高流速高含固條件下高壓差調節閥沖刷腐蝕規律

鄭涵文，嚴燕輝，趙建平

（南京工業大學，江蘇南京 210009）

1 前言

我國“十二五”規劃中提出推進能源多元發展，開展煤制天然氣、液體燃料和煤基多聯產研發示范裝置［1，2］，現已建成若干示范工程，“十三五”規劃綱要中也強調了煤炭清潔高效利用［3］，提高煤炭資源的清潔利用水平是重點目標。但煤液化生產處于高溫、高壓和高含固的復雜工況下［5］，其規模化、集約化和大型化發展受到過程裝備可靠性的嚴重制約［4］，在設計煤液化用閥門時，提高閥門材料質量和增加壁厚來適應惡劣工況。但這會增加生產成本和風險。因此，研究設備的沖刷磨蝕規律，對于提高設備可靠性具有重大意義。

煤化工用典型調節閥工況有以下特點：介質流速快，溫度達200～500 ℃，且含有硬度高達HRC60的固相顆粒和硫等腐蝕性成分，閥的進出口壓差大，達到10 MPa以上。

我國的煤液化關鍵閥研究起步晚，總體發展水平相當于20世紀90年代末的國際水平，不能滿足國內和國際市場的需求［6］，從技術上分析體現以下幾個方面：性能不穩定、如低抗壓能力差、低調節精度和壽命短，在惡劣工況下難以滿足要求，由于一些煤化工關鍵控制閥不能自給自足，因而煤化工關鍵閥成為煤液化發展的瓶頸［7，8］。

為了滿足煤液化用閥耐高溫、耐沖刷磨蝕的要求，目前主要措施是在閥的關鍵部位增加金剛石、碳化物、陶瓷等耐磨材料，其特點為高硬度、低強度，在調節閥工作中易被震裂而破壞，還有一些噴涂技術易出現噴涂層與基體結合缺陷，在固粒的沖刷下會出現涂層整體脫落的現象。……