偏心蝶閥分析計算及在冶金系統的應用

2013-08-16 王玉娥秦皇島秦冶重工有限公司

一、前言

　　我國原有的高爐系統閥門由于受高爐規模的影響，系統中管道的公稱通徑大都比較小，高爐系統中應用的閥門大多數采用豎型閘閥產品。該產品的體積大，質量大，安裝和密封效果等都不是很理想。目前，隨著煉鐵高爐的大型化的逐漸深入，以及節能環保事業的發展，高爐系統的管道通徑在逐漸加大。為此，豎型閘閥產品在一些大型高爐的部分工況中將不再適合生產的需要;隨之取代的是體積小，質量輕，扭矩小，安裝方便快捷，操作簡單且密封可靠的蝶閥產品。

二、偏心蝶閥的使用

　　偏心蝶閥在煉鐵高爐中得到了廣泛應用，適用于冶金、礦山、水泥、醫藥、化工、發電及城市供熱等行業的高溫氣體(煙氣、空氣、煤氣等)管路系統，作為啟閉設備使用。驅動方式有液壓驅動及電動驅動兩種。在煉鐵高爐中主要安裝在余熱利用系統、干法除塵系統和煤氣管網，在公稱通徑較大、工作壓力和啟閉壓差較低、溫度較高(200～350℃)的工況條件下應用。

　　由于在冶金系統管路中大部分為高溫(≥200℃)氣體介質，針對此而開發和研制了密封副為全金屬的硬密封蝶閥，如圖1所示，即金屬硬密封偏心蝶閥。此種蝶閥采用面與面接觸，由于密封副的材料選取為金屬，因此偏心蝶閥的使用溫度可以在400℃以上。但是，由于密封副為全金屬材料，所以蝶閥的密封泄漏率很難達到標準的A級(蝶閥性能理想狀態)，一般在C級左右。另外，由于金屬密封副材料的選取不過關，在高溫情況下，金屬的彈性很容易失去。所以，在使用一段時間后，閥門的泄漏率明顯加大，不能保證閥門的密封性能，從而大大降低了閥門的使用壽命。

圖1 金屬硬密封偏心蝶閥

　　復合材料的硬密封偏心蝶閥解決了此種難題，如圖2所示。此種偏心蝶閥的密封副為多層次復合材料，是由金屬材料和非金屬材料復合而成，具有耐高溫(≤500℃)、耐老化、高溫下具有良好的彈性等優點。尤其是中間的非金屬夾層能夠使密封副的密封產生梯級密封形式，經過長期使用，仍能保持良好、可靠的高溫使用效果，從而增強了閥門的密封性能，延長了閥門的使用壽命，在冶金高爐的各個系統得到了廣泛的應用。

　　由于多層次復合材料硬密封偏心蝶閥的應用條件，大部分為高溫狀態下的常開或常關的閥門狀態。在閥門常開的狀態下，介質對閥板的高壓側長時間沖刷，若多層次復合密封副安裝在閥板上，則密封副受損嚴重，在閥門關閉狀態時極易造成閥門在此處的局部泄漏，從而影響閥門使用性能。因此，應將多層次復合密封副安裝在閥體上，這樣多層次復合密封副受介質沖刷均勻，同時在閥板與多層次復合密封副結合處堆焊硬質合金，避免了上述問題的發生。此種結構的蝶閥，被廣泛應用到冶金高爐的各高溫系統。