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粉料氣力輸送設備中閥門的選擇與應用

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。氣力輸送所應用的行業非常廣泛，如電廠的煤粉、粉煤灰和爐底渣、化工行業的化工原料、建筑行業的水泥和石灰、食品醫藥衛生等行業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重要的。閥門要滿足各行業氣力輸送的需求,應具有耐溫、耐腐蝕和耐磨損等各方面的優良性能。

一、閥門分類
?典型的正壓氣力輸送系統如圖1所示。根據閥門在系統中的位置及作用,分為進料用閥、排氣用閥、進氣用閥、出料用閥和切換用閥等。

1.1、排氣用閥

? ? ?排氣用閥是當氣力輸送系統進料時,將輸送系統內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。

1.2、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決定了物料的流量以及整個系統的輸送能力。根據輸送介質的不同,對其耐溫、耐腐蝕和耐磨性能也有不同程度的要求。根據經驗,在不同的系統中通常選擇閘閥、球閥、圓頂閥等作為進料用閥。

1.3、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為壓縮空氣,所以對耐磨蝕性要求不高。

1.4、出料用閥

? ? ?當輸送設備充滿物料后,開啟進氣閥和出料閥,讓物料在壓縮空氣的驅動下在輸送管道系統內輸送。所以出料閥的介質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。

1.5、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,以適當擴大物料通道,減少灰庫揚塵。

二、閥門性能

2.1、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。但是由于其結構的原因,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閉閥門，丁字形閘板座采用特殊結構，在帶動閘板直線運動的同時沿中心作圓周轉動，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的狀態下工作,如果閘板長期處于半開關的狀態下工作,閘板的密封面會因受介質沖刷而變得不嚴密。因此該閥門在耐沖刷以及耐磨損方面還應進一步改進。

2.2、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,其具有摩擦系數小,性能穩定,不易老化和密封性能優良的特點。因為聚四氟乙烯具有較高的膨脹系數、對冷流的敏感性和不良的熱傳導性,當密封材料變硬時,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。當長期使用時,溫度一般應控制在120℃以下。

? ? 硬密封球閥作為進料閥一般用于介質溫度較高的電廠除灰系統,由于氣力輸送系統通常24h連續工作,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,假設在氣力輸送系統中,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,在電廠除灰系統中,需要使用壽命更長的硬密封球閥。

2.3、圓頂閥

? ? ? 圓頂閥(圖4)由于其結構的特殊性,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、反應堆閥門、流化床燃燒室閥門、高壓氣體反應器和降壓裝置等。

? ? ?圓頂閥關閉時(圖5)，密封圈處于完全松弛(不充氣)狀態，閥瓣與閥座之間存在一定的間隙。閥瓣旋轉,物料隨著閥瓣的轉動,有的穿過該間隙進入容器,有的停留在間隙處。當閥瓣旋轉至關閉位置,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。閥瓣與閥座間恢復到原來的間隙,閥瓣開始轉動至開位。

? ? ? 根據適用物料情況，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,尤其確保閥內固定穹形體和軸的螺栓已緊固。圓頂閥開啟或關閉時,兩側應無壓差,否則壓力高側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閉之前應該完全收縮,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壓力,否則密封圈將不完全膨脹,會導致密封圈和閥瓣之間產生空氣及物料泄漏,會沖刷密封圈、閥瓣及其他部件。

? ? ?圓頂閥由于其獨特的結構和加工工藝，使其可在磨損、高溫、腐蝕或粘性等特殊工況下，連續穩定地運行,性能可靠。在正常使用工況下,每運轉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。

?圓頂閥由于其獨特的結構和加工工藝,使其可在磨損、高溫、腐蝕或粘性等特殊工況下連續穩定地運行,性能可靠,在正常使用工況下,每運轉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。

2.4、蝶閥

蝶閥(圖6)具有結構簡單,體積小,質量輕,材料耗用省,安裝尺寸小,開關迅速, 90°往復回轉,驅動力矩小等特點,用于截斷、接通和調節管路中的介質,具有良好的流體控制特性和關閉密封性能。

蝶板的流線形設計,使流體阻力變小,是一種節能型產品。隨著耐高溫、耐低溫、耐強腐蝕、高強度合金材料在蝶閥中的應用,使金屬密封蝶閥在高溫、低溫、強沖蝕等工況下得到廣泛的應用,并部分取代了截止閥、閘閥和球閥。
由于蝶閥蝶板的運動帶有擦拭性,故大多數蝶閥可用于帶懸浮顆粒的介質,依據密封件的強度也可用于粉狀和顆粒狀的介質,又能進行靈敏的流量控制,蝶閥的結構原理適合于制作大口徑閥門。
在要求節流和調節控制流量、泥漿介質及含固體顆粒介質、要求閥門結構長度短、要求啟閉速度快和壓差較小的工況條件下,推薦選用蝶閥。在雙位調節、縮口的通道、低噪聲、有氣穴和氣化現象、向大氣少量滲漏及介質有磨損性時,可以選用蝶閥。
在特殊工況條件下節流調節或要求密封嚴格,過磨損嚴重、低溫(深冷)等工況條件下使用蝶閥時,應選用特殊設計金屬密封帶調節裝置的三偏心或雙偏心的專用蝶閥。

2.5、夾管閥

　　夾管閥有法蘭和螺紋2 種連接形式(圖7 ) 。DN10～50夾管閥可選用螺紋連接方式,DN40～250夾管閥可以選用法蘭連接形式。夾管閥無阻礙流道,低流阻,無阻塞, 100%關斷密封,低耗氣量,質量輕,廣泛應用于有顆粒、粉末、纖維、黏漿等磨損性物質的化工、紙漿、造紙、食品、電力、再循環、水處理和礦物加工等行業。夾管閥控制簡單,比較經濟,夾管更換方便,通常選用夾管閥作為排氣用閥。
由于夾管為橡膠制品,其耐磨和耐溫性能均不及圓頂閥。可以根據不同的使用工況來選擇排氣閥,在使用溫度不高,物料磨損性不強的情況下,選用夾管閥性價比較好。
高溫或物料磨損性較強的情況下,可選用閘閥、球閥、蝶閥、以及圓頂閥,但是球閥和蝶閥相對壽命較短,閘閥體積較大,動作不靈活,圓頂閥使用壽命長,維護方便,只是價格較高,但總的性價比還是很好的。

2.6直流式氣動控制閥(角座閥)

? ? 角座閥(圖8)常用規格為DN10～65,根據連接形式一般可分為螺紋和焊接式兩種,根據控制形式可分為單作用角座閥和雙作用角座閥。
閥體材質為不銹鋼,閥座密封材質主要為PTFE,適用介質為水、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可以根據需要選用。

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