超大型空分設備由空氣壓縮係統、大型空氣（qì）預冷係統、特大型分子篩純（chún）化係統、空氣增壓係統、增壓透平膨脹機係統以及特大型精（jīng）餾係統（tǒng）和換熱係統等組成。由於配套的單元設備尺寸大，製造工藝要求高，其配套閥門型號尤為重要，其（qí）直接（jiē）關係到生產（chǎn）安全、係統調節（jiē）性能（néng）、產量質量和投資費用。
選型
超大型空分設備工藝流程複雜，其所用閥門不是簡單複製擴大常規空分設（shè）備用閥門，因此在設計選型方麵需（xū）要全（quán）麵整體考慮，才能使空分裝置操作方便、控製容易，能夠長期安全穩定地運行。
（1）預冷（lěng）係統
空分設備上的預冷係統（tǒng）控（kòng）製（zhì）空（kōng）冷塔液位的閥門通常選用（yòng）套筒單座調節閥，該閥可（kě）以避免循環水雜質堵塞（sāi），流體壓力平衡式閥芯結構具有大容量（liàng）、動態穩定性優良的特點，是適合苛刻工作條件的高（gāo）性能調（diào）節閥，不會因（yīn）流體對閥杆作用力（lì）不（bú）均衡而損（sǔn）壞（huài）閥（fá）杆。調節閥有等（děng）百分比和線性流（liú）量特性，能夠很好滿足液位調節的要求。常規及大型空分設備一般選用≤DN300的調節閥實現控製要求。但是（shì）超大型空分設備（bèi）工藝（yì）參數計算的CV值太大（dà），需要選用DN450套筒（tǒng）單座閥，其造價過高。考慮空冷塔容積較大，液位（wèi）變化較緩並且滯後，對調節（jiē）性能要（yào）求較低，改用DN400高性能蝶（dié）閥替代套筒單（dān）座閥，滿足了液位調節的（de）要求。
（2）分子篩係統
分（fèn）子篩係統的切換閥選用（yòng）三杆閥，尺寸（cùn）分（fèn）別為（wéi）DN1600和DN1400，閥門阻（zǔ）力小於1kPa，利於空分（fèn）設備節能。分子（zǐ）篩（shāi）吸附器處理空（kōng）氣量約61萬（wàn）m3/h，如果發生衝床事故，處（chù）理分子篩填料會非常（cháng）麻煩，對生產帶來嚴重後果。閥門最大開啟壓差設置為15kPa，如果閥門前後壓差超過設定（dìng）值，將不能開啟，有效防止（zhǐ）了衝床事故的發生。
分子篩（shāi）係統均壓閥采用直通全徑固定球球閥。根據計算的閥門CV值分（fèn）析，需要選用DN300的球閥。由於大口徑（jìng）球閥在小開度時介質流量較大流（liú）速過快，對床層衝擊力較大，而且成本高，改用口徑分別為DN200和DN150的球閥，這種配置降低了氣體對分子篩床層的衝擊力，並（bìng）且均壓時間可以控製在合理範圍內。分子篩（shāi）加熱器選用蒸汽加（jiā）熱器，汙氮氣（qì）經過加熱器加熱後溫度最高達到250℃，故而球體雙向密（mì）封環選用耐250℃的高溫碳纖維強化聚四氟乙烯。
分子篩係統冷吹閥（fá）選用帶智能定位器的DN1000蝶閥，閥門設計為開關（guān）特性（xìng），帶機械調節螺釘（dìng），閥門在（zài）40°～90°範圍最大開度可調（diào）。因為分子篩加熱階段，汙氮氣經過加熱（rè）器加熱。由於加熱管（guǎn）路較長，並且分子篩吸附器的水分析出（chū），因此加熱時管路阻力較大，精餾塔上塔壓力較高。加熱階段（duàn）結束，進入冷吹階段，汙氮氣（qì）不經過加熱器管（guǎn）路直接進分子篩吸附器，因此管（guǎn）路阻力顯著（zhe）減小，由於阻力變小，導致精餾塔上塔壓力顯著變小，精餾塔工況發生劇烈波動（dòng）。為保證（zhèng）空分工況穩定，冷吹閥門需（xū）要加上機械（xiè）調（diào）節螺釘，限製開度，將加熱和冷吹階（jiē）段管路阻力調節（jiē）到（dào）盡量平衡狀態。對於超大型空分設備，由（yóu）於加熱器為4台蒸汽加熱器，設（shè）備較（jiào）多（duō），所以冷吹閥不再（zài）應（yīng）用開關閥，取消機（jī）械定位銷（xiāo），而使用智能定位器替代定位（wèi）銷，保證（zhèng）加熱（rè）階段轉換到冷吹階段時，閥門根據空分工（gōng）況變化自動開到一定開度（dù），保持上塔阻（zǔ）力穩定，從而使精（jīng）餾塔（tǎ）工況不會發生較大波動。
（3）精餾塔（tǎ）係統
空分設備精餾塔下塔液氮回流（liú）閥通（tōng）常由蝶閥組成，控製下塔的回流比。由於蝶閥為近似等百分比特性，調節（jiē）線性度差，而超大空分設備的精餾塔下塔容器較大，在回流量特別大情況下，下塔精餾工況依靠蝶閥（fá）較難（nán）穩定，所以（yǐ）選用蝶閥和（hé）調節閥。利用（yòng）調節閥優良的線性調節性能，能夠（gòu）使下塔較（jiào）快達到（dào）工況所需的（de）回流比（bǐ），建立精餾工況。液氮分成兩路回流，選用蝶閥和低溫角閥。低（dī）溫角式單（dān）座調（diào）節閥比蝶閥調節性能好，對下塔工況調節比蝶閥穩（wěn）定。
（4）氧氣輸送係統
出冷箱氧氣產品分（fèn）兩路從氧氣管網送出，氧（yǎng）氣閥門的選取關鍵（jiàn）在（zài）於（yú）氧氣流速的限製和閥門材質的選取，指（zhǐ）出，管道中氧氣的最高允許流速，根據管道材質和（hé）工作壓力，不應超過規定，3.0MPa＜p≤10.0MPa。不鏽鋼材質，適用於p×υ≤15MPa?m/s撞擊（jī）場合或（huò）p×υ≤80MPa?m/s非撞擊場（chǎng）合（hé）。最高允許流速v是指管係（xì）最低工（gōng）作壓力與最（zuì）高工作溫度時的實際流（liú）速（sù），銅及銅合金（含鋁（lǚ）銅（tóng）合（hé）金除外）和（hé）鎳及鎳銅合金，在小於或（huò）等於21.0MPa條件（jiàn）下，流速（sù）在壓力降允許時沒有限製。當0.6MPa＜p≤10.0MPa，閥門材質選用不鏽鋼，銅（tóng）合金或者不鏽鋼與銅合金的組合，鎳和鎳合金。閥門可以視為節流（liú）的管道元件，按照這個規定選擇閥門材質。閥（fá）門通常選用（yòng）蒙（méng）乃爾合金，其純氧下燃點450℃以上，具有（yǒu）阻（zǔ）燃防爆（bào）特點。蒙（méng）乃爾合金是鎳基耐蝕合（hé）金中的鎳銅係合金，典型成分是70%Ni和30%Cu，既具（jù）有較高的強度（dù）和韌度，又具（jù）有優（yōu）良的抗還原酸（suān）及強堿介質和海水等腐蝕的性能。
氧氣輸送閥的閥前壓力4.69MPa，考慮到氧氣（qì）輸送到管網的安全性，選用DN300氣動薄膜套筒調節閥。閥門前後壓差（chà）0.02MPa，閥（fá）體選用不鏽鋼，閥芯、閥（fá）座（zuò）和套筒材質選用蒙乃爾合金。送出閥旁通閥選（xuǎn）用DN40氣動薄膜套筒調節閥，計算流速≥15m/s，故閥體以及閥內件全部（bù）選用蒙乃爾合金。氣動薄（báo）膜套筒調節閥使用流體壓力平衡閥芯，閥芯有2個小孔，使閥芯上下腔流體壓力平衡，閥杆受力均勻，調節快速穩定，防止閥杆在高壓下被頂開或受損，避（bì）免了調節時產生振動。
氧氣放空閥前後壓差（chà）3.59MPa，氧氣流速快，閥體以及閥內件選用蒙乃（nǎi）爾（ěr）合金，閥後設置銅合金（jīn）阻火器。
（5）循環係統
超大型空分設備為內壓縮流程，3台循（xún）環液氧泵。液（yè）氧泵回流閥（fá）閥前（qián）壓（yā）力（lì）0.74MPa，閥門前後壓差0.55MPa，選用低溫角式調節閥，閥內件是V形單座形式。由於液體回流閥前後壓差大，易產生閃蒸和氣蝕，因而閥芯材料為司太萊合金，閥座材料（liào）為不鏽鋼整體堆（duī）焊鈷基（jī）硬質合金。V－PORT閥芯能夠對（duì）流入液體起到分流作用，因（yīn）此耐高壓差，降低氣蝕對閥芯的損壞。
給（gěi）液氧產品加壓到管網壓力要求值，需要高壓液氧泵，其回流閥閥前壓力4.77MPa，閥門前後壓差4.29MPa。選（xuǎn）用多級降壓式套筒導向（xiàng）型調節閥，流體壓力平衡型閥芯，閥芯、閥座和多級套筒均選用蒙乃爾合金，控製（zhì）流經閥內（nèi）件的流體速度，大（dà）幅降低噪聲，有效防止液體產生的氣蝕現象。
循環（huán）液氧（yǎng）泵進口閥選用低溫三偏心蝶閥（fá），閥門前後壓差0.002MPa。進口為鋁法蘭，出口為不鏽鋼法（fǎ）蘭，能夠實現快速關斷功能，保證緊急狀況下液氧泵和空分（fèn）設備的安全。高壓液氧泵進口閥也選用低溫三偏心蝶閥（fá）。
高壓空（kōng）氣節流閥（fá）閥前壓力7.15MPa，閥門前後壓差（chà）6.55MPa。選用低（dī）溫角式多級降壓調節（jiē）閥，閥芯采用多級帶孔套（tào）筒形式，迷宮結構，流體介質通過迷宮套筒，降低流速，有效降低流體產生閃蒸和氣蝕現象的發生。閥芯不鏽鋼部分堆焊硬質合金，閥座整體堆焊硬質合金，閥芯外環繞一圈防塵不鏽（xiù）鋼罩，可以有效防止雜質堵（dǔ）塞（sāi）閥（fá）芯。
超大型（xíng）空分設備配套閥門的設計選型在保證安全的前提下，應同時考慮工藝流程調節穩定性，配套成本（běn）和能源消耗等因素，在（zài）應用實踐中再進（jìn）一步檢驗閥門（mén）的使用效能。
