固液氣三相流伴隨高壓差、高流速、強腐蝕、強沖擊，黑水調節閥的工況可謂是極其惡劣。固相方面，由于固相含量高，顆粒硬度大，在高壓差、高流速的加持下，固體顆粒將成為調節閥設計中首當其沖的難點。高速沖擊下的固體顆粒，首先會對流體通路上阻礙前進的零件進行撞擊，比如閥芯、閥座、閥桿等起主要調節性功能的零件，這部分零件由于自身加工材料的限制、原材料二次處理的方式、抵抗沖擊結構的不同，會造成零件表面的凹坑、刮傷、甚至裂紋，這些因固體顆粒沖擊造成的缺陷，會隨著液體閃蒸、空化的影響，二次對零件本身進行侵蝕，直至零件破碎、彎曲、甚至折斷。
其次，固體顆粒在流體通路的路徑上進行磨損，主要表現為在管道內壁、閥體內腔由于阻塞流或者管道轉彎、閥腔轉向過程中突然改變方向，固體顆粒伴隨液體在慣性作用下，沖擊轉向內壁，造成刮傷、劃痕、異響；方向的改變也會影響局部介質的流速，也會產生渦流、湍流造成管道、閥腔的振動、噪聲，這也也是介質在管道運輸、閥門調節中潛在的危險。

固體顆粒產生的另一方面危害是沉降問題，固體顆粒細小，極易發生沉降、結垢現象，易堆積在調節閥內腔死角、結痂在閥芯、閥座、閥桿表面，特別是用于穩定閥桿、減少震動的閥桿導向區域。由于滿足閥桿導向及穩定作用，閥桿與導向之間的間隙不會留太大，本身閥桿會隨著閥門啟閉上下運動，必然會將顆粒帶動到閥桿與導向之間的間隙中，這就會導致閥桿與導向卡死，加劇閥桿與導向表面的磨損，最終影響閥桿的穩定作用。同時，也會因為導向穩定作用的減弱，使得閥芯在液體沖擊下產生振動，與閥座產生碰撞，造成閥芯與閥座的二次傷害。由于閥桿表面的磨損與刮傷，也會影響調節閥上部填料與閥桿密封的效果，造成黑水外漏、有毒氣體逸散等嚴重的生產事故。

液相方面，由于黑水主體為液體，在液體中多含有Ca2+、Mg2+、Cl-、S2-、CO32-、NH4+、H2S等多種強腐蝕離子，伴隨較高溫度，長時間浸泡會對調節閥內壁及零部件產生沖蝕作用，弱化零部件表面金屬自帶的氧化保護層，配合固體顆粒的沖擊，撕開金屬表面的第一層保護，為后續的閃蒸、空化提供進一步破壞的條件。

由于黑水閃蒸系統中，調節閥面對的是高壓差工況，因此黑水液相本身是檢驗調節閥本身強度的重要組成部分。由于在高壓差工況下，大部分閥門會為了減少啟閉過程中，執行器的輸出力與穩定效果，會在閥腔內設置用于平衡閥芯閥桿上下兩側壓力的平衡區，液體在高壓作用下，首先會沖擊調節閥腔內部的平衡區域，此時閥腔的流道形狀就成為的重中之重，流道形狀若不能對流體進行疏導、轉向、減速，則會加劇閥腔的磨損，加大閥腔內隔板的壓力承載，導致裂紋、貫通等問題。閥腔的流道形狀也會影響阻塞流的產生、閥門的壓力恢復系數、局部渦流、紊流的產生，影響著閥門流通能力、調節能力，也影響著閥體振動、噪聲等因素。

另一方面，黑水液體的沖擊也會直接影響閥內零部件的強度，考慮到閥內零部件的沖擊位置、導向穩定性能，將會使得閥內零部件產生振動、磨損、彎曲，從而導致閥門穩定性下降、調節精度下降、安全性下降，甚至閥內零部件的彎曲、折斷。

氣相方面，由于黑水調節閥在面臨高壓差工況，閃蒸與空化效果是無法避免的，由于閥后介質的體積的急劇膨脹，高速流體會對閥芯表面、閥座密封面、閥門出口處的文丘里擴口延伸管或管道，產生無法避免的沖擊，甚至造成零部件表面破碎與管道破損。

另一方面閃蒸現象造成的流體體積的急劇變化，也會使得管道及下游工藝設備管口造成振動，若不能解決該問題，會導致下游設備出現設計意料之外的問題，進而損傷下游設備，這將會造成嚴重的生產事故，造成大量經濟損失。

黑水調節閥作為煤化工行業的典型代表，固液氣三相混合的苛刻工況讓每位設計者與用戶十分苦惱，使用壽命一短再短。本文通過固體、液體、氣體三個方面分析了問題產生的原因，以及造成的危害，應通過多個角度提出解決方案，用以為今后的設計者設計過程中提供參考。

工藝流程的改進必將推動工業產業的進步，工藝裝備的需求將帶動工業設備發展。煤化工作為工業產業重要組成部分，在煤制甲醇領域、煤制乙烯領域、煤制合成氨領域中，水煤漿氣化工藝的出現帶動了煤化工產業的量產化、經濟化。水煤漿氣化工藝在目前來講具有制備技術成熟、制備流程可控的生產安全性；也具有原材料兼容、合成轉化效率高的經濟性；還具有設備裝置易建設、投資回報周期短的商業性。在水煤漿氣化工藝中，除了閃蒸罐作為合成轉換的技術核心外，在氣化爐與洗滌塔內的黑水調節閥也是整個工藝中作為經濟性與環保性體現里不可缺少的組成部分。黑水調節閥的長期穩定運行影響著氣化裝置的持續生產，但由于黑水調節閥面對的嚴苛工況，極短的使用壽命與故障幾率催促著黑水調節閥技術的改善與進步。

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