海水淡化用閥門

本文格式為Word版，下載可任意編輯——海水淡化用閥門大型海水淡化工程用閥門的選擇

近年來，隨著國民生活水平提高和工業(yè)發(fā)展，淡水耗量逐年增加，為了解決用水問題，大量大型海水淡化工程正在國內(nèi)緊張的進(jìn)行建設(shè)。本文從介質(zhì)、材料、防腐處理、結(jié)構(gòu)和安裝要求等方面入手，分析海水淡化項(xiàng)目工程1概述

近年來，隨著國民生活水平提高和工業(yè)發(fā)展，淡水耗量逐年增加，為了解決用水問題，大量大型海水淡化工程正在國內(nèi)緊張的進(jìn)行建設(shè)。本文從介質(zhì)、材料、防腐處理、結(jié)構(gòu)和安裝要求等方面入手，分析海水淡化項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)過程中工藝閥門的選擇。

2工藝介質(zhì)

海水淡化過程中，需要特別注意氯化物對(duì)設(shè)備的腐蝕。另外，海水溫度對(duì)腐蝕速率影響很大，溫度越高，腐蝕越快。而固體污染物會(huì)損害材料保護(hù)膜，引起沖刷腐蝕。各類化學(xué)污染物也會(huì)提高腐蝕概率。配料添加劑可能是一種人為的海疆化學(xué)品污染物，但是從腐蝕角度看，適量則不會(huì)引起任何問題。如次氯酸鈉有時(shí)用來抑制藻類，但劑量太大會(huì)引起嚴(yán)重的點(diǎn)腐蝕。海水淡化有多種工藝，其中反滲透技術(shù)的主要工藝過程為海水取水→前處理→超濾→反滲透→產(chǎn)品水（副產(chǎn)反滲透濃液），各工藝過程主要介質(zhì)的組成見表1（取水地點(diǎn)不同海水成分有所差異）。

3閥門材料

在海水淡化工程中，閥門材料問題較多出現(xiàn)在過流部件上。目前，常用過流部件材料主要有鎳鋁青銅、不銹鋼、雙相不銹鋼和金屬涂層等。

表1工藝介質(zhì)組成及設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1鎳鋁青銅

鎳鋁青銅（Al8Ni2Cu）具有優(yōu)異的耐應(yīng)力開裂腐蝕、耐疲乏腐蝕、耐空泡腐蝕、耐沖刷和抗海生物污損等性能。在含3%NaCl的海水中，與不銹鋼相比，鎳鋁青銅合金具有優(yōu)異的抗汽蝕破壞性。鎳鋁青銅在海水中的腐蝕為點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕。鎳鋁青銅對(duì)海水流速敏感，超過臨界流速時(shí)，腐蝕速度急劇增加。鎳鋁青銅鑄造工藝不穩(wěn)定，鑄造的合格率偏低，作為閥門鑄件時(shí)，需深入研究。

3.2不銹鋼

不銹鋼的耐腐蝕性隨材料化學(xué)成分不同而異。304不銹鋼在含1×10氯化物的水環(huán)境下，具有耐點(diǎn)腐蝕和耐裂隙腐蝕性，在海水中不能作為過流部件。316L是含鉬奧氏體不銹鋼，具有更好的抗一般腐蝕、點(diǎn)腐蝕和裂隙腐蝕性。316L在含氯化物＜2×10的亞海水環(huán)境下，具有耐點(diǎn)腐蝕和耐裂隙腐蝕性。海水的氯離子含量約1.83×10，海水濃縮液的氯離子濃度3.4×10，操作壓力約為7MPa。氯離子濃度小于2×10時(shí)，可選用ASTMA995-4A雙相不銹鋼。氯離子濃度小于4×10的工況，可選用ASTMA995-5A雙相不銹鋼。隨著鉻、鉬和氮含量增加，可以提高不銹鋼在氯化物或其他鹵素離子環(huán)境下的耐點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕性（表2）。

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表2不銹鋼材料選擇

3.3球墨鑄鐵

為了降低工程造價(jià)，閥體采用球墨鑄鐵襯EP-DM，閥瓣采用球墨鑄鐵襯防腐涂層的處理方法。

（1）球墨鑄鐵襯Halar

Halar是乙烯與三氟氯乙烯的交替共聚物，是半結(jié)晶和可熔融加工的含氟聚合物。對(duì)大多數(shù)的無機(jī)和有機(jī)化學(xué)品以及有機(jī)溶劑，有良好的抗腐蝕能力。Halar制成品的表面類似于玻璃，能阻止微生物的增長，在國外已允許用于食品和飲水領(lǐng)域。在高溫下的耐氯和氯衍生物的性能突出。并具備突出的抗沖擊性能和相當(dāng)?shù)臋C(jī)械堅(jiān)韌性。Halar涂層適合在氯離子濃度低于4×10的環(huán)境中使用。

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（2）球墨鑄鐵襯Nylon11

Nylon11是熱塑性和植物類涂層，能防止菌類生長和增長，通過10年鹽水沉浸測(cè)試，底層金屬?zèng)]有腐蝕跡象。為保證涂層的穩(wěn)定性及良好的粘和性，Nylon11用在蝶板涂層時(shí)其使用溫度不宜超過100℃。Nylon11涂層蝶板與膠套之間的摩擦系數(shù)低，能抗?fàn)幾贤饩€。與采用雙相鋼閥瓣相比，球墨鑄鐵涂Nylon11閥瓣的成本降低80%以上。Nylon11涂層適合在氯離子濃度低于3×10的環(huán)境中使用。當(dāng)流通介質(zhì)中含磨損性顆粒或經(jīng)常開關(guān)動(dòng)作場(chǎng)合，不適合使用涂層。另外，在運(yùn)輸和安裝過程中應(yīng)防止涂層劃傷和脫落。

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4閥門類型

合理選擇閥門的類型，可以減少材料耗量，降低局部阻力和能耗，便利安裝，減少維修。本文重點(diǎn)論述大口徑切斷閥和止回閥的選擇。

4.1切斷閥

大型海水淡化中工藝管徑一般為DN300～1600，超出一般球閥和截止閥的使用范圍。蝶閥與一致口徑閘閥（Z41H）相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易防腐，安裝長度短，消耗鋼材少，閥門局部阻力系數(shù)相近的優(yōu)點(diǎn)，選擇蝶閥作為切斷閥更經(jīng)濟(jì)實(shí)用。根據(jù)壓力等級(jí)，蝶閥可分為低壓蝶閥和高壓蝶閥。

（1）低壓蝶閥

低壓蝶閥（圖1）可以采用中線無銷釘襯膠蝶閥。當(dāng)?shù)y≤DN500時(shí)，采用對(duì)夾式連接。當(dāng)?shù)y≥DN550時(shí)，采用法蘭連接。當(dāng)?shù)y口徑≤6in.（DN150），開啟力小于400N，采用手柄操作。當(dāng)?shù)y口徑≥8in.（DN200），采用齒輪箱操作。由于低壓閥門的背壓低，采用中線結(jié)構(gòu)不會(huì)增加太多扭矩，這種結(jié)構(gòu)有兩次密封。主密封是蝶板和閥座采用預(yù)緊力獲得，其次密封是閥桿和閥座孔的過盈協(xié)同獲得。由于閥桿和介質(zhì)完全隔離，不滲入海水，故閥桿可采用2Cr13或等同材料制作。閥體采用球墨鑄鐵襯EPDM，增加密封性能。由于閥體不與介質(zhì)接觸，降低了閥體材料性能要求（表3）。

表3低壓中線蝶閥主要零件材料

（2）高壓蝶閥

選擇高壓蝶閥（圖2）材料時(shí)，除考慮海水的腐蝕因素外，還需要考慮材料的耐壓性能，工作壓力為69bar，最高壓力≥85bar（反滲透高壓泵的關(guān)閉壓力）時(shí)，由于背壓高，為了減少扭矩，高壓蝶閥采用雙偏心結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)y公稱尺寸≤DN500，采用對(duì)夾式連接。當(dāng)?shù)y公稱尺寸≥DN550，采用法蘭式連接。壓力等級(jí)Cl600，閥體和蝶板材料為雙相鋼ASTMA995GR.4A，由于閥桿暴露在介質(zhì)中，閥桿采用材料為ASTMA276UNS31803，閥座材料為RPTFE。雙偏心結(jié)構(gòu)增加了局部阻力系數(shù)，蝶板和閥桿固定需要銷釘，銷釘?shù)姆栏蠛推渌^流部件一致。

1.閥體2.閥瓣3.閥桿4.執(zhí)行機(jī)構(gòu)

圖1低壓蝶閥

4.2止回閥

止回閥尋常安裝在海水泵出口，用以阻止海水倒流和水錘對(duì)設(shè)備的損壞。目前海水淡化項(xiàng)目中使用的止回閥有緩閉蝶式止回閥、全襯膠蝶式對(duì)夾止回閥、單瓣對(duì)夾止回閥和單瓣雙相鋼對(duì)夾止回閥等。

1.閥體2.閥瓣3.閥桿4.執(zhí)行機(jī)構(gòu)

圖2雙偏心高性能蝶閥

（1）緩閉蝶式止回閥

緩閉蝶式止回閥（H48X-10Q，圖3）的主體材料為球墨鑄鐵，機(jī)械或液壓緩閉抗水錘能力較好，適合低壓使用，目前在廢水處理、化工廠和市政等工程得到很大應(yīng)用，在海水淡化工程的產(chǎn)品水工段應(yīng)用。

1.閥體2.閥瓣3.儲(chǔ)油缸4.微調(diào)閥

圖3緩閉蝶式止回閥

（2）全襯膠蝶式對(duì)夾止回閥

全襯膠蝶式對(duì)夾止回閥（H77X－10Q，圖4）是對(duì)緩閉蝶式止回閥HH48X-10Q在防腐方面的改進(jìn)，閥體和閥桿采用全襯膠方式，閥瓣可采用雙相不銹鋼或鎳鋁青銅。此類閥門設(shè)置在低壓海水泵的出口處，適合大口徑管路上安裝，閥門公稱直徑范圍為DN200～1200。設(shè)計(jì)時(shí)需要注意該閥門對(duì)安裝空間的要求，閥門安裝不當(dāng)會(huì)引起閥瓣和彈簧對(duì)閥桿長期作用，破壞閥體和閥桿接觸處密封，滲入介質(zhì)，造成閥體腐蝕，縮短閥門使用壽命。

圖4全襯膠蝶式對(duì)夾止回閥H77X－10Q

（3）單瓣對(duì)夾止回閥

單瓣對(duì)夾止回閥（H74H，圖5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝空間小，可在低壓或高壓工況下使用。閥門整體采用雙相不銹鋼，抗海水的腐蝕性能好，質(zhì)量輕，可水平和垂直安裝，使用便利。在海水淡化裝置中，一般選用≤DN250的單瓣對(duì)夾止回閥。當(dāng)閥門公稱尺寸＞DN250時(shí)，水擊作用明顯，動(dòng)作噪音大。大口徑單瓣對(duì)夾止回閥在氣路配管中廣泛應(yīng)用。閥門為非全通徑，閥瓣開度最大45°，阻力系數(shù)增加，流通能力下降。

1.閥體2.閥瓣3.閥桿

圖5單瓣對(duì)夾止回閥

（4）單瓣雙相鋼對(duì)夾止回閥

單瓣雙相鋼對(duì)夾止回閥（圖6）安裝空間小，采用INCONEL彈簧協(xié)同閥瓣重力快關(guān)，流量或壓力低于一定值，自動(dòng)關(guān)閉抗水擊，密封面采用EPDM密封圈，減少水錘作用。流線形閥瓣局部阻力系數(shù)低，閥門開度增大。單瓣雙相鋼對(duì)夾止回閥安裝在海水淡化的反滲透高壓泵出口，是高壓、抗擊水錘、耐腐蝕和止回的解決方案。

圖6單瓣雙相鋼對(duì)夾止回閥

5閥門安裝

5.1一般要求

閥門應(yīng)根據(jù)管道及儀表流程圖（P＆ID）上所示類型及數(shù)量設(shè)置。當(dāng)系統(tǒng)對(duì)某些閥門的安裝位置有具體要求時(shí)，應(yīng)按工藝要求設(shè)置。閥門的安裝位置應(yīng)集中布置在裝置區(qū)一側(cè)，并設(shè)置必要的操作平臺(tái)或檢修平臺(tái)。需要經(jīng)常操作、維修和更換的閥門，應(yīng)位于地面、平臺(tái)或梯子簡(jiǎn)單接近處。閥門手輪的中心距操作面的高度為750～1500mm之間，最適合的高度為1200mm，不需要經(jīng)常操作的閥門安裝高度可達(dá)1500～1800mm。閥門應(yīng)與加藥口保持適當(dāng)?shù)木嚯x，避免局部藥劑性能太強(qiáng)引起嚴(yán)重的點(diǎn)腐蝕。

5.2大型閥門

大型閥門的本體荷載大，配管宜水平布置，單獨(dú)支撐，并考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的操作檢修空間，還應(yīng)在閥門的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置支架。支架不應(yīng)設(shè)在檢修時(shí)需要拆卸的短管上，并考慮拆下閥門時(shí)不應(yīng)影響管道的支承，支承應(yīng)高出地面50～100mm。執(zhí)行機(jī)構(gòu)較重時(shí)，需要為其設(shè)置單獨(dú)支承。

蝶閥安裝方式根據(jù)管道布置狀況確定。管道水平布置時(shí)，蝶閥閥桿盡可能水平布置，務(wù)必保持蝶閥的開啟方向和介質(zhì)滾動(dòng)方向一致，以防止介質(zhì)中的漿體和污染物在閥軸和閥體的密封部位沉積。閥門開啟時(shí)工作扭矩小，并起到一定的管道清淤作用。

對(duì)夾式止回閥布置在海水泵出口，其后設(shè)置一個(gè)切斷閥，為了避免兩對(duì)夾閥門的閥瓣出現(xiàn)碰撞和干擾，兩個(gè)閥門之間需設(shè)置一直管段，直管段長度（1.5～2.0）DN。假使采用水平布置的全襯膠蝶式對(duì)夾止回閥時(shí)，閥桿需要垂直安裝，可以延長閥門使用壽命。假使采用單瓣對(duì)夾止回閥或者單瓣雙向鋼對(duì)夾止回閥時(shí)，閥門安裝方向應(yīng)有利于重力關(guān)閉方向。

6結(jié)語

海水淡化項(xiàng)目閥門選擇時(shí)，需要對(duì)閥門的過流介質(zhì)、腐蝕因素、材料選擇、結(jié)構(gòu)和安裝等多方面進(jìn)行分析，然后進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較和選用。

（1）閥門選擇材料時(shí)，需要從分析工況中過流介質(zhì)入手，找出主要的因素，針對(duì)介質(zhì)特點(diǎn)和工藝要求選擇合理的材料。

（2）閥門選擇結(jié)構(gòu)時(shí)，需要對(duì)閥門的耗材、空間、能耗和造價(jià)等方面進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比，選擇出低耗材、低能耗和低噪音產(chǎn)品。

（3）為了避免閥門安裝不當(dāng)而造成使用壽命縮短及影響系統(tǒng)運(yùn)行，工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)符合閥門安裝要求，確保設(shè)備在合理的狀態(tài)下運(yùn)行，并適合管道或設(shè)備承受閥門的荷載。

資料之二

介紹了海水淡化工程中工藝介質(zhì)、腐蝕因素和工況條件等的特別性，論述了海水淡化工程閥門常用材料及大口徑蝶閥和止回閥的結(jié)構(gòu)類型、安裝方式和選用原則。

1、概述

近年來，隨著國民生活水平提高和工業(yè)發(fā)展，淡水耗量逐年增加，為了解決用水問題，大量大型海水淡化工程正在國內(nèi)緊張的進(jìn)行建設(shè)。本文從介質(zhì)、材料、防腐處理、結(jié)構(gòu)和安裝要求等方面入手，分析海水淡化項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)過程中工藝閥門的選擇。

2、工藝介質(zhì)

海水淡化過程中，需要特別注意氯化物對(duì)設(shè)備的腐蝕。另外，海水溫度對(duì)腐蝕速率影響很大，溫度越高，腐蝕越快。而固體污染物會(huì)損害材料保護(hù)膜，引起沖刷腐蝕。各類化學(xué)污染物也會(huì)提高腐蝕概率。配料添加劑可能是一種人為的海疆化學(xué)品污染物，但是從腐蝕角度看，適量則不會(huì)引起任何問題。如次氯酸鈉有時(shí)用來抑制藻類，但劑量太大會(huì)引起嚴(yán)重的點(diǎn)腐蝕。海水淡化有多種工藝，其中反滲透技術(shù)的主要工藝過程為海水取水→前處理→超濾→反滲透→產(chǎn)品水(副產(chǎn)反滲透濃液)，各工藝過程主要介質(zhì)的組成見表1(取水地點(diǎn)不同海水成分有所差異)。

3、閥門材料

在海水淡化工程中，閥門材料問題較多出現(xiàn)在過流部件上。目前，常用過流部件材料主要有鎳鋁青銅、不銹鋼、雙相不銹鋼和金屬涂層等。

3.1、鎳鋁青銅3.2、不銹鋼3.3、球墨鑄鐵

在海水淡化工程中，大型海水淡化工程用閥門材料問題較多出現(xiàn)在過流部件上。目前，常用過流部件材料主要有鎳鋁青銅、不銹鋼、雙相不銹鋼和金屬涂層等。

表1工藝介質(zhì)組成及設(shè)計(jì)參數(shù)

1、鎳鋁青銅

鎳鋁青銅(Al8Ni2Cu)具有優(yōu)異的耐應(yīng)力開裂腐蝕、耐疲乏腐蝕、耐空泡腐蝕、耐沖刷和抗海生物污損等性能。在含3%NaCl的海水中，與不銹鋼相比，鎳鋁青銅合金具有優(yōu)異的抗汽蝕破壞性。鎳鋁青銅在海水中的腐蝕為點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕。鎳鋁青銅對(duì)海水流速敏感，超過臨界流速時(shí)，腐蝕速度急劇增加。真空技

術(shù)網(wǎng)(http://./)認(rèn)為鎳鋁青銅鑄造工藝不穩(wěn)定，鑄造的合格率偏低，作為閥門鑄件時(shí)，需深入研究。

2、不銹鋼

不銹鋼的耐腐蝕性隨材料化學(xué)成分不同而異。304不銹鋼在含1×10-4氯化物的水環(huán)境下，具有耐點(diǎn)腐蝕和耐裂隙腐蝕性，在海水中不能作為過流部件。316L是含鉬奧氏體不銹鋼，具有更好的抗一般腐蝕、點(diǎn)腐蝕和裂隙腐蝕性。316L

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在含氯化物

1.閥體2.閥瓣3.閥桿4.執(zhí)行機(jī)構(gòu)

圖2雙偏心高性能蝶閥

1.閥體2.閥瓣3.儲(chǔ)油缸4.微調(diào)閥

圖3緩閉蝶式止回閥

1.閥體2.閥瓣3閥桿

圖4全襯膠蝶式對(duì)夾止回閥H77X-10Q

(3)單瓣對(duì)夾止回閥

單瓣對(duì)夾止回閥(H74H，圖5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝空間小，可在低壓或高壓工況下使用。閥門整體采用雙相不銹鋼，抗海水的腐蝕性能好，質(zhì)量輕，可水平和垂直安裝，使用便利。在海水淡化裝置中，一般選用≤DN250的單瓣對(duì)夾止回閥。當(dāng)閥門公稱尺寸>DN250時(shí)，水擊作用明顯，動(dòng)作噪音大。大口徑單瓣對(duì)夾止回閥在氣路配管中廣泛應(yīng)用。閥門為非全通徑，閥瓣開度最大45°，阻力系數(shù)增加，流通能力下降。

1.閥體2.閥瓣3.閥桿圖5單瓣對(duì)夾止回閥

(4)單瓣雙相鋼對(duì)夾止回閥

單瓣雙相鋼對(duì)夾止回閥(圖6)安裝空間小，采用INCONEL彈簧協(xié)同閥瓣重力快關(guān)，流量或壓力低于一定值，自動(dòng)關(guān)閉抗水擊，密封面采用EPDM密封圈，減少水錘作用。流線形閥瓣局部阻力系數(shù)低，閥門開度增大。單瓣雙相鋼對(duì)夾止回閥安裝在海水淡化的反滲透高壓泵出口，是高壓、抗擊水錘、耐腐蝕和止回的解決方案。

圖6單瓣雙相鋼對(duì)夾止回閥

5、閥門安裝

5.1、一般要求

閥門應(yīng)根據(jù)管道及儀表流程圖(P&ID)上所示類型及數(shù)量設(shè)置。真空技術(shù)網(wǎng)(http://./)認(rèn)為當(dāng)系統(tǒng)對(duì)某些閥門的安裝位置有具體要求時(shí)，應(yīng)按工藝要求設(shè)置。閥門的安裝位置

應(yīng)集中布置在裝置區(qū)一側(cè)，并設(shè)置必要的操作平臺(tái)或檢修平臺(tái)。需要經(jīng)常操作、維修和更換的閥門，應(yīng)位于地面、平臺(tái)或梯子簡(jiǎn)單接近處。閥門手輪的中心距操作面的高度為750～1500mm之間，最適合的高度為1200mm，不需要經(jīng)常操作的閥門安裝高度可達(dá)1500～1800mm。閥門應(yīng)與加藥口保持適當(dāng)?shù)木嚯x，避免局部