卸灰陶瓷雙閘板閘閥堵塞原因分析及解決方案

摘 要：高爐煤氣干法除塵系統中的卸灰閥開關頻繁，長期經受磨損性含塵氣體的磨損，故障較多，壽命較短。陶瓷雙閘板閘閥應用在卸灰工位時耐磨性能好，但是容易因灰塵積聚而發生閥門開關不到位的故障。文章利用solidworks及其自帶的CFD模塊Flow Simulation對含塵氣體流經閥門體腔的流場進行了分析模擬，發現閥門體腔進灰的問題不可避免。為了解決積灰的問題，對閥體進行了改造，設置了吹掃管，閥體外部設置氣管接頭。同時，氣管外接頭連接一套氣體管路系統。經過改造后的陶瓷雙閘板閘閥較好地解決了高爐煤氣干法除塵系統卸灰閥壽命短的問題。

關鍵詞：卸灰閥；吹掃；陶瓷雙閘板閘閥

煤氣干法除塵技術具有節能、節水、環保和降低生產成本等多重效益。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。在煤氣干法除塵系統中，操作人員一般把位于灰倉下部在卸灰操作過程中每次都需要打開或關閉的閥門稱為卸灰閥。雖然各家鋼鐵企業干法除塵裝置的具體結構存在差異，但所有的系統中每個灰倉下面都有一個卸灰閥。

為了解決卸灰閥故障頻繁的問題，部分企業引入了陶瓷雙閘板閘閥。陶瓷雙閘板閘閥結構與一般的平行式雙閘板閘閥相同，不同的是陶瓷雙閘板閘閥閥座密封圈和閥板的密封部位鑲裝了結構陶瓷。陶瓷雙閘板閘閥在火力發電廠氣力輸灰系統中應用廣泛。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較差。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，使得閥門要關閉時閥板不能到達設定的位置。初步分析故障原因，是在高爐煤氣干法除塵系統中，陶瓷雙閘板閘閥處于垂直管道水平放置狀態，積聚在體腔的灰塵無處轉移。

為了尋找灰塵積聚的真正原因，決定利用計算流體力學軟件對含塵氣體流經閥門的流場進行模擬。利用軟件SOLIDWORKS制作了雙閘板陶瓷閘閥的立體視圖，同時，為了簡化結果，對閘閥的結構進行了簡化，主要是忽略了閥桿與閥板的連接件。得到了雙閘板閘閥的立體視圖后，利用SOLIDWORKS軟件自帶的CFD模塊FLOW SIMULATION，對流經閥門的氣體的流場進行了分析。模擬分析的閥門以工廠實際應用較多的DN50 PN1.0型號的陶瓷雙閘板閘閥為例。

模擬結果分析及討論

上述圖案是CFD軟件對在不同條件下的閥門體腔流場模擬的部分結果。對結果進行對比分析，可以得出如下結論：

1 閥板部分遮擋閥門入口端時，閥門體腔內部流場紊亂，從入口端進入的流體部分繞過閥板進入到了閥體腔靠近閥體上端的部分，流體速度減小。閥板部分遮擋閥門入口端時，從入口端進入的流體速度越快，閥門體腔內部流場紊亂程度越高，從入口端進入且繞過閥板進入到了閥體腔靠近閥體上端的部分越多，流體速度減小。

2 閥板部分不遮擋閥門入口端時，閥門體腔內部流場穩定，沒有流體進入進入到了閥體腔靠近閥體上端的部分。

3 在現場工作環境中，閥門體腔集聚灰塵是閥門在啟閉過程中造成的。閥門在啟閉時，閥板部分遮擋閥門入口端，部分含塵氣體繞過閥板進入到閥體靠近閥體上段的部位這部分的含塵氣體速度減小，攜塵能力減弱，從而部分灰塵落在了閥門下側的閥體。閥門完全開啟后，含塵氣體不會進入積聚灰塵的部位。當閥門在水平管道垂直放置時，落在閥體的灰塵在重力的作用下會自然滑落到閥體底部；當下一次閥門開啟時，存在底部的灰塵會被氣體帶出底部。當閥門在垂直管道水平放置時，落在閥門下側閥體的灰塵無法被轉移，只能逐漸增多。而且閥門啟閉越頻繁，灰塵積聚的速度越快。這與現場發生的情況是一致的。

解決方案：從模擬分析的結果來看，卸灰閥體腔進入灰塵的情況無法避免。要徹底解決這個問題，只有設法讓落在體腔的灰塵及時地被轉移。基于這個思路，決定對閥門進行改造，引入氣體對落下的灰塵進行定時吹掃。為此，對閥體結構進行了改造，在閥門體腔內側設置吹掃管，同時閥門外接一套氣體管路系統。吹掃管由氣管、膠套、接頭組成。氣管開孔，兩端開口的膠套緊箍氣管且覆蓋住氣管上的開孔，閥體外部設置氣管接頭。吹掃管正對閥門關閉時下側閥板頂端所在的位置，這個位置也是灰塵積聚較多的位置。氣體管路系統由氣管、止回閥、電磁閥組成。氣體管路系統一頭連接在閥體的吹掃管接頭，一頭連接氣源，電磁閥接收控制信號。

當閥門開啟后，電磁閥接受動作信號開啟，氣源通過止回閥、氣管、氣管開孔進入膠套，氣體的壓力撐開膠套進入閥門體腔，吹開閥門開啟過程中積聚的灰塵。這個吹掃過程持續一秒鐘后，電磁閥接受動作信號關閉，氣源停止進入體腔，被撐開的膠套由于氣管失壓而自動回縮緊閉氣管上的開孔，阻止體腔內的含塵氣體反向進入氣管。

經過改造加裝了氣體管路系統的陶瓷雙閘板閘閥既完好地繼承了陶瓷雙閘板閘閥耐磨的特性，又解決了陶瓷雙閘板閘閥在垂直管路水平安裝狀態時容易因積聚灰塵而發生故障的缺點。在實際應用中也取得了滿意的效果。某鋼廠高爐煤氣干法除塵系統原來的卸灰閥壽命最多三個月，現在試用改造后的陶瓷雙閘板閘閥壽命延長到了一年半以上，至今仍在使用。改裝后的陶瓷雙閘板閘閥具有較好的價值，值得推廣。

參考文獻

[1]向君中.太鋼1200m3高爐煤氣干法除塵系統試運行狀況[J].煉鐵 1989年第2期P36-37.

作者簡介：劉鐵橋（1977-），男，本科，從事設備技術工作。