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高爐除塵系統卸灰閥設計選型

高爐煤氣干法除塵系統應用越來越廣泛，然而系統中的卸灰閥壽命短的問題一直沒得到較好的解決。本文介紹了在卸灰閥工位上常用的耐磨閥門種類，包括圓頂閥、耐磨金屬球閥、耐磨金屬半球閥、陶瓷球閥、陶瓷半球閥和陶瓷雙閘板閘閥，逐一分析了它們的結構、材質、性能特點，指出它們的優缺點。本實用新型屬于卸灰閥技術領域,具體涉及固廢焚燒除塵器中的卸灰閥,包括鋁合金質的閥體,閥體中部設有閥腔,閥體上部設有喇叭狀的進口,閥體下部設有喇叭狀的出口,進口的較小端與閥腔連通,出口的較小端與閥腔連通,閥腔內設有閥芯,閥芯設置在貫穿閥腔的芯軸上,芯軸的一端延伸至閥體外部連接驅動裝置,閥芯的結構與閥腔結構吻合,閥腔,進口,出口的內壁設有耐腐蝕結構,耐腐蝕結構包括設置在內壁的隔熱層,附著在隔熱層外部的陶瓷層,隔熱層,陶瓷層的相接面為高低起伏的波浪面,閥腔,進口,出口的內壁設有延伸至隔熱層,陶瓷層內的凸起,凸起的外壁設有多道環狀的凸圈,抗高溫,耐腐蝕,具有較長的使用壽命.

大型高爐煤氣干法除塵系統，具有節水、環保和節能等突出優勢，已經在越來越多的高爐上應用。煤氣干法除塵系統主要包括過濾系統、反吹系統、溫度控制系統、排灰和粉塵輸送系統以及煤氣壓力控制系統。一般來說，各家鋼鐵企業的具體系統流程與上述流程有些差異。比如，某家鋼鐵企業的干法除塵系統，取消了中間灰倉，布袋除塵器灰倉與輸灰管道，中間的連接管道安裝一臺手動球閥、卸灰閥(氣動球閥)和一臺手動球閥。

在這個系統中，企業內部一般把卸灰操作過程中，需要打開的閥門稱為卸灰閥。這些閥門開啟頻繁，介質為磨損性強的壓縮氣體和除塵灰，因而使用壽命短，故障率高。某企業的卸灰閥壽命僅為三個月左右，主要故障就是閥體穿孔、密封副和球體損壞。由于卸灰閥的高故障率，許多企業都在不斷嘗試選用各種耐磨閥門，以期延長使用壽命。本文就現在這個位置上使用的閥門進行一一介紹，分析它們的優缺點，以期為提高卸灰閥門的使用壽命做出貢獻。

一、高爐除塵系統卸灰閥設計選型圓頂閥
圓頂閥是克萊德氣力輸送公司的產品。它的大特點在于擁有一個中空的可以充氣的密封圈。在閥門開啟時，密封圈泄氣，與閥門球體脫離接觸，緊接著球體轉動，閥門實現開啟;在此過程中，密封圈與球體無接觸無磨損。在閥門關閉時，密封圈充氣，與球體緊密接觸，實現密封。

圓頂閥的優點主要有三點。一是充氣的密封圈可對球體的部分磨損實現補償，實現長壽命。二是由于密封圈在磨損泄漏后會無法保持密封圈腔體的壓力，從而可以通過檢測密封圈腔體壓力的變化獲得密封圈磨損的狀況。三是彈性的可膨脹密封圈可以內陷物料顆粒，避免了由于壓差作用物料顆粒發生滑動，對閥座和密封圈的磨損。

圓頂閥的主要缺點有二點。一是不耐磨損。在密封圈泄氣的瞬間，閥門兩端的壓力差使得含塵氣體迅速通過密封圈與球體的狹窄空間，含塵氣體磨損球體和密封圈。密封圈雖都是由耐磨橡膠制成，但是耐磨橡膠硬度低，不耐灰塵的磨損，從而容易被磨出微孔造成漏氣而導致密封失效。二是不能應用于高溫工況。中空橡膠圈耐高溫性能差，對于介質溫度大于一百攝氏度的工況，如發電廠省煤器出來的煤灰，圓頂閥不能使用。

二、耐磨球閥
耐磨球閥是在煤氣干法除塵卸灰工位上常見的一種閥門。它的結構與一般的球閥差異不大，也有固定式和浮動式的兩種。它與普通球閥的主要區別在于材質。耐磨球閥的球體和閥座的主體材質是耐磨金屬，或者表面采用耐磨處理，鍍鉻或超音速火焰噴涂碳化鎢等。

耐磨球閥結構簡單，制造容易，技術成熟，價格較低。能夠生產的生產廠家很多，對于采購商來說選擇余地大。耐磨球閥的缺點主要有三點。

一是由于耐磨金屬或者耐磨涂層的硬度與灰塵硬度比，還是較差，同時限于表面處理工藝技術的能力表面硬化層較薄，從而導致耐磨球閥耐磨性能較差;在頻繁開啟的卸灰工位，使用壽命短。煤氣干法除塵系統卸灰工位，一般普通耐磨球閥的壽命僅三個月，長的半年左右。二是球閥在啟閉過程中，球體與密封副接觸時間較長，使得球體與密封副產生一定的摩擦，從而加速了球體和密封副的磨損失效。三是球體與閥體之間存在空隙。不少廠家生產的耐磨球閥由于加工技術和工藝設計的不足，經常導致這些空隙里進入微細的顆粒，導致球體轉動卡滯，甚至不能關閉到位。

三、耐磨半球閥
耐磨半球閥是在耐磨球閥基礎上發展而來的。它的主要結構特點是球體的軸線與密封副的軸線存在一定的偏離，從而使得閥門在啟閉過程中可以縮短球體與密封副接觸的時間，減少兩者的磨損。

耐磨半球閥選用的材質與耐磨球閥的基本一致。與耐磨球閥相比，耐磨半球閥開關動作迅速，耐磨性能進一步增強。球體與閥座之間存在的偏心結構，使得球體能夠自動補償磨損，同時閥門在啟閉時球體可以更加迅速地接近或脫離，減少了球體和閥座之間的接觸時間降低了磨損。但是對于開關頻繁的卸灰工位，使用壽命仍舊不理想。關鍵的原因是材質性能，不能長期承受飛灰的摩擦沖擊。另外一點，與耐磨球閥一樣，球體與閥體之間存在空隙，雖然半球閥的空隙空間小了一半。閥門在關閉過程中，空隙可能進入灰塵，使得球體不能旋轉到位。事實上，在卸灰系統中發生故障的半球閥，故障原因大都與這個空隙有關。空隙進入灰塵后，球體轉動不到位，密封副之間存在細微的空間，在閥門兩端存在壓力差的情況下，這個細微的空間有含塵氣體快速通過。通過的含塵氣體迅速磨損球體和閥座，有的甚至造成球體出現凹槽，閥體出現穿孔。

四、陶瓷球閥
陶瓷球閥的結構與耐磨球閥的基本一致。兩者的關鍵不同在于材質。陶瓷球閥的球體和密封副采用結構陶瓷，由主要成分為氧化鋁和氧化鋯的原料經注漿或等靜壓成型后經高溫燒結而成。結構陶瓷硬度高，達到HRC88，且克服了一般陶瓷脆性大的缺點，綜合機械性能好，耐磨性能遠超過耐磨金屬。但是陶瓷球閥在卸灰工位上使用的效果比較差，主要故障就是球體碎裂。經解體分析，球體碎裂的原因就是球體與閥體之間的空隙進入了灰塵，進入的灰塵在空隙中集聚到一定程度，就會對球體的轉動產生阻礙，形成反向扭矩。空心的陶瓷球體抗剪切性能較差，容易碎裂。

五、陶瓷半球閥
陶瓷半球閥的基本結構與耐磨半球閥相似。主要的不同是陶瓷半球閥的半球體的球冠是結構陶瓷，閥座是結構陶瓷。陶瓷半球閥既繼承了耐磨半球閥結構上的優點，又具有了陶瓷材料耐磨的特點，同時避免了陶瓷體不耐剪切力的缺陷。在實際應用過程中，陶瓷半球閥表現出了較好的*壽命時間。然而，它本身仍然具有球閥固有的缺陷，球體與閥體之間的空隙容易被進入微細的顆粒，阻礙球體的轉動，甚至使得球體關閉不到位。

六、陶瓷雙閘板閘閥
陶瓷雙閘板閘閥是一種平行式雙閘板閥門。兩塊閥板之間有彈簧，可以自動補償閥板和閥座之間的磨損，又可以使得閥板和閥座始終保持緊密接觸防止灰塵進入。閥板和閥桿支撐特殊設計，可以使得閥板在上下運動時有自旋轉，從而使得閥板和閥座可以磨損均勻。閥板和閥座密封副采用結構陶瓷。陶瓷雙閘板閘閥在火力發電廠氣力輸灰系統中應用廣泛，技術成熟，壽命長。然而在高爐煤氣干法除塵卸灰輸送系統中，在卸灰閥這個工位上，陶瓷雙閘板閘閥的使用效果很差。主要故障表現在閥門開關不到位，一般的兩到三天就會出現這個問題。經解體后發現，閥體腔體積聚了較多的灰塵，灰塵阻礙了閥板的滑動。之所以在煤氣干法除塵卸灰輸送系統中出現這種故障而在火力發電廠氣力輸灰系統中不出現，根本的原因在與在火力發電廠的系統中陶瓷雙閘板閘閥是在水平管道垂直安裝的，而在高爐煤氣系統中它是在垂直管道水平安裝的。閘閥在啟閉過程中，含塵流體的流線紊亂，會有一部分灰塵繞過閥板進入到體腔。在水平管道垂直安裝時，灰塵由于重力的作用會落下來，不至于積存在體腔;而在垂直管道水平安裝時，灰塵無法落下來只會不斷在體腔集聚。

在高爐煤氣干法除塵卸灰輸送系統中，卸灰閥這個工位工況惡劣，啟閉頻繁，含塵氣體對閥門磨損性強，對閥門的耐磨性能要求很高。現在可供各個企業使用的耐磨閥門種類多樣，每種都有自己的優缺點，從實際使用效果來看，還沒有一種閥門*較好地滿足這個工位的要求。本實用新型屬于布袋除塵器用部件,具體涉及一種布袋除塵器卸灰閥,解決了現有技術中布袋除塵器排塵時產生大量灰塵的問題.布袋除塵器卸灰閥,其特征在于閥口連接除塵過濾管道,除塵過濾管道內壁設置螺旋上升的過水管道,過水管道上開有噴水孔,過水管道下端與水泵連接.本實用新型具有如下有益效果:大大減少了布袋除塵器排塵時帶來的大量粉塵,避免了環境污染,從而保護了工作人員的身體健康.