煤化工作为煤炭资源清洁使用的前处理工艺,对目前所倡导绿色高效的能源体系做出了重大贡献。而黑水调节阀是煤化工行业中运输介质的关键控制设备,其长期在高温高压等严苛工况条件下运行,且所运输的介质内含有大量的煤粉煤渣以及残余催化剂,这会对阀门内部组件产生冲击磨损,致使阀门关键部件材料发生流失,严重时会使阀门发生泄漏失效。且由于高温高压差的作用,阀门在运输过程中,内部流体介质极易发生闪蒸相变,流体运动复杂,颗粒的运动也因此而紊乱,造成的冲蚀磨损情况也相对复杂。因此该阀门在这种极端工况下,其工作寿命较短,对煤化工高效稳定的运行造成了较大影响。本文针对黑水调节阀门中所发生的严重冲蚀磨损问题,进行了系统的研究。首先针对于冲击角度对冲蚀机理层面的影响,搭建了角度可调的射流式冲蚀磨损试验台。以阀门常用材料316L不锈钢作为研究对象进行了不同角度下的冲蚀磨损实验。为探究流体运动特性的影响,以实验工况为基础,建立了冲蚀磨损数值模型,对实验过程进行了数值模拟。然后建立了煤化工运输弯管流道模型,使用CFD-DEM方法从颗粒的速度、直径以及形状三个方面展开,研究了其对流道壁面冲蚀磨损的影响。最后,结合前面的研究,建立了闪蒸工况下黑水阀门的冲蚀磨损数值模型,对实际工况中的黑水阀门冲蚀失效情况进行数值研究,对黑水阀的冲蚀失效进行了预测,并针对于失效结果,提出了阀门设计的冲蚀防护的结构优化方案。通过研究得出:316L不锈钢的冲蚀磨损率随着冲击角度的增大呈先增-减-增趋势。低角度的冲蚀行为以犁削作用为主,而随着冲击角度的增加,冲蚀行为逐渐发展为撞击作用。弯管流道壁面的冲蚀磨损形貌受二次流影响较大,而流速主要对冲蚀磨损率产生较大影响。对于0.5-1mm的颗粒直径而言,在单颗粒条件下,冲蚀磨损率随粒径的增大而增大。在颗粒形状方面,其对冲蚀磨损的影响是颗粒球度与圆度的综合作用。不同开度的黑水调节阀的闪蒸相变发生有所差异,且对冲蚀磨损量的结果有重要影响。阀门内部冲蚀磨损严重的部件依次为:节流部件、阀芯、阀座。15%开度中,阀芯的冲蚀量相对严重。随着开度的增加,冲蚀磨损逐渐集中在节流部件处。