阀门在黑水系统中出现的问题

在黑水处理系统中，介质主要为高温黑水、灰水和渣水，黑水温度可达到240℃左右，最大压差可达到6.0MPa，工况具有高压差、强冲刷、强腐蚀、介质为固液气三相流等特点。阀门使用环境恶劣，黑水、灰水及渣水中含有氯离子、硫化氢或磷酸等强腐蚀介质，并含有大量固体颗粒。阀门在使用中不但要承受阀门压力降引起的高流速煤灰颗粒的冲刷，还要耐受闪蒸溶解的气蚀、黑水汽化引起的腐蚀。

卡涩和外漏

阀门在开关调节过程中硬质固体颗粒进入阀杆与填料的间隙处，经长期运行后引起颗粒堆积甚至结垢而将阀杆卡住，导致阀杆输出力不足，引起阀门卡涩。并且填料被硬质固体颗粒破坏后易出现外漏现象。

冲蚀和气蚀

从黑水液固两相流经角阀减压后的流动状态分析，介质对阀内件主要产生冲蚀和气蚀破坏。

在节流口处，根据伯努利方程，静压能转变为动能，其流速急剧增加(。夹杂在黑水中的硬质颗粒(SiO2等)以切削、犁沟和刺入的方式对阀内件进行高速冲刷形成冲蚀。

在节流口处静压能最低，若缩截面处的压力等于或小于该液体入口温度下的饱和蒸汽压时部分气体将气化，使阀后形成气、固、液这三相流共存的现象，出现闪蒸，继而压力恢复至高于饱和蒸汽压时气泡破裂，形成气蚀使阀内流道的内表面形成蜂窝状的小孔。

在冲蚀和气蚀的双重作用下，阀内件采用一般高硬度的耐磨材料或表面硬化工艺的话，很难满足工况要求。

内漏

由于多相流中含有高浓度的固体颗粒，在流体的加速作用下，颗粒会持续冲击固体壁面，导致阀芯和缓冲罐底部区域出现严重的磨损，最后造成阀门内漏，密封失效。目前，高压黑水阀门的寿命仅为4~6个月，且缓冲罐底部的减薄十分严重，装置的运行和检维修成本很高。

阀体穿孔

在黑水处理系统中，多使用角阀，然而介质在阀腔拐点和出口缩径处流速高，黑水中的硬质悬浮固体颗粒对阀腔造成严重的冲蚀破坏。出口法兰与管道筒体连接处内壁厚度不均匀，而该结构在铸造时很容易引起厚度突变，容易产生砂眼和裂纹等缺陷，在该恶劣的工况下，阀体容易出现穿孔。

陶瓷阀门的应用优势

陶瓷材料优势

材料硬度

结构陶瓷具有良好的抗磨耗性和较低的动、静摩擦系数，因为他的结构致密且硬度高，不容易在常温下发生塑性变形。他的硬度通常都高于工业上的常用合金材料，近年来，陶瓷材料在工业行业得到了广泛应用。

耐磨性

陶瓷材料突出的优点之一就是耐磨性，将陶瓷作为耐磨材料是耐磨技术的发展趋势但是陶瓷的抗冲蚀性能不仅与组分及纯度有关，也与其制备工艺密切相关。例如：纯度为100%的氧化铝陶瓷的耐磨性比95%~98%的氧化铝陶瓷高1.5倍，比纯度为70%的氧化铝陶瓷高10倍。因此，在冲蚀磨损条件下选用陶瓷材料时，应选择高致密度和高纯的陶瓷。

有实验表明，在相同的冲蚀条件下，结构陶瓷的抗冲蚀磨损能力比钨铬钴合金高2~10倍。

材料韧性

陶瓷是脆性材料，弯曲或拉伸时，裂纹一旦产生，易断裂。陶瓷的高温力学性能、抗化学侵蚀能力、耐磨性、电绝缘性等均优于金属材料，但其脆性限制了它的使用。

目前改善陶瓷材料脆性、增加韧性的方法有以下几种：

通过晶须或纤维增韧；异相弥散强化增韧；氧化锆相变增韧；显微结构增韧；表面强化增韧；复合增韧。

耐腐蚀性

材料的腐蚀可以分为化学腐蚀和物理复试，结构陶瓷的耐腐蚀性表现在高温时不会被氧化，可在高温下连续工作上小时不会损坏，几乎可以耐受除氢氟酸以外的无机酸的腐蚀。而且，许多陶瓷材料能够抵抗熔融金属的高温侵蚀，成为熔炼各种金属材料的坩埚材料。

陶瓷材料的腐蚀行为相对于金属材料虽然轻得多，因此，在很多恶劣的腐蚀工况中，常常会选用以陶瓷为材料的工业设备。

陶瓷阀门结构优势

陶瓷球阀

陶瓷球阀的结构与普通金属球阀相同，但阀球和阀座的材料被结构陶瓷材料所代替。由于陶瓷材料具有良好的优越性，陶瓷阀门在腐蚀磨损方面可以替代普通的金属阀门。阀球与阀座之间密封保证了陶瓷阀门的密封性能。

在高腐蚀和强腐蚀的介质中，阀内件承受的腐蚀和冲击最大，将陶瓷材料作为阀内件，就可以很好地避免阀内件的腐蚀与磨损，并且，使得介质不会与阀体直接接触，有效的延长了阀门的使用寿命。