在水煤漿氣化工藝中，氣化爐與洗滌塔內的黑水調節閥是整個(gè)工藝中不可缺少的組成部分。由于極其惡劣的工況讓黑水調節閥的使用壽命非常短，只有1個(gè)月到3個(gè)月不等。所以，通過(guò)設計盡量延長(cháng)其使用壽命很關(guān)鍵。

　　黑水是水煤漿氣化工藝洗滌塔、氣化爐生產(chǎn)過(guò)程中的伴生產(chǎn)物。工藝上需要對黑水進(jìn)行回收提純與二次利用。這個(gè)過(guò)程伴隨著(zhù)固液氣三相的各種考驗。

　　固相方面，在高壓差、高流速條件下，固體顆粒成為調節閥設計中首當其沖的難點(diǎn)，會(huì )讓零件表面出現凹坑、刮傷,甚至裂紋。同時(shí)，固體顆粒對流體通路有磨損，會(huì )造成刮傷、劃痕、異響。方向的改變也會(huì )影響局部介質(zhì)的流速，會(huì )產(chǎn)生渦流、湍流，造成管道和閥腔產(chǎn)生振動(dòng)、發(fā)出噪聲。固體顆粒的另一方面危害是沉降問(wèn)題，可能導致閥桿與導向卡死，影響閥桿的穩定性。閥桿表面的磨損與刮傷也會(huì )影響調節閥上部填料與閥桿密封的效果，造成黑水外漏、有毒氣體逸散等生產(chǎn)事故發(fā)生。

　　液相方面，黑水中含有多種強腐蝕離子，較高溫度長(cháng)時(shí)間浸泡會(huì )對調節閥內壁及零部件產(chǎn)生沖蝕作用，弱化零部件表面金屬氧化保護層。液體在高壓作用下，首先會(huì )沖擊調節閥腔內部的平衡區域，導致隔板出現裂紋、貫通等問(wèn)題。閥腔的流道形狀會(huì )影響阻塞流的產(chǎn)生、局部渦流和紊流的產(chǎn)生，影響閥門(mén)流通能力、調節能力，也對閥體的振動(dòng)、噪聲等有影響。黑水液體的沖擊還直接影響閥內零部件的強度。

　　氣相方面，黑水調節閥面臨高壓差工況，閃蒸與空化無(wú)法避免，甚至造成零部件表面破碎與管道破損。同時(shí)，閃蒸現象造成的流體體積急劇變化，也會(huì )使管道及下游工藝設備管口振動(dòng)，導致下游設備出現設計意料之外的問(wèn)題，損傷下游設備，發(fā)生嚴重的生產(chǎn)事故。

　　針對以上工況特點(diǎn)，黑水調節閥在設計時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

　　第一，要確定調節閥的結構類(lèi)型。理想的調節樣式有直通或角式兩種模型。應選擇具有平滑轉向、不易沉降的角式調節閥，流向應選擇側進(jìn)底出。角式調節閥能很好地引導介質(zhì)的流動(dòng)，在閥門(mén)打開(kāi)時(shí)介質(zhì)幾乎不受到任何阻力就可流出調節閥，能最大限度地減少介質(zhì)對調節閥的沖擊。

　　第二，要降低固體顆粒對零件的沖擊。降低零部件受到的直接沖擊有兩方面解決方案。一是提升零件強度與加粗閥桿直徑。最簡(jiǎn)單直接的方法是在關(guān)鍵沖擊點(diǎn)噴涂硬質(zhì)合金、零件通體采用硬質(zhì)合金來(lái)提升零部件壽命。二是疏導流動(dòng)方向。零部件暴露于流體通路中，在設計中對介質(zhì)流動(dòng)方向進(jìn)行疏導或對零部件的流動(dòng)結構進(jìn)行優(yōu)化，可讓零部件不直接承受沖擊。對通路進(jìn)行疏導，流體進(jìn)入閥芯前先通過(guò)彎曲流道，使流體與閥芯形成一定角度，可大幅弱化對閥芯徑向的沖擊，也可減少震動(dòng)。應減少零部件的突起、臺階、凹槽，將零部件優(yōu)化為具有一定角度、弧度，使閥腔盡可能優(yōu)化為彎頭理想模型。

　　第三，要解決固體顆粒沉降問(wèn)題。解決固體顆粒沉降有兩種方案。一是減少結構性沉積。沉積后的閥腔結構就是流體最終流過(guò)的形狀，可根據沉積的結果優(yōu)化流道。這是研究與改善流體通路非常好的模型。固體顆粒易沉積在低流速的拐角、零部件的臺階等處，可以主動(dòng)減少閥腔的靜態(tài)死角、零部件易沉積的臺階等，使流體在流動(dòng)過(guò)程中自發(fā)將固體顆粒帶出閥腔內部，減少閥腔內部的結構性沉積。將閥腔與零部件設計成與液體流向一致的結構，優(yōu)化零部件直邊、端面改為一定角度和弧度，盡力與閥腔路徑形成整體的流線(xiàn)型，有助于減少固體顆粒沉積，改善閥腔結構的流通能力。二是在可能發(fā)生沉積的位置設計疏導結構。閥腔結構與零部件表面設計要考慮靜態(tài)疏導或排污結構，可以在閥腔內部易沉積位置設計排污口，如曲面、傾斜、凹坑等可鑄造結構，通過(guò)重力引導固體顆粒向排污口聚集，也可以利用流體沖刷沉積位置，實(shí)現輔助清理作用。零部件表面則可以利用溝槽、環(huán)槽等刮去附著(zhù)于零部件表面的固體顆粒，防止因固體顆粒的侵入而卡死。固體顆粒附著(zhù)于配合表面無(wú)法避免，可以采用螺旋環(huán)槽+豎直溝槽的設計思路，將部分附著(zhù)于配合表面的固體顆粒刮去。已經(jīng)進(jìn)入配合表面的顆?？梢酝ㄟ^(guò)液體沖刷及重力順著(zhù)環(huán)槽排出，降低故障卡死幾率。

　　第四，降低液體的腐蝕作用?；A管道可考慮使用含碳量較低的耐腐蝕碳鋼或不銹鋼。彎頭、變徑法蘭處易沖刷的重點(diǎn)部位應采用不銹鋼基底，可以堆焊或噴涂，加強管道的耐沖刷與耐腐蝕性能。黑水調節閥承壓作用大于調節作用，可使用耐腐蝕、結構強度高的奧氏體不銹鋼或雙相不銹鋼，在流體轉向、密封等主要沖刷點(diǎn)增加局部厚度，保證承壓長(cháng)度與可靠性。

　　第五，要解決液體沖擊問(wèn)題。不合理的流道設計會(huì )讓內墻部分隔板承受不必要的沖擊，使閥腔內部產(chǎn)生渦流、紊流，沖擊閥芯、閥腔，引起震動(dòng)以及造成閥腔內部隔板損傷。解決辦法是閥體采用更好的流線(xiàn)型結構?？蓞⒖脊腆w顆粒沉積位置設計，改善流道的流暢程度。流道設計重點(diǎn)是液體穩定流出閥體，也可適當增加流道回流、分流能力，讓閥體內腔均勻承載液體壓力?；亓?、分流可減少閥芯單側壓力，有助于穩定閥芯。

　　第六，應對閃蒸、空化問(wèn)題。如果在閥門(mén)出口加設降噪板，提高閥門(mén)出口壓力，降低閥座出口壓差，可控制液體在當前溫度下的飽和蒸氣壓，改善液體氣化條件。但是，降噪板后的壓力依舊很高，會(huì )對下游管線(xiàn)及閥門(mén)造成二次沖擊。流速高、體積大將使下游管道劇烈震動(dòng)，有可能損傷下游設備入口?？尚械霓k法是在內部閥座出口加裝文丘里擴徑管，加長(cháng)文丘里擴徑管長(cháng)度，將氣化現象控制在高強度的文丘里管內，保護下游管道及設備。同時(shí)，可增加閥座、閥芯、文丘里管處的強度，通過(guò)噴涂硬質(zhì)合金或通體采用硬質(zhì)合金，增強局部結構強度。外部，可在文丘里管后加裝大口徑緩沖罐，在下游管道加厚或堆焊、噴涂硬質(zhì)合金等耐磨材料等。