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(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

淺談窯氣復(fù)線調(diào)節(jié)閥的改型設(shè)計(jì)

鄭賀伍，鄭忠山，陳順利，羅海貴，朱建新

(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

對(duì)調(diào)節(jié)閥因結(jié)構(gòu)不合理導(dǎo)致的粉塵淤積、失效、檢修頻繁等問(wèn)題進(jìn)行了闡述，并詳細(xì)介紹了對(duì)其實(shí)施改型設(shè)計(jì)的內(nèi)容和預(yù)期效果。

石灰窯氣；調(diào)節(jié)閥；閥體；改型；設(shè)計(jì)

我公司的純堿制造過(guò)程中，使用10臺(tái)混料式機(jī)械化豎窯進(jìn)行CO2氣體(簡(jiǎn)稱窯氣)的生產(chǎn)。含塵量較大的窯氣經(jīng)過(guò)窯頂?shù)某鰵夤艿兰俺鰵鈴?fù)線管道進(jìn)入到旋風(fēng)分離器、窯氣洗滌塔及靜電除塵器進(jìn)行冷卻、除塵后，再經(jīng)壓縮工序送至碳化塔與氨鹽水進(jìn)行碳酸化反應(yīng)，用于Na2CO3、H2O的制備。每臺(tái)石灰窯的出氣復(fù)線管道(簡(jiǎn)稱窯氣復(fù)線)上均安裝有DN500的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，用于窯氣輸送量的調(diào)節(jié)。由于該調(diào)節(jié)閥的閥體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，在窯氣輸送過(guò)程中，大量的粉塵進(jìn)入到閥體填料函中，造成淤積后，阻滯了閥板的開關(guān)，導(dǎo)致閥門不能正常使用，檢修及更換頻繁，不僅嚴(yán)重影響生產(chǎn)，更大幅增加了設(shè)備維護(hù)過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，對(duì)該型調(diào)節(jié)閥進(jìn)行改型非常迫切。

1 現(xiàn)有調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述

目前在用的調(diào)節(jié)閥由氣動(dòng)閥頭和閥本體構(gòu)成，其中的閥本體均為蝶閥形式。閥本體的結(jié)構(gòu)如圖1所示，是由閥體、閥板、閥軸及填料函和填料函內(nèi)的石墨填料、閥頭座等構(gòu)成的。其中，閥體為鑄造件，利用法蘭與管道相連；2個(gè)填料函內(nèi)均安裝有多層石墨填料，用以實(shí)現(xiàn)閥體的密封以及對(duì)閥軸的潤(rùn)滑，閥軸穿過(guò)閥頭座和閥體，與閥板連接后在氣動(dòng)閥頭的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行閥門的啟閉和調(diào)節(jié)；閥頭座用于安裝氣動(dòng)閥頭，在PLC的控制下使用0.4 MPa的壓縮空氣驅(qū)動(dòng)閥軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)閥板的啟閉和調(diào)節(jié)作業(yè)。該閥體具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)方便、堅(jiān)固耐用的優(yōu)點(diǎn)，但由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)于簡(jiǎn)單，也存在密封效果差、輸送含塵氣體容易造成粉塵顆粒在填料函內(nèi)淤積的缺陷。

1.閥體 2.閥板 3.閥軸 4.填料函 5.石墨填料 6.閥頭座圖1 閥本體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2 存在的問(wèn)題

因現(xiàn)有閥門在閥體和填料函之間以及閥軸和填料之間均無(wú)任何輔助密封機(jī)構(gòu)，使得粉塵直接竄入到填料與閥軸間的縫隙，并分別粘附在填料和閥軸上，隨閥軸的轉(zhuǎn)動(dòng)加速填料的磨損。同時(shí)，由于填料函內(nèi)沒(méi)有填料自動(dòng)推送(或填充)裝置，填料在使用過(guò)程中逐漸磨損后，不能夠及時(shí)壓緊或填充，從而使填料函內(nèi)的填料越來(lái)越少，空隙也越來(lái)越大，填料函的密封作用逐步喪失，導(dǎo)致粉塵大量淤積到填料函內(nèi)，不斷加大對(duì)閥軸轉(zhuǎn)動(dòng)的阻滯，最后，閥軸無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，使閥門徹底失去調(diào)節(jié)作用。

由于窯氣復(fù)線的調(diào)節(jié)閥均安裝在窯頂，距離地面高度近30 m，閥門檢修或更換比較困難，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)影響非常大。同時(shí)，由于管道內(nèi)的窯氣，在閥門拆卸及安裝過(guò)程中，均會(huì)產(chǎn)生大量泄漏，雖然采取了加大負(fù)壓等措施，將窯氣泄漏時(shí)間縮短，但還是因窯氣中含有CO氣體，在檢修過(guò)程中出現(xiàn)的短時(shí)大量泄漏，極易發(fā)生施工人員的CO中毒及氣體燃爆，造成極其嚴(yán)重的安全生產(chǎn)事故，給人身安全和生產(chǎn)運(yùn)行埋下了重大隱患。

3 調(diào)節(jié)閥改型設(shè)計(jì)

對(duì)現(xiàn)有調(diào)節(jié)閥的改型，主要是針對(duì)閥體的改造設(shè)計(jì)。故擬對(duì)閥體進(jìn)行如下的結(jié)構(gòu)改進(jìn)：填料函結(jié)構(gòu)優(yōu)化，將原填料函平直的光滑內(nèi)壁，改為臺(tái)階式內(nèi)壁，并在其中安裝氟橡膠骨架油封和軸承，且在填料函上安裝潤(rùn)滑油杯，實(shí)現(xiàn)密封和潤(rùn)滑方式的改變；將原閥門的光軸改為臺(tái)階軸，消除閥軸的軸向竄動(dòng)，實(shí)現(xiàn)閥軸在閥體中的準(zhǔn)確定位，提升閥軸轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性；將原碳鋼材質(zhì)的閥板改為不銹鋼，提升閥門的耐腐蝕性能。改型后的閥門簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2。

1.閥體 2.閥板 3.閥軸 4.填料函 5.骨架油封 6.軸承 7.閥頭座 8.潤(rùn)滑油杯圖2 改型后閥門結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

4 新閥門的特點(diǎn)

改型后的新閥門，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、密封效果好、調(diào)節(jié)靈活、便于維護(hù)的特點(diǎn)。在微負(fù)壓狀態(tài)下，填料函內(nèi)安裝耐高溫的氟橡膠骨架油封后，在窯氣溫度達(dá)到200 ℃以上的非正常條件下，依然可有效阻斷窯氣粉塵沿閥軸與油封接觸部位竄入，防止粉塵顆粒進(jìn)入軸承內(nèi)部，造成軸承非正常的磨損；

深溝球軸承的使用，可大幅提升閥板啟閉的靈活性，提高工藝操作的可靠性；同時(shí)，油封和軸承之間可形成儲(chǔ)油室，其間加注耐高溫的二硫化鉬鋰基脂。該潤(rùn)滑脂的耐高溫特性，可使其在高溫下的性狀不發(fā)生改變，避免了普通潤(rùn)滑脂在高溫下的汽(液)化現(xiàn)象，既能對(duì)軸承和油封進(jìn)行良好潤(rùn)滑，又能改善油封與閥軸間的密封性能；利用填料函上加油孔，可通過(guò)潤(rùn)滑油杯對(duì)儲(chǔ)油室注油，實(shí)現(xiàn)對(duì)軸承和油封的不間斷潤(rùn)滑，確保閥門始終處于良好的工作狀態(tài)。由于新閥門能夠有效隔絕粉塵進(jìn)入到填料函內(nèi)，消除了因粉塵淤積導(dǎo)致的閥軸運(yùn)轉(zhuǎn)阻滯，閥板啟閉和調(diào)節(jié)靈活可靠，故該型閥門可顯著延長(zhǎng)使用周期，實(shí)現(xiàn)1～2年內(nèi)的無(wú)故障運(yùn)行，提升化工生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

5 結(jié) 語(yǔ)

目前在用的調(diào)節(jié)閥由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，不適應(yīng)我公司窯氣輸送的需要，導(dǎo)致經(jīng)常對(duì)其進(jìn)行檢修或更換。在工藝操作不穩(wěn)定造成窯況波動(dòng)較大，窯氣含塵量增加時(shí)，閥門的檢修、更換更加頻繁，甚至新安裝的閥門僅能使用一個(gè)月，就需進(jìn)行檢修或更換閥門，10臺(tái)窯所用的閥門一年內(nèi)至少更換1～2次，每年需購(gòu)置20臺(tái)以上的閥門用于備機(jī)，不僅大幅增加設(shè)備維護(hù)成本，還存在非常大的安全隱患。閥門改型后，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期的無(wú)故障運(yùn)行，并可大幅減少檢修過(guò)程中因CO氣體泄漏，發(fā)生的人員中毒及氣體燃爆的事故隱患。同時(shí)，改型后的閥門制造成本低廉，制造工藝簡(jiǎn)單，可利用公司現(xiàn)有技術(shù)力量和裝備進(jìn)行自制，從而節(jié)省大量的采購(gòu)資金，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1] 潘鴻恩，孫錫吾. 純堿生產(chǎn)設(shè)備檢修與防腐[M].沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1991

[2] 陸培文.實(shí)用閥門設(shè)計(jì)手冊(cè)(第三版)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012

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1005-8370(2017)05-26-02

2017-01-10

鄭賀伍，唐山三友化工股份有限公司純堿公司制修車間副主任工程師。