在粉料氣力輸送系統(tǒng)中如何選擇與應(yīng)用閥門。氣力輸送是以壓縮氣源為輸送動力,將粉狀物料在密閉容器中從一端輸送到另外一端。氣力輸送所應(yīng)用的行業(yè)非常廣泛,如電廠的煤粉、粉煤灰和爐底渣,化工行業(yè)的化工原料,建筑行業(yè)的水泥和石灰,食品醫(yī)藥衛(wèi)生等行業(yè)的各種粉料或顆粒物料等。而各種閥門的合理選用在氣力輸送中是至關(guān)重要的。閥門要滿足各行業(yè)氣力輸送的需求,應(yīng)具有耐溫、耐腐蝕和耐磨損等各方面的優(yōu)良性能。

閥門分類

典型的正壓氣力輸送系統(tǒng)如圖1所示。根據(jù)閥門在系統(tǒng)中的位置及作用,分為進料用閥、排氣用閥、進氣用閥、出料用閥和切換用閥等。

排氣用閥

排氣用閥是當(dāng)氣力輸送系統(tǒng)進料時,將輸送系統(tǒng)內(nèi)的空氣排到進料倉或者煙道中的閥門,以便于順暢下料,縮短進料時間。其主要輸送介質(zhì)是帶有少量粉狀物料的空氣。常用的排氣閥有閘閥、蝶閥、夾管閥、球閥以及圓頂閥等。

進料用閥

進料用閥在氣力輸送中是用來切斷和接通物料從輸送點至輸送容器的閥門。合理選擇進料閥的口徑?jīng)Q定了物料的流量以及整個系統(tǒng)的輸送能力。根據(jù)輸送介質(zhì)的不同,對其耐溫、耐腐蝕和耐磨性能也有不同程度的要求。根據(jù)經(jīng)驗,在不同的系統(tǒng)中通常選擇閘閥、球閥、圓頂閥等作為進料用閥。

進氣用閥

常作進氣用閥有蝶閥、球閥、角座閥等。進氣用閥的輸送介質(zhì)為壓縮空氣,所以對耐磨蝕性要求不高。

出料用閥

當(dāng)輸送設(shè)備充滿物料后,開啟進氣閥和出料閥,讓物料在壓縮空氣的驅(qū)動下在輸送管道系統(tǒng)內(nèi)輸送。所以出料閥的介質(zhì)為混有壓縮空氣的粉狀物料。作為出料閥的閥門一般有閘閥、球閥、圓頂閥等。

分路用閥

分路閥可以起到分流和匯流的作用,將物料從多點匯集到一點或者將物料從一點分散到多點。作為分路閥的有球閥、蝶閥或組合閥等,也有各廠家自制的分路閥。分路閥既可用于管路安裝,也可用于庫頂安裝。一般用于庫頂安裝時,閥門入口需要連接彎頭,庫頂需裝個小型的卸灰倉,以適當(dāng)擴大物料通道,減少灰?guī)鞊P塵。

閥門性能

閘閥

閘閥(圖2)有兩個閘板來切斷物料,閘板的材料可選用不銹鋼或合金鋼等,以適用于耐腐蝕和耐磨損等工況。閘閥有手動、氣動和電動3種操作方式。通常選用氣動或者電動兩種自動控制方式。但是由于其結(jié)構(gòu)的原因,閘板的行程較長,對氣動或者電動裝置的扭矩要求大,動作周期較長,使用不夠靈活。氣動閘閥是在氣缸的帶動下閘板開啟或關(guān)閉閥門,丁字形閘板座采用特殊結(jié)構(gòu),在帶動閘板直線運動的同時沿中心作圓周轉(zhuǎn)動,對閥座密封面起到了一定的自研磨以及拋光清潔作用,從而使密封閘板圓周均勻承受物料的沖擊和磨損,避免了閘板在長期運行過程中局部損壞或磨穿,使其壽命大大延長。同時,雙閘板在彈簧靜壓下能保證兩面密封不滲漏,當(dāng)閘板的一面有壓力時,另一面通過彈簧的作用能和密封座更緊密的接觸,以達(dá)到密封的效果。該閥在使用中的主要問題是密封及閘板的沖刷損壞。該閥適合于在全開或全關(guān)的狀態(tài)下工作,如果閘板長期處于半開關(guān)的狀態(tài)下工作,閘板的密封面會因受介質(zhì)沖刷而變得不嚴(yán)密。因此該閥門在耐沖刷以及耐磨損方面還應(yīng)進一步改進。

球閥

球閥(圖3)通常是選用自動(氣動或電動)控制球閥。球閥有軟密封和硬密封2種。軟密封球閥的閥座密封圈材料是聚四氟乙烯,其具有摩擦系數(shù)小,性能穩(wěn)定,不易老化和密封性能優(yōu)良的特點。因為聚四氟乙烯具有較高的膨脹系數(shù)、對冷流的敏感性和不良的熱傳導(dǎo)性,當(dāng)密封材料變硬時,密封的可靠性就受到影響。而且,聚四氟乙烯的耐溫等級較低,只能在小于180℃情況下使用。超過此溫度,密封材料就會軟化。當(dāng)長期使用時,溫度一般應(yīng)控制在120℃以下。

硬密封球閥作為進料閥一般用于介質(zhì)溫度較高的電廠除灰系統(tǒng),由于氣力輸送系統(tǒng)通常24h連續(xù)工作,閥門動作頻率比較高,一般幾分鐘,短的甚至幾十秒鐘就會動作一次。如果硬密封球閥的使用壽命為2～3萬次,假設(shè)在氣力輸送系統(tǒng)中,閥門5min動作一次,那么球閥的使用壽命為70～104天,閥門的使用壽命較短。因此,在電廠除灰系統(tǒng)中,需要使用壽命更長的硬密封球閥。

圓頂閥

圓頂閥(圖4)由于其結(jié)構(gòu)的特殊性,通常是氣力輸送中的首選閥門。圓頂閥的殼體與穹形閥瓣材料常選用球墨鑄鐵、不銹鋼、特種耐磨材料和鋼襯氟塑料。密封圈材料常選用氯丁橡膠、硅酮橡膠、氟橡膠和三元乙丙橡膠等。圓頂閥是依靠壓縮空氣實現(xiàn)緊密密封效果的特殊閥門,適用于處理含塵氣體、沖蝕性散裝物料,如用于庫/倉的放料閥、工藝流程閥門、換向閥門、反應(yīng)堆閥門、流化床燃燒室閥門、高壓氣體反應(yīng)器和降壓裝置等。

圓頂閥關(guān)閉時(圖5),密封圈處于完全松弛(不充氣)狀態(tài),閥瓣與閥座之間存在一定的間隙。閥瓣旋轉(zhuǎn),物料隨著閥瓣的轉(zhuǎn)動,有的穿過該間隙進入容器,有的停留在間隙處。當(dāng)閥瓣旋轉(zhuǎn)至關(guān)閉位置,密封圈開始充氣膨脹,并緊緊裹住間隙里各種形狀的顆粒附著在閥瓣的邊緣,圓頂閥完全關(guān)閉。圓頂閥開啟之前,密封圈先排氣至完全松弛。閥瓣與閥座間恢復(fù)到原來的間隙,閥瓣開始轉(zhuǎn)動至開位。

根據(jù)適用物料情況可選用帶刮圈(清潔粘附在穹體表面的殘余物料,用于粘性物料)或不帶刮圈(適用于流動性好的物料)的圓頂閥。圓頂閥使用時必須檢查所有緊固件,尤其確保閥內(nèi)固定穹形體和軸的螺栓已緊固。圓頂閥開啟或關(guān)閉時,兩側(cè)應(yīng)無壓差,否則壓力高側(cè)的氣體和物料將高速穿過閥瓣和密封圈的間隙,造成閥瓣和密封圈磨損。可膨脹密封圈在閥門開啟或關(guān)閉之前應(yīng)該完全收縮,否則將造成閥瓣切割損壞密封圈。可膨脹密封圈的膨脹壓力必須高于閥門的介質(zhì)壓力,否則密封圈將不完全膨脹,會導(dǎo)致密封圈和閥瓣之間產(chǎn)生空氣及物料泄漏,會沖刷密封圈、閥瓣及其他部件。

圓頂閥由于其獨特的結(jié)構(gòu)和加工工藝,使其可在磨損、高溫、腐蝕或粘性等特殊工況下連續(xù)穩(wěn)定地運行,性能可靠,在正常使用工況下,每運轉(zhuǎn)100萬次才需要檢修一次。密封圈是唯一的磨損件。由于密封圈是一種柔性部件,位于托圈和頂盤之間,由緊固件固定,便于拆卸和檢修。

根據(jù)適用物料情況可選用帶刮圈(清潔粘附在穹體表面的殘余物料,用于粘性物料)或不帶刮圈(適用于流動性好的物料)的圓頂閥。圓頂閥使用時必須檢查所有緊固件,尤其確保閥內(nèi)固定穹形體和軸的螺栓已緊固。圓頂閥開啟或關(guān)閉時,兩側(cè)應(yīng)無壓差,否則壓力高側(cè)的氣體和物料將高速穿過閥瓣和密封圈的間隙,造成閥瓣和密封圈磨損?？膳蛎浢芊馊υ陂y門開啟或關(guān)閉之前應(yīng)該完全收縮,否則將造成閥瓣切割損壞密封圈。可膨脹密封圈的膨脹壓力必須高于閥門的介質(zhì)壓力,否則密封圈將不完全膨脹,會導(dǎo)致密封圈和閥瓣之間產(chǎn)生空氣及物料泄漏,會沖刷密封圈、閥瓣及其他部件。

直流式氣動控制閥(角座閥)

角座閥(圖8)常用規(guī)格為DN10～65,根據(jù)連接形式一般可分為螺紋和焊接式兩種,根據(jù)控制形式可分為單作用角座閥和雙作用角座閥。閥體材質(zhì)為不銹鋼,閥座密封材質(zhì)主要為PTFE,適用介質(zhì)為水、中性氣體或液體、酒精、油、有機溶劑、水蒸汽、弱酸或弱堿溶液等,適用溫度范圍-100～180℃,適用壓力范圍為≤116MPa。在氣力輸送系統(tǒng)中一般選用螺紋連接的單作用角座閥。對于不同的輸送系統(tǒng)可以根據(jù)需要選用。