簡述了在尿素生產(chǎn)過程中，P4調(diào)節(jié)閥的作用，普通P4調(diào)節(jié)閥使用壽命短的原因，介紹了兗礦嶧化公司采用HTP新型調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用情況。

1、前言

　　采用水溶液全循環(huán)法進(jìn)行尿素生產(chǎn)的裝置，在儀控系統(tǒng)中有一個非常重要的調(diào)節(jié)閥，那就是尿素合成塔出口壓力調(diào)節(jié)閥，即我們通常所說的P4閥。它安裝在尿素合成塔頂出口管線上，尿素合成塔的反應(yīng)混合物(內(nèi)含有尿素、甲銨、氨、水、二氧化碳等)在20MPa壓力下經(jīng)此調(diào)節(jié)閥減壓至1.77MPa后進(jìn)入預(yù)蒸餾塔。

　　尿素工藝生產(chǎn)條件決定了P4閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。合成塔內(nèi)壓力約為20MPa，化學(xué)反應(yīng)劇烈，壓力波動大，而且受到入塔物料壓力的影響;介質(zhì)流速高，波動影響大;介質(zhì)溫度較高，但溫度降低后易結(jié)晶，不宜設(shè)置旁路閥;塔體及管線在生產(chǎn)中有一定振動;壓力從20MPa驟減至1.77MPa，壓差高達(dá)18.23MPa，帶來嚴(yán)重的閃蒸和氣蝕現(xiàn)象;介質(zhì)中的甲銨具有強(qiáng)烈的腐蝕性;在線維護(hù)風(fēng)險(xiǎn)大，閥門如大幅度開關(guān)會造成合成塔超壓或中壓系統(tǒng)超壓，引起大范圍的工藝波動甚至引發(fā)事故等等。生產(chǎn)過程中對調(diào)節(jié)閥的影響因素，其中氣蝕和腐蝕的影響最大。真空技術(shù)網(wǎng)(http://m.zlyvkd.cn/)認(rèn)為這些條件要求所選用的P4調(diào)節(jié)閥應(yīng)具有耐高壓、耐高溫、抗振動、耐沖刷、耐腐蝕、密封性好和可好維護(hù)等特點(diǎn)，另外還要配備高效齊全的附件，如定位器和手輪機(jī)構(gòu)等。

　　高壓調(diào)節(jié)閥通常是指PN≥16MPa的閥，該閥使用中存在的主要問題不是壓力特別大，而是壓差特別大時(shí)，對閥芯、閥座產(chǎn)生嚴(yán)重的氣蝕和腐蝕，P4閥的閥芯材質(zhì)經(jīng)歷了多次的換代更新，仍然不能完全保證抗腐蝕性能，每次大修必須拆檢。

2、P4調(diào)節(jié)閥壽命短的主要原因

　　整閥的壽命極短，一般的閥僅能用上1～2個月。

　　(1)沖蝕：在節(jié)流口，介質(zhì)高速流動，具有強(qiáng)大動能，它可以很快將閥芯、閥座沖出流線型的細(xì)槽。尤其在小開度時(shí)，節(jié)流間隙小，節(jié)流速度達(dá)到最大值，巨大的沖刷作用會破壞鈍化型金屬的表面鈍化膜，并妨礙其再鈍化，腐蝕速度急劇增加。

　　(2)氣蝕：當(dāng)介質(zhì)流過節(jié)流口時(shí)，其速度急劇增加，壓力急劇下降，當(dāng)壓力低于飽和蒸汽壓時(shí)，液體就會閃蒸出氣體來，形成氣液雙相流動，氣體裹夾著未氣化的液滴，以極高的速度撞擊閥芯，對閥芯造成了巨大的破壞，使閥芯表面產(chǎn)生蜂窩狀的凹坑，從而在很短的時(shí)間內(nèi)造成嚴(yán)重的物理性損傷。并且整個過程伴隨有較大的振動和噪聲。

3、兗礦嶧化公司使用P4閥的情況

　　3.1、原來所用ZMBS高壓P4閥存在的問題

　　(1)該P(yáng)4閥均采用平面密封，密封主要靠石棉、四氟密封墊，由于該閥的閥前閥后壓差較大，常常導(dǎo)致上、下閥蓋與閥體的密封面以及導(dǎo)向套的下密封面和閥座的上密封面與閥體接觸面產(chǎn)生滲漏，墊片破損后甚至發(fā)展為噴漏。

　　(2)該P(yáng)4閥的導(dǎo)向套為單一功能的過渡導(dǎo)向，且較短，在入口壓力較大的情況下，閥芯的導(dǎo)向不穩(wěn)定，使閥芯和閥座摩擦發(fā)卡、嚴(yán)重偏磨凹陷，直接影響調(diào)節(jié)品質(zhì)。

　　(3)該P(yáng)4閥的閥桿較細(xì)，在壓差較大的情況下易產(chǎn)生彎折，甚至在閥芯和閥桿連接處斷裂，嚴(yán)重時(shí)可能造成合成塔超壓的不良后果。

　　(4)尿液結(jié)晶較為常見，一般發(fā)生在填料函處，從而造成閥桿動作不靈活，致使P4閥無法正常運(yùn)行。

　　3.2、采用HTP新型P4調(diào)節(jié)閥的情況

　　2007年，公司相繼對兩套尿素生產(chǎn)裝置中的關(guān)鍵設(shè)備尿素合成塔進(jìn)行更換，安裝了直徑1400mm、40m3的新尿塔，借此機(jī)會，經(jīng)過多次考察對比，認(rèn)真考慮反復(fù)衡量，選用了重慶南坪自動化儀表廠生產(chǎn)的HTP-320K型新一代尿素專用高壓調(diào)節(jié)閥。

　　HTP新型尿素專用調(diào)節(jié)閥是該廠集多年生產(chǎn)高壓P4閥的經(jīng)驗(yàn)，并在消化吸收引進(jìn)大化肥裝置先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上研制開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專利產(chǎn)品，與原P4閥比較，具有抗震性能好，噪音低、耐沖刷、抗腐蝕、能承受高壓差、壽命長、使用可靠、維修方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。

　　(1)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用國外技術(shù)，結(jié)構(gòu)更緊湊輕巧、輸出力大、運(yùn)行平穩(wěn)、強(qiáng)度更好，而且減少了高度、質(zhì)量，安裝維護(hù)更加方便。

　　(2)閥內(nèi)組件：閥內(nèi)組件采用雙導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向套和籠式為一體式，伸長了導(dǎo)向距離，保證了在運(yùn)行中閥芯、閥座的同軸度。利用籠式分散節(jié)流，起到了多級降壓、抑制渦流的作用。同時(shí)閥桿的加粗，更增強(qiáng)了抗沖擊能力，克服了在瞬間高壓差下導(dǎo)致閥桿彎折現(xiàn)象。

　　(3)閥體和組件的密封：將所有的平面密封設(shè)計(jì)為斜面SR球面線密封，不再使用密封墊。使上述各密封面不再產(chǎn)生滲漏與噴漏，更換任何一個零件很容易達(dá)到不滲漏，保證了在高壓狀態(tài)下密封的可靠性。更換、維護(hù)閥內(nèi)組件更為方便，減少了工作強(qiáng)度。

　　(4)閥芯、閥座材質(zhì)：決定高壓P4閥抗沖刷、耐腐、耐高壓差的主要因素是閥芯、閥座材質(zhì)和金屬的物理處理。目前，國內(nèi)化肥行業(yè)中使用的P4閥，閥內(nèi)組件材質(zhì)均采用A4鋼，這種材料在該閥上使用，開車工況較好的狀態(tài)下，閥芯、閥座使用壽命一般在一個大修周期，有的會長些。而采用新材料U3鋼材用于P4閥的芯、座制作，在同工況下使用，壽命可延長一倍或一倍以上，降低了使用成本。U3鋼除具有A4鋼的所有元素成分外，又新增加了耐尿液元素，更具有抗沖刷、耐蝕能力。

　　另外，針對北方寒冷的天氣，尿液在低溫下易結(jié)晶的實(shí)際情況，該閥可以制造成帶保溫夾套式結(jié)構(gòu)，使介質(zhì)溫度不致于降低到結(jié)晶點(diǎn)，從而保證了調(diào)節(jié)閥運(yùn)行的靈活性。

　　自2007年投運(yùn)以來，新型P4閥真正體現(xiàn)出了上述優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到了操作自如、彈性較大、運(yùn)行周期較長、適應(yīng)性強(qiáng)、安全可靠和系統(tǒng)穩(wěn)定的工藝技術(shù)要求，沒有因?yàn)殚y本身的原因造成影響生產(chǎn)的情況發(fā)生，保證了尿素生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行，閥內(nèi)件使用周期大大延長，大大降低了維護(hù)工作量，給公司帶來了一定的經(jīng)濟(jì)效益。