调节阀使用与选型的思考

文/祁维军 胡彦文

转鼓复合肥装置进管式反应器渣酸料浆调节阀损坏原因分析及选型建议——对转鼓复合肥装置进管式反应器渣酸料浆调节阀FV-04601内漏，阀内件损坏原因的分析，Cv值的重新计算，以及运行数据的收集和思考，选择笼套型旋塞阀，运行良好，为装置安稳长满优运行，提供了可靠保证。

转鼓复合肥装置自开车以来，渣酸调节阀存在两个问题：第一，长期小开度运行，阀门开度在5%左右，导致很难控制，无法投自动；第二，阀门衬套冲刷损坏，阀芯腐蚀，导致内漏，甚至阀芯碎裂、卡死导致停车。

前后使用过FLOWSERVE旋塞阀、YADI旋塞阀、SZZ陶瓷阀以及FLYGER球阀，均无法满足长周期运行的工艺要求，具体情况见表1。

表1 阀门使用情况表

2019年3月27日使用AZ笼套型旋塞阀，在运行中周期检查，跟踪运行情况，并无异常；2020年装置度大修，解体检查发现笼套有腐蚀情况，但不影响工艺指标的控制。2020年5月9日更换新备件。AZ笼套型旋塞阀在线运行时长13个月，可以保证装置长周期运行。

对阀门常在小开度运行原因分析

通过查询原设计资料发现，原设计的阀门流量为7.5~30 m3/h；而工艺技术人员根据现在装置运行情况给出的工艺流量为3.5 ~18 m3/h，见表2；所以原设计阀门的流通能力偏大，要根据实际工艺参数计算阀门的流通能力Cv值，选择相应的调节阀。

表2 工艺参数表

调节阀长期小开度运行，也导致阀门进口和出口阀座衬套长期冲蚀，衬套损坏，出现内漏，阀门的调节性能更低，导致控制渣酸流量更难。

图1 普通旋塞阀小开度，冲刷衬套

图2 旋塞阀衬套冲蚀损坏

图3 陶瓷球阀阀内件碎裂

阀内件腐蚀原因分析

以磷酸为主要原料生产复合肥时，渣酸介质复杂，以渣场回水作为尾洗工序的洗涤液，在预洗槽加入硫酸，在管反槽加入磷酸，配比25%~30%；从表5中看出还有F－、K＋、Na＋、CL-以及SO42-等离子，对金属腐蚀很厉害，管道材质为904L，FLOWSERVE的旋塞阀、YADI的旋塞阀、AZ旋塞阀的阀体和阀内件材质都是CD4MCu，属于双相不锈钢，耐腐蚀 (磷酸 )优于 904L。2020年4月份调整生产工艺为半料浆生产法，调节阀FV-04601主要介质调整为MAP溶液，AZ旋塞阀运行15个月后，发现笼套有比较严重的全面腐蚀。仅渣场回水中磷酸的含量＜1%，但是硫酸的量有所增加（0.5~1.0 m³/h），因为904L可以解决硫酸、磷酸的全面腐蚀问题,又可以解决氯化物点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和晶间腐蚀问题，在半料浆生产生产工艺中，阀内件选904L会更耐腐蚀,这需要在今后的使用中去验证。

渣酸调节阀选型方面的思考

调节阀选型Cv值计算要准确

选型首先要根据实际工艺参数来计算调节阀Cv值，进行选型，避免小开度运行。Cv值计算是否准确，主要决定于产品部工艺参数提供得是否准确，必须重视。

调节阀类型选择要适合实际生产的工艺

渣酸介质中有产生结晶的因子，而且介质中有编织袋碎屑、微小颗粒等异物，所以不能选择球阀。笼式旋塞阀比较合适，第一因为阀芯少量结晶，不会导致与PTFE阀座卡死，PTFE比金属软，又有自润性能和抗变形能力；在PTFE中添加一定比例的玻璃纤维，衬套的抗冲击强度和耐磨损度提高30%，可以在220~250℃长期使用。第二流体经过笼式旋塞阀时，只有内阀芯（笼套）被冲刷，很好地保护了衬套的冲蚀,如图4所示，避免出现内漏，可以长周期使用。如果腐蚀而损坏，也不影响调节阀的正常工作。第三笼式旋塞阀的流道虽有缩颈，但全开时阀芯对介质流通无任何阻挡，与O型球阀相似，介质有杂物，也不会堵塞阀芯。且流路简单，流阻很小，具有高压力恢复能力。

图4 笼套型旋塞阀小开度，衬套保护

根据阀门运行情况和生产工艺尝试新材料

半料浆生产工艺中，对于阀芯的腐蚀，可以尝试904L材质的阀内件；也可以尝试阀内件喷涂特种陶瓷，提高抗冲蚀强度和耐腐蚀能力。

小结

转鼓复合肥装置渣酸调节阀FV-04601选笼式旋塞阀,适合本装置的长周期运行；对于阀内件的腐蚀，要继续收集工艺数据，进行分析，并尝试新材料。