Résumé
Lors de la gazéification du charbon, de la pyrolyse et de la séparation par cyclone à haute température, les cendres et les scories doivent être éliminées des récipients fonctionnant à des pressions allant de 10 à 40 bar.Ce service exigeant exige une trémie de verrouillage ou un système de réduction de pression qui peut décharger les solides sans permettre à un gaz à haute pression de s'échapperDeux technologies sont utilisées pour cette fonction: la soupape rotative en poudre et la serrure de porte, également connue sous le nom de trémie de verrouillage avec des soupapes de porte alternées.Bien que les deux visent à isoler la pression et à décharger les cendresUn alimentateur rotatif de l'airlock assure une décharge continue avec un joint mécanique.Un système de verrouillage de porte utilise l'ouverture séquentielle de plusieurs portes pour créer une chambre de pression intermédiaireCe guide compare les deux technologies en fonction des performances d'étanchéité, de la capacité de pression et de la continuité opérationnelle afin d'aider les ingénieurs à spécifier la bonne solution de manutention des cendres à haute pression.
Qu'est-ce qui est unVentilateur rotatifet un verrouillage de porte dans le service de cendres haute pression
Une
soupape rotative en poudreConçu pour le service de cendres à haute pression, il s'agit d'un alimentateur rotatif de serrure à air massivement construit avec une épaisseur de paroi de 50 à 100 millimètres.Il dispose d'un rotor multi-vane avec des extrémités fermées pour empêcher le contournement des gazLes extrémités du rotor sont enduites de carbure de tungstène ou d'inserts en céramique et s'appuient sur un trou durci d'un dégagement de 0,10 à 0,20 mm.La soupape est entraînée par un moteur hydraulique à couple élevé capable de fournir un couple de démarrage supérieur à 5000 NewtonmLes joints d'étanchéité sont généralement constitués de plusieurs anneaux de graphite avec une purge d'azote entre les anneaux pour empêcher l'intrusion de gaz chaud.L'ensemble de la soupape est enfermé dans un récipient de pression pour la pression totale du systèmeIl tourne en continu, permettant aux cendres de passer du récipient à haute pression dans un réservoir à flamme à basse pression ou dans une trémie de verrouillage.
Un système de verrouillage de porte, communément appelé arrangement de trémie de verrouillage, utilise deux ou plusieurs vannes de porte lourdes disposées en série avec une chambre intermédiaire.La soupape de porte supérieure relie le récipient haute pression à la chambre intermédiaireLa valve de la porte inférieure relie la chambre au tuyau de décharge. La séquence est la suivante: les deux portes sont fermées. La porte supérieure s'ouvre, permettant aux cendres de remplir la chambre intermédiaire.La porte supérieure se ferme.Une fois que la pression est égale au côté de décharge, la porte inférieure s'ouvre et les cendres sont déchargées.La porte inférieure se ferme et le cycle se répète.Il s'agit d'un procédé par lots qui repose sur l'étanchéité séquentielle des vannes de porte pour maintenir l'isolation de pression.
Physiquement, la soupape rotative est un dispositif en rotation continue avec un scellement dynamique à l'ouverture de pointe et à l'emballage de l'arbre.La serrure de porte est un système à commande par lots avec étanchéité statique aux sièges de la porteLa vanne rotative fournit un débit presque continu avec seulement une pulsation mineure.Ces différences opérationnelles déterminent quelle technologie peut être appliquée dans un processus de gazéification ou de cyclone donné.
Pourquoi le choix entre une vanne rotative et une serrure de porte est important
Spécifier la mauvaise technologie de manipulation des cendres à haute pression crée des risques pour la sécurité, des problèmes de contrôle de la pression et une usure grave qui peut arrêter un gazogène.
Sécurisation fiable sous pression extrême
En fonctionnement des gazageurs à 30 bar, toute fuite permet la sortie du gaz de synthèse ou du gaz de combustion chaud, créant un risque d'incendie ou d'explosion.Une soupape rotative maintient un joint mécanique à travers le dégagement de la pointe du rotorLe petit écart annulaire de 0,15 millimètre restreint le débit de gaz. La purge d'azote dans les joints d'étanchéité empêche la migration des gaz.le taux de contournement du gaz augmente considérablementLes systèmes de verrouillage de porte reposent sur des vannes de porte métalliques ou souples pour les sceller. À 30 bar, la porte doit résister à une pression différentielle énorme.Si le siège est érodé par les cendres abrasivesLes serrures de porte incluent généralement une soupape d'isolation secondaire comme sauvegarde, mais une défaillance d'une seule porte peut toujours libérer du gaz.Les soupapes rotatives assurent un joint plus continu et prévisible, tandis que les serrures de porte dépendent de l'intégrité de chaque porte en séquence.
Continuité de décharge et stabilité du processus
Les gazoducs et les cyclones fonctionnent mieux avec une élimination constante des cendres.Ce retrait constant maintient un niveau de lit constant dans le gazogène ou une chute de pression constante à travers le dipleg cycloniqueUn système de verrouillage de porte décharge les cendres par lots. Pendant la phase de remplissage, les cendres s'accumulent dans la chambre intermédiaire mais ne sortent pas du système.une grosse paille de cendres est libéréeCette décharge pulsée crée des fluctuations dans le système de transport en aval ou dans le convoyeur de traitement des cendres.la décharge continue d'une soupape rotative est fortement préférée.
Utilisation des mécanismes dans les cendres abrasives à haute pression
Les cendres des gazoducs de charbon contiennent du carbone non brûlé, des particules de scories fondues et des matières minérales abrasives.créant un mélange à trois phases hautement érosifDans une soupape rotative, les extrémités du rotor et le trou du boîtier subissent une usure érosive continue. Les extrémités du carbure de tungstène peuvent durer de 3 à 6 mois avant de nécessiter un ajustement.nécessitant souvent un manchon remplaçable après 12 à 18 moisLes systèmes de verrouillage des portes concentrent l'usure sur les sièges des portes et les bords des portes.Le remplacement des portes est une entreprise majeure nécessitant l'entrée du navire ou l'aveuglement de la ligneLes deux technologies font face à une usure sévère, mais la vanne rotative permet un réglage de la pointe sans retirer la vanne de la ligne, ce qui offre un avantage de maintenance.
Réduction de la pression et manipulation du gaz
Les systèmes de verrouillage des portes nécessitent une pression réduite entre le remplissage et la décharge.et le gaz déplacé est redirigé vers le procédé ou vers une flammeCe système de traitement du gaz ajoute de la complexité et nécessite un contrôle minutieux pour prévenir les surtensions de pression.Les vannes rotatives ne nécessitent pas de pression réduite car elles fonctionnent comme une barrière de pression continuePour les usines qui cherchent à minimiser la complexité du traitement des gaz, la vanne rotative simplifie le schéma de processus.
Flexibilité opérationnelle et déclin
Les taux de production de cendres des gazoducs varient en fonction de la qualité du charbon et de la charge de fonctionnement.Un système de verrouillage de porte a un volume de chambre fixeL'augmentation de la fréquence du cycle fournit un certain renversement, mais le temps de cycle minimum est limité par la durée de la pression,généralement de 30 à 60 secondesCela limite la capacité de déverrouillage des systèmes de verrouillage des portes par rapport aux vannes rotatives.
Comment choisir entre une vanne rotative et une serrure de porte
La sélection dépend de la pression du système, des caractéristiques des cendres et des exigences d'intégration des procédés.
Étape 1 Évaluer la pression du système
Pour les pressions inférieures à 10 bar, une soupape rotative de charge lourde est généralement le choix le plus simple et le plus fiable.mais la vanne rotative offre un fonctionnement plus simplePour les pressions supérieures à 25 bar, les systèmes de verrouillage des portes deviennent plus courants parce que la fabrication d'une vanne rotative pour résister à une telle pression extrême devient prohibitivement coûteuse et mécaniquement difficile.Les plus grandes vannes rotatives utilisées dans le secteur industriel sont généralement de 16 bar, bien que les modèles sur mesure aient atteint 25 bar.
Étape 2 Évaluer la taille et la température des particules de cendres
Les cendres finement fluidifiables favorisent une vanne rotative car la rotation continue empêche les ponts et maintient le débit.Les gros morceaux de scories favorisent une serrure de porte parce que les portes peuvent s'ouvrir largement pour faire passer le matériau surdimensionnéLes températures de cendres supérieures à 600°C favorisent les serrures de porte car l'opération par lots permet à la cendre de refroidir légèrement dans la chambre intermédiaire avant la décharge.Les soupapes rotatives nécessitent des dispositions de refroidissement étendues à de telles températures.
Étape 3 Analyse des exigences de stabilité du processus
Si le gazogéniseur ou le cyclone nécessite un prélèvement de cendres absolument constant pour maintenir l'équilibre de pression, une vanne rotative est préférable.une serrure de porte est acceptableLa plupart des centrales à cycle combiné de gazéification intégrée modernes utilisent des vannes rotatives pour un fonctionnement plus fluide et un système de commande plus simple.
Étape 4 Considérez l'accès à la maintenance
Les vannes rotatives nécessitent un accès à la grue pour être retirées, mais permettent un réglage de la pointe en ligne.Pour les installations situées dans des endroits éloignés avec des ressources d'entretien limitées, le profil d'entretien plus simple de la vanne rotative est avantageux.
Exemple d'application
Une usine de gazéification du charbon en Chine exploitait un système de trémie de verrouillage avec deux vannes de porte à haute pression en série pour décharger les cendres à 22 bar.nécessitant un arrêt de 12 heures pour le remplacement de la porteL'usine a calculé que chaque arrêt coûtait 85000 dollars en production de synthèse perdue.La soupape était constituée d'un boîtier en acier coulé d'une épaisseur de 80 mmAprès l'installation, les extrémités du rotor ont été ajustées à intervalles de 90 jours.et le trou du boîtier n'a montré aucune usure mesurable après 18 moisL'usine a éliminé les arrêts non planifiés pour l'entretien des vannes à cendres et a augmenté la disponibilité opérationnelle annuelle de 4,2%, générant un revenu supplémentaire de 1,8 million de dollars.
Questions fréquentes
Quelle est la pression maximale pour une vanne rotative en service de cendres
Les soupapes rotatives standard sont de 10 bar, les soupapes haute pression personnalisées peuvent atteindre 16 à 25 bar.Les systèmes de verrouillage des portes sont généralement nécessaires en raison des limitations mécaniques des boîtiers de vannes rotatives..
Comment une serrure de porte gérer la pression baissée
La chambre intermédiaire entre les deux portes est équipée d'une soupape d'évacuation reliée à un système de régulation de la pression.la chambre est lentement dépressurisée pour correspondre à la pression de déchargeLa vitesse de dépressurisation est contrôlée pour éviter la fluidification ou l'éruption des cendres.
Une vanne rotative peut-elle gérer de gros morceaux de boues?
Les vannes rotatives peuvent gérer des morceaux jusqu'à environ 30% de l'ouverture de la poche du rotor.Pour les scories avec de gros clinkers fréquents, il est recommandé d'utiliser une serrure de porte ou une soupape rotative à large espace spécialement conçue.
Quelle technologie a un coût de cycle de vie inférieur
Pour les pressions inférieures à 10 bar, les vannes rotatives ont généralement un coût de cycle de vie inférieur en raison d'un fonctionnement plus simple et d'une maintenance plus facile.les serrures de porte peuvent être plus économiques malgré une fréquence d'entretien plus élevée, parce que le coût d'investissement d'une soupape rotative à ultra haute pression est extrêmement élevé.
Doebritz fabrique-t-il des systèmes de traitement des cendres à haute pression?
Doebritz fabrique des soupapes rotatives de poudre de haute pression pour le service des cendres jusqu'à 16 bar, avec des conceptions sur mesure disponibles pour des pressions plus élevées.Nous concevons également des paquets complets de manutention de cendres, y compris des décharges de serrure., les systèmes de descente sous pression, et l'intégration avec le transport en aval.
Conclusion
Le choix entre une soupape rotative en poudre et une serrure de porte pour le verrouillage des cendres à haute pression dépend principalement de la pression du système et des exigences de stabilité du processus.Les soupapes rotatives fournissent une décharge continueLes systèmes de verrouillage de porte peuvent supporter des pressions extrêmes supérieures à 25 bar et peuvent passer de plus gros morceaux de boues.mais au prix d'une décharge pulsée et d'un traitement plus complexe du gazPour de nombreuses applications de gazéification et de cyclone, la vanne rotative offre une stabilité supérieure du processus et un coût de cycle de vie inférieur dans sa plage de pression.mécanismes d'usure, et les caractéristiques opérationnelles de chaque technologie assurent la sélection correcte pour une manipulation sûre et efficace des cendres à haute pression.
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