
4. 不受安装方向的限制，介质的流向可任意。

5. 无振动，噪声小。

球阀主要缺点如下：球阀按结构形式可分为：浮动球阀、固定球阀、弹性球阀和油封球阀；按通道可分为直能式、角式和三通式等，三通式又可分为T形和L形两种。

按连接方工可分为螺纹式连接、法兰连接和焊接式三种。

球阀安装与维护应注意以下事项：
1. 要留有阀柄旋转的位置
2. 不能用作节流。

3. 带传动机构的球阀应直立安装。

球阀简介介绍

球阀简介介绍
汇报人：
2023-12-07
• 球阀概述 • 球阀的工作原理 • 球阀的特点及优势 • 球阀的材质及标准 • 球阀的发展趋势及前景 • 球阀的选型及使用
01
球阀概述
球阀的定义
定义
球阀是一种常用的截断阀，其启闭件为球体，利用球体绕阀杆旋转90°实现开启和关闭的功能。
特点
球阀具有流体阻力小、密封性能好、开关迅速、操作方便等优点。
清洗和润滑
定期对球阀进行清洗和润滑，以清除杂质和防止锈蚀，同时保持良好的润滑性能。
防冻防爆
在冬季应采取防冻措施，避免球阀冻裂；同时应采取防爆措施，避免球阀在爆炸中受到损坏。
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球阀的分类
按结构形式分类
可分为浮动球阀、固定球阀、弹性球阀等。
按连接方式分类
可分为螺纹连接、法兰连接、焊接连接等。
按密封材料分类
可分为软密封球阀、硬密封球阀等。
球阀的应用范围
01
02
03
04
水处理行业
用于控制水的流量和压力，如自来水厂、污水处理厂等。
石油化工行业
用于控制油品和化学品的输送和储存，如油罐、化工厂等。
04
耐腐蚀性
根据介质腐蚀性，选择具有耐腐蚀性能的球阀材料和表面处理方
式。
球阀的使用注意事项
正确安装
按照厂家提供的安装说明书进行正确安装，避免出现扭曲、变形、泄漏等问题。
操作规范
操作时应按照厂家提供的操作规范进行，避免出现误操作或不良操作。
安装前检查
确保球阀外观完好无损，附件齐全，并按要求进行安装前的检查和试验。
06
球阀的选型及使用

煤化工专用黑水阀阀座流通性能研究

煤化工专用黑水阀阀座流通性能研究I. 绪论A. 研究背景和目的B. 相关领域的研究现状C. 研究方法论II. 煤化工专用黑水阀的工作原理和结构A. 工作原理B. 结构组成C. 工作环境和工况III. 黑水阀阀座流通性能的测试和分析A. 测试方法和测试设备B. 实验结果和数据分析C. 流通性能的评估和比较IV. 黑水阀阀座流通性能的影响因素和优化措施A. 影响因素的分析和探讨B. 优化设计和改进措施C. 流通性能的模拟和预测V. 黑水阀阀座流通性能的应用和展望A. 应用案例和实践效果B. 市场需求和竞争分析C. 发展趋势和未来展望VI. 结论A. 论文主要贡献和创新之处B. 研究中存在的问题和不足C. 下一步研究工作的方向和建议I. 绪论A. 研究背景和目的黑水阀是一种用于煤化工、煤制油等领域的专用阀门，它能够承受高温高压和腐蚀性介质，具有重要的工业应用价值。

黑水阀的核心部件是阀座，其流通性能对整个阀门性能和安全运行都具有重要的影响。

目前国内外对黑水阀阀座的研究主要集中在材料选择、密封性能、耐腐蚀性等方面，而对阀座的流通性能研究较为缺乏。

因此，本论文旨在对煤化工专用黑水阀阀座的流通性能进行研究，以提高黑水阀的工作效率和安全性。

B. 相关领域的研究现状目前国内外在阀门领域已经发展出一系列详细的标准和规范，例如GB、JB、API、ANSI等，这些标准和规范为阀门的设计、制造和使用提供了依据。

同时，阀门领域的相关研究也在不断深入和扩展，涉及材料、结构、密封、流体力学等多个方面。

但是对于黑水阀阀座流通性能的研究较少，尤其是在高温高压和腐蚀性介质等特殊环境下的研究还不够深入。

C. 研究方法论本论文采用实验研究和数值模拟相结合的方法，通过实验测试黑水阀阀座在特定条件下的流量、压降等参数，并在此基础上建立数值模型，从而分析阀座的流通性能和影响因素。

研究结果可以为优化黑水阀的设计和选择阀座材料提供参考。

II. 煤化工专用黑水阀的工作原理和结构A. 工作原理黑水阀是一种用于控制介质流量的阀门，其工作原理基于阀芯和阀座之间的密封作用，用来实现介质的开启、关闭、调节和流量控制等功能。

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黑水阀技术要求：气动黑水球阀、气动灰水球阀、气动硬密封球阀 JT6347Y/WC/TC、
HSQ647Y/WC/TC、JSQ947Y/WC/TC灰水黑水灰浆及煤浆用特种金属硬密封球阀具有以下突出优点：针对工况介质易粘结的的特点，在阀座的密封面两侧设置了刮刀装置，在阀门启闭时能自动刮除粘结在球体密封面上的脏物，保持球体密封面的清洁，保证球体与阀座很好的贴合，使阀门始终具有良好的密封性能；采用自主研制的中频感应加热的火焰喷焊工艺，使球体、阀座的硬度达到HRC60以上，结合力高。

研制了球体研磨设备，保证了密封性能。

灰水黑水灰浆及煤浆用特种金属硬密封球阀用于启闭频繁（半个小时动作一次）、启闭速度快（一般为3秒至10秒）、高温、高压（一般采用Class600至Class900压力级）、含有大量的固体硬颗粒的灰水、黑水、灰浆及煤浆等介质工况。

产品密封性能好，密封可靠，使用寿命长。

灰水黑水灰浆及煤浆用特种金属硬密封球阀专为煤气化的复杂的工况设计，是一种能适应高温、高压、高耐磨工况的特种硬密封球阀。

主要是为解决气化装置中煤浆给料、黑水工艺管线中所用阀门普遍存在的由于介质结垢、磨损而导致阀门无法正常启闭的问题，而研制出适用于煤浆、黑水及灰水等介质的气化装置关键阀门，提高阀门使用寿命，保证整套气化装置长周期运行。

黑水，实际上也就是直接从气化炉、洗涤塔两部分底部直接排出的含有大多气化残碳的水；灰水，实际上也就是直接从气化炉、洗涤塔两部分底部直接排出的含有大多气化残碳的水经闪蒸处理沉淀澄清去渣后水。

黑水、灰水的特点是成分复杂，含大量固体颗粒，容易结垢，氯离子浓度高，含Ｈ2Ｓ和其它酸性物质，高温高压。

依靠多年积累行业领先的技术，在吸收消化国外优先的工艺设计理念结合厂家的实际使用情况的基础上研制而成。

黑水阀为二片式与三片式阀体结构，固定球，全通径设计，采用双阀座设计、双阀座采用阀座阀前密封，两个阀座均能独立切断进口端流体，双向都能满足密封要求，实现双阻断功能。

球体和阀杆为一体式保证了球体和阀的同心度，避免了频繁开关后的球体与阀杆脱离现象。

球、杆又采用不同材质，球体采用F304，阀杆采用17-4PH，既保证了球的硬度处理的材质要求，又保证了阀杆的强度。

球体、阀座选用F304，采用航天超音速火焰喷涂技术，以三倍音速以上的速度在表面喷涂碳化钨或陶瓷材料，形成致密的有极强粘结度的涂层，涂层硬度高达HRC68—90，厚度可达1-2mm，不易被介质中的杂质划伤和冲刷。

使阀门耐磨损，抗冲蚀和抗挤压能力更强。

阀座为弹簧承载补偿机构型式，承载弹簧选用采用高温强度好、高温下耐腐蚀、抗氧化的Inconel Alloy X－750合金材料制作成环形弹簧，外包耐高温的特种橡胶，既避免了多个柱簧形式的受力变形不均匀现象，又克服了其他弹簧结构不可避免地被进入的灰渣卡死的情况。

阀座上还有两道防渣结构，防止灰渣流入阀座密封腔。

阀座采用金属宽带自刮削式结构，可对阀球表面实现自清洗，防止灰渣堵塞在密封面上。

阀体上放阀杆填料的位置加双相钢套筒，采用多层填料的密封结构，防吹出阀杆可保障阀杆密封。

其主要指标已达到或超过国外同类引进产品的水平。

主要性能参数：
产品名称：灰水黑水灰浆及煤浆用特种金属硬密封球阀
产品型号：JT6347Y/WC/TC、HSQ647Y/WC/TC、JSQ947Y/WC/TC
公称通径：DN25-DN500(1″-20″)
公称压力：PN1.6MPa～PN42.0MPa（CLASS150Lb～CLASS2500Lb）
连接方式：法兰
驱动方式：手动、气动、电动
阀体材料：碳钢、不锈钢、双相钢
适用介质：黑水、灰水、煤浆、渣水、结晶混合物、煤粉及其他粉末等
适用温度：-40℃～550℃。

灰水黑水灰浆及煤浆用特种金属硬密封球阀作为煤化工装置的关键设备，以往灰水阀门基本依靠进口，但由于进口的阀门一方面价格很贵，另一方面因使用寿命比较短而导致停车维修更换，国外工厂远离中国，阀门的维修不仅困难而且及时性不能保证，从而用户因停车造成的很大损失。

灰水黑水灰浆及煤浆用特种嘉泰金属硬密封球阀研制成功后已经在用户工程上成功试用，根据煤化工装置的不同需要分别研制出了金属硬密封高温球阀、灰水黑水灰浆及煤浆用特种金属硬密封球阀（又称灰浆、灰水、煤渣等介质用特种金属硬密封球阀）、锁渣阀（又称锁斗阀）、黑水灰水调节阀等灰水阀门，在国内重点工程上得到了应用，其稳定可靠的质量得到了用户的好评。

温州闽嘉阀门( )有限公司位于“泵阀之乡”温州瓯北,是一家专业生产及代理销
售高、中、低压通用阀门、水泵，高端阀门，进口阀门的综合性企业。

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保证,以良好的信誉报答广大用户对本公司系列产品的厚爱,秉承“一切为了用户满意”的经营理念,将不断
应用新技术、新工艺、新材料积极开发新产品,
黑黑水灰水耐磨球阀是一种特种金属硬密封有气动、电动、蜗轮传动方式，专为煤气化的复杂的工艺设计制造用于煤浆化工程中的煤浆或黑水灰水介质，含有大量特硬固体颗粒且
易结垢，所以要求球体、阀座密封面采用超音速火焰喷涂碳化钨，确保密封面硬度HRC
≥52，涂层厚度≥0.3mm，泄漏要求CLASS VI。

该类阀门是煤化工装置的关键设备，以往该类阀门基本依靠进口，价格贵，使用寿命短，维修更换周期长，会给用户造成较大
的损失。

我公司出厂的黑水灰水球阀具有以下突出优点：整体高音速金，包括球阀流道都
有喷涂材料，球阀内腔也有喷涂碳化钨合金的材料，致使在球阀小开度时候对球阀内腔的
冲刷降到***低值。

针对工况介质易粘结的的特点，在阀座的密封面两侧设置了刮刀装置，在阀门启闭时能自动刮除粘结在球体密封面上的脏物，保持球体密封面的清洁，保证球体
与阀座很好的贴合，使阀门始终具有良好的密封性能；采用自主研制的中频感应加热的火
焰喷焊工艺，使球体、阀座的硬度达到HRC60以上，结合力高。

研制了球体研磨设备，
保证了密封性能。

灰水黑水灰浆及煤浆用特种金属硬密封球阀用于启闭频繁（半个小时动
作一次）、启闭速度快（一般为3秒至10秒）、高温、高压（一般采用Class600至Class900压力级）、含有大量的固体硬颗粒的灰水、黑水、灰浆及煤浆等介质工况。

产
品密封性能好，密封可靠，使用寿命.
黑水阀主要参数：
1：尺寸（mm）：50-800
2：压力等级（mpa）：10.0-42.0
3：连接方式：法兰
4：适用温度：-196℃～566℃
5：阀体材料：WCB、A105、304、316、双相不锈钢等
6：阀门内件：316、316L、双相不锈钢、INCONEL625、MONEL等。

7：泄漏等级：ANSI CLASS VI级
8：适用介质：煤浆、黑水、灰水等
9：结构型式：浮动球阀、固定球。