大型海水淡化工程用阀门类型的选择

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)杭州水处理研究开发中心 作者:孙秋里
  合理选择大型海水淡化工程用阀门的类型,可以减少材料耗量,降低局部阻力和能耗,方便安装,减少维修。本文重点论述大口径切断阀止回阀的选择。

1、切断阀

  大型海水淡化中工艺管径一般为DN300 ~1 600,超出一般球阀和截止阀的使用范围。蝶阀与相同口径闸阀(Z41H) 相比,具有结构简单,易防腐,安装长度短,消耗钢材少,阀门局部阻力系数相近的优点,选择蝶阀作为切断阀更经济实用。根据压力等级,蝶阀可分为低压蝶阀和高压蝶阀。

  (1) 低压蝶阀

  低压蝶阀 图1) 可以采用中线无销钉衬胶蝶阀。当蝶阀≤DN500 时,采用对夹式连接。当蝶阀≥DN550 时,采用法兰连接。当蝶阀口径≤6 in.(DN150) ,开启力小于400N,采用手柄操作。当蝶阀口径≥8 in. (DN200) ,采用齿轮箱操作。由于低压阀门的背压低,采用中线结构不会增加太多扭矩,这种结构有两次密封。主密封是蝶板和阀座采用预紧力获得,第二密封是阀杆和阀座孔的过盈配合获得。由于阀杆和介质完全隔离,不渗入海水,故阀杆可采用2Cr13 或等同材料制作。阀体采用球墨铸铁衬EPDM,增加密封性能。由于阀体不与介质接触,降低了阀体材料性能要求(表3) 。

  (2) 高压蝶阀

  选择高压蝶阀(图2) 材料时,除考虑海水的腐蚀因素外,还需要考虑材料的耐压性能,工作压力为69 bar,最高压力≥85 bar( 反渗透高压泵的关闭压力) 时,由于背压高,为了减少扭矩,高压蝶阀采用双偏心结构。当蝶阀公称尺寸≤DN500,采用对夹式连接。当蝶阀公称尺寸≥DN550,采用法兰式连接。压力等级Cl 600,阀体和蝶板材料为双相钢ASTM A995 GR. 4A,由于阀杆暴露在介质中,阀杆采用材料为ASTM A276 UNS31803,阀座材料为RPTFE。双偏心结构增加了局部阻力系数,蝶板和阀杆固定需要销钉,销钉的防腐要求和其他过流部件相同。

低压蝶阀

1.阀体 2.阀瓣 3.阀杆 4.执行机构

图1 低压蝶阀

表3 低压中线蝶阀主要零件材料

低压中线蝶阀主要零件材料

  注: 介质中含有磨损性颗粒时,阀瓣材料宜采用ASTM A995GR. 4A 或以上材料。

2、止回阀

  止回阀通常安装在海水泵出口,用以阻止海水倒流和水锤对设备的损坏。目前海水淡化项目中使用的止回阀有缓闭蝶式止回阀、全衬胶蝶式对夹止回阀、单瓣对夹止回阀和单瓣双相钢对夹止回阀等。

  (1) 缓闭蝶式止回阀

  缓闭蝶式止回阀(H48X - 10Q,图3) 的主体材料为球墨铸铁,机械或液压缓闭抗水锤能力较好,适合低压使用,真空技术网(http://www.chvacuum.com/)调研后发现目前在废水处理、化工厂和市政等工程得到很大应用,在海水淡化工程的产品水工段应用。

  (2) 全衬胶蝶式对夹止回阀

  全衬胶蝶式对夹止回阀( H77X - 10Q,图4) 是对缓闭蝶式止回阀HH48X - 10Q 在防腐方面的改进,阀体和阀杆采用全衬胶方式,阀瓣可采用双相不锈钢或镍铝青铜。此类阀门设置在低压海水泵的出口处,适合大口径管路上安装,阀门公称直径范围为DN200 ~ 1 200。设计时需要注意该阀门对安装空间的要求,阀门安装不当会引起阀瓣和弹簧对阀杆长期作用,破坏阀体和阀杆接触处密封,渗入介质,造成阀体腐蚀,缩短阀门使用寿命。

双偏心高性能蝶阀

1.阀体 2.阀瓣 3.阀杆 4.执行机构

图2 双偏心高性能蝶阀

缓闭蝶式止回阀

1.阀体 2.阀瓣 3.储油缸 4.微调阀

图3 缓闭蝶式止回阀

全衬胶蝶式对夹止回阀

1.阀体 2.阀瓣 3 阀杆

图4 全衬胶蝶式对夹止回阀H77X - 10Q

  (3) 单瓣对夹止回阀

  单瓣对夹止回阀( H74H,图5) 结构简单,安装空间小,可在低压或高压工况下使用。阀门整体采用双相不锈钢,抗海水的腐蚀性能好,质量轻,可水平和垂直安装,使用方便。在海水淡化装置中,一般选用≤DN250 的单瓣对夹止回阀。当阀门公称尺寸> DN250 时,水击作用明显,动作噪音大。大口径单瓣对夹止回阀在气路配管中广泛应用。阀门为非全通径,阀瓣开度最大45°,阻力系数增加,流通能力下降。

单瓣对夹止回阀

1.阀体 2.阀瓣 3.阀杆

图5 单瓣对夹止回阀

  (4) 单瓣双相钢对夹止回阀

  单瓣双相钢对夹止回阀( 图6) 安装空间小,采用INCONEL 弹簧配合阀瓣重力快关,流量或压力低于一定值,自动关闭抗水击,密封面采用EPDM密封圈,减少水锤作用。流线形阀瓣局部阻力系数低,阀门开度增大。单瓣双相钢对夹止回阀安装在海水淡化的反渗透高压泵出口,是高压、抗击水锤、耐腐蚀和止回的解决方案。

单瓣双相钢对夹止回阀

图6 单瓣双相钢对夹止回阀

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