خلاصه
در گازی شدن زغال سنگ، تجزیه در اثر حرارت و جداسازی سیکلون در دمای بالا، خاکستر و سرباره باید از مخازنی که در فشارهای بین 10 تا 40 بار کار می کنند حذف شوند. این سرویس چالش برانگیز نیازمند یک قیف قفل یا سیستم تخلیه فشار است که بتواند مواد جامد را بدون اجازه خروج گاز با فشار بالا تخلیه کند. برای این عملکرد از دو فناوری استفاده می شود: شیر دوار پودری و قفل دروازه که به عنوان قیف قفل با دریچه های دروازه متناوب نیز شناخته می شود. در حالی که هدف هر دو جداسازی فشار و خاکستر تخلیه است، اصول عملیاتی، قابلیت اطمینان آب بندی و تداوم تخلیه آنها اساساً متفاوت است. یک فیدر قفل هوای چرخشی با یک مهر و موم مکانیکی تخلیه مداوم را فراهم می کند. یک سیستم قفل دروازه از باز شدن متوالی چندین دروازه برای ایجاد یک محفظه فشار متوسط استفاده می کند. این راهنما دو فناوری را در عملکرد آببندی، قابلیت فشار و تداوم عملیاتی مقایسه میکند تا به مهندسان کمک کند راهحل صحیح مدیریت خاکستر فشار بالا را مشخص کنند.
a چیستشیر دوارو یک قفل دروازه در سرویس خاکستر فشار بالا
الف
شیر دوار پودریطراحی شده برای سرویس خاکستر فشار بالا، یک فیدر قفل هوای چرخشی با ضخامت دیواره محفظه 50 تا 100 میلی متر است. دارای روتور چند پره با انتهای بسته برای جلوگیری از عبور گاز. نوک های روتور به سختی با کاربید تنگستن یا درج های سرامیکی روبرو می شوند و در برابر یک سوراخ سخت شده با فاصله 0.10 تا 0.20 میلی متر قرار می گیرند. این سوپاپ توسط یک موتور هیدرولیک با گشتاور بالا هدایت می شود که قادر به ارائه گشتاور راه اندازی بیش از 5000 نیوتن متر است. مهر و موم های شفت معمولاً حلقه های متعددی از بسته بندی گرافیتی هستند که با پاکسازی نیتروژن بین حلقه ها از نفوذ گاز داغ جلوگیری می کند. کل شیر در یک مخزن تحت فشار محصور شده است که برای فشار کامل سیستم تعیین شده است. به طور مداوم می چرخد و اجازه می دهد خاکستر از مخزن فشار قوی به یک فلاش تانک با فشار پایین تر یا قیف قفلی عبور کند.
یک سیستم قفل دروازه، که معمولاً به آن آرایش قیف قفل میگویند، از دو یا چند شیر دروازهای سنگین استفاده میکند که به صورت سری با یک محفظه میانی مرتب شدهاند. شیر دروازه بالایی مخزن فشار قوی را به محفظه میانی متصل می کند. شیر دروازه پایینی محفظه را به لوله تخلیه متصل می کند. دنباله به شرح زیر است: هر دو دروازه بسته هستند. دروازه بالایی باز می شود و به خاکستر اجازه می دهد تا محفظه میانی را پر کند. دروازه بالا بسته می شود. سپس محفظه از فشار خارج می شود یا فشار از طریق دریچه خونریزی پایین می آید. هنگامی که فشار با سمت تخلیه برابر شد، دروازه پایین باز می شود و خاکستر تخلیه می شود. دروازه پایین بسته می شود و چرخه تکرار می شود. این یک فرآیند دستهای است که به آببندی متوالی شیرهای دروازه برای حفظ ایزوله فشار متکی است.
از نظر فیزیکی، شیر دوار یک دستگاه چرخش مداوم با آب بندی پویا در فاصله نوک و بسته بندی شفت است. قفل دروازه یک سیستم عملیاتی دسته ای با آب بندی استاتیک در صندلی های دروازه است. شیر دوار یک جریان تقریباً پیوسته را تنها با ضربان جزئی فراهم می کند. قفل دروازه یک تخلیه پالسی با فازهای پر کردن، نگه داشتن و تخلیه مشخص را فراهم می کند. این تفاوتهای عملیاتی تعیین میکنند که کدام فناوری را میتوان در یک فرآیند تبدیل به گاز یا سیکلون به کار برد.
چرا انتخاب بین شیر دوار و قفل دروازه مهم است؟
مشخص کردن فناوری نادرست مدیریت خاکستر با فشار بالا، خطرات ایمنی، مشکلات کنترل فشار و سایش شدید ایجاد میکند که میتواند گازیفایر را خاموش کند.
قابلیت اطمینان آب بندی تحت فشار شدید
در سرویس گازیفایر در 30 بار، هر مسیر نشتی به گاز سنتز یا گاز احتراق داغ اجازه خروج می دهد و خطر آتش سوزی یا انفجار ایجاد می کند. یک شیر دوار یک مهر و موم مکانیکی را از طریق فاصله نوک روتور حفظ می کند. شکاف حلقوی کوچک 0.15 میلی متری جریان گاز را محدود می کند. پاکسازی نیتروژن در مهر و موم شفت از مهاجرت گاز جلوگیری می کند. با این حال، اگر فاصله نوک تا 0.5 میلی متر ساییده شود، نرخ بای پس گاز به طور قابل توجهی افزایش می یابد و به طور بالقوه فشار مخزن را به هم می زند. سیستمهای قفل دروازه برای آببندی به شیرهای دریچهای فلزی به فلز یا نرمی متکی هستند. در 30 بار، دروازه باید فشار دیفرانسیل بسیار زیادی را تحمل کند. اگر نشیمنگاه در اثر خاکستر ساینده فرسایش یابد، مهر و موم از کار می افتد و گاز فشار بالا از آن عبور می کند. قفل های گیت معمولاً شامل یک شیر جداسازی ثانویه به عنوان پشتیبان هستند، اما یک خرابی یک دروازه همچنان می تواند گاز را آزاد کند. دریچههای دوار مهر و موم مداوم و قابل پیشبینیتری را ایجاد میکنند، در حالی که قفلهای دروازه به ترتیب به یکپارچگی هر گیت بستگی دارد.
تداوم تخلیه و پایداری فرآیند
گازیفایرها و سیکلون ها با حذف مداوم خاکستر بهترین عملکرد را دارند. یک شیر دوار خاکستر را به طور مداوم با سرعتی متناسب با سرعت روتور تخلیه می کند. این خروج ثابت سطح بستر ثابت را در گازساز یا افت فشار ثابت در سرتاسر سیکلون داپلگ حفظ می کند. یک سیستم قفل دروازه خاکستر را به صورت دسته ای تخلیه می کند. در طول فاز پر شدن، خاکستر در محفظه میانی جمع می شود اما از سیستم خارج نمی شود. در مرحله تخلیه، یک راب بزرگ خاکستر آزاد می شود. این تخلیه پالسی نوساناتی را در سیستم انتقال پایین دست یا نوار نقاله انتقال خاکستر ایجاد می کند. برای فرآیندهای حساس به سطح خاکستر یا تعادل فشار، تخلیه مداوم یک شیر دوار به شدت ترجیح داده می شود.
مکانیسم های سایش در خاکستر فشار بالا ساینده
خاکستر حاصل از گازسازهای زغال سنگ حاوی کربن نسوخته، ذرات سرباره ذوب شده و مواد معدنی ساینده است. در فشار بالا، خاکستر اغلب توسط گاز فرآیند سیال می شود و یک مخلوط سه فازی بسیار فرسایشی ایجاد می کند. در یک شیر دوار، نوک روتور و سوراخ محفظه سایش مداوم فرسایشی را تجربه می کنند. نوک کاربید تنگستن ممکن است 3 تا 6 ماه قبل از نیاز به تنظیم دوام بیاورد. سوراخ محفظه به طور ناهموار فرسوده می شود و اغلب پس از 12 تا 18 ماه به یک آستین قابل تعویض نیاز دارد. سیستم های قفل دروازه، سایش را در صندلی های دروازه و لبه های دروازه متمرکز می کنند. برخورد خاکستر با سرعت بالا به دروازه در هنگام باز و بسته شدن باعث ایجاد عمل برش می شود که باعث فرسایش صندلی می شود. تعویض دروازه یک کار بزرگ است که نیاز به ورود کشتی یا کور کردن خط دارد. هر دو فناوری با سایش شدید روبرو هستند، اما شیر دوار امکان تنظیم نوک را بدون برداشتن شیر از خط فراهم میکند و مزیت تعمیر و نگهداری را فراهم میکند.
کاهش فشار و انتقال گاز
سیستم های قفل دروازه نیاز به یک مرحله کاهش فشار بین پر کردن و تخلیه دارند. محفظه میانی از طریق یک دریچه تخلیه فشار کم میشود و گاز جابجا شده به فرآیند یا فلر بازگردانده میشود. این سیستم انتقال گاز پیچیدگی میافزاید و برای جلوگیری از افزایش فشار نیاز به کنترل دقیق دارد. شیرهای دوار نیازی به کاهش فشار ندارند زیرا به عنوان یک مانع فشار مداوم عمل می کنند. نوک روتور جریان گاز را محدود می کند و سیستم تصفیه نیتروژن هر بای پس جزئی را مدیریت می کند. برای کارخانه هایی که به دنبال به حداقل رساندن پیچیدگی انتقال گاز هستند، شیر دوار طرح فرآیند را ساده می کند.
انعطاف پذیری عملیاتی و عقب نشینی
نرخ تولید خاکستر گازیفایر با کیفیت زغال سنگ و بار عملیاتی متفاوت است. یک شیر دوار میتواند نرخ تخلیه خود را با تغییر سرعت روتور تنظیم کند، و یک نسبت خاموشی تقریباً 5 به 1 ارائه میکند. یک سیستم قفل دروازه دارای حجم محفظه ثابتی است، بنابراین نرخ تخلیه با فرکانس چرخه تعیین میشود. افزایش فرکانس چرخه مقداری کاهش را فراهم می کند، اما حداقل زمان چرخه توسط مدت زمان کاهش فشار، معمولاً 30 تا 60 ثانیه، محدود می شود. این امر قابلیت چرخش سیستم های قفل دروازه را در مقایسه با شیرهای دوار محدود می کند.
نحوه انتخاب بین شیر دوار و قفل دروازه
انتخاب بستگی به فشار سیستم، ویژگی های خاکستر و الزامات یکپارچه سازی فرآیند دارد. سناریوهای زیر کاربرد صحیح هر فناوری را نشان می دهد.
مرحله 1 فشار سیستم را ارزیابی کنید
برای فشارهای زیر 10 بار، یک شیر دوار سنگین معمولاً ساده ترین و مطمئن ترین انتخاب است. برای فشارهای بین 10 تا 25 بار، هر دو فناوری را می توان اعمال کرد، اما شیر دوار عملکرد ساده تری را ارائه می دهد. برای فشارهای بالای 25 بار، سیستمهای قفل دروازه رایجتر میشوند، زیرا ساخت یک شیر دوار برای تحمل چنین فشار شدیدی بسیار گران و از نظر مکانیکی چالش برانگیز است. بزرگترین شیرهای دوار در خدمات صنعتی معمولاً 16 بار درجه بندی می شوند، اگرچه طرح های سفارشی به 25 بار رسیده اند.
مرحله 2 اندازه ذرات خاکستر و دما را ارزیابی کنید
خاکستر قابل سیال شدن ریز به نفع یک شیر دوار است زیرا چرخش مداوم از پل زدن جلوگیری می کند و جریان را حفظ می کند. تکه های سرباره بزرگ به قفل دروازه کمک می کند زیرا دروازه ها می توانند برای عبور مواد بزرگ باز شوند. دمای خاکستر بالای 600 درجه سانتیگراد به نفع قفل دروازه است زیرا عملیات دسته ای اجازه می دهد تا خاکستر قبل از تخلیه کمی در محفظه میانی خنک شود. دریچه های دوار در چنین دماهایی به تجهیزات خنک کننده گسترده نیاز دارند.
مرحله 3 الزامات ثبات فرآیند را تجزیه و تحلیل کنید
اگر گازساز یا سیکلون برای حفظ تعادل فشار نیاز به خروج خاکستر کاملاً ثابت داشته باشد، شیر دوار ترجیح داده می شود. اگر سیستم پایین دست بتواند تخلیه پالسی را تحمل کند، قفل دروازه قابل قبول است. اکثر نیروگاههای سیکل ترکیبی یکپارچهسازی گازی از شیرهای دوار برای عملکرد نرمتر و طرح کنترل سادهتر استفاده میکنند.
مرحله 4 دسترسی به تعمیر و نگهداری را در نظر بگیرید
دریچه های دوار برای برداشتن نیاز به دسترسی جرثقیل دارند اما امکان تنظیم نوک درون خطی را فراهم می کنند. قفل دروازه برای تعویض دروازه نیاز به ورود کشتی دارد. برای کارخانههایی که در مکانهای دور با منابع نگهداری محدود هستند، مشخصات سادهتر نگهداری شیر دوار سودمند است.
مثال کاربردی
یک کارخانه تبدیل به گاز زغال سنگ در چین یک سیستم قیف قفلی با دو شیر دروازهای فشار بالا به صورت سری برای تخلیه خاکستر با فشار 22 بار کار میکرد. صندلیهای دروازه هر 45 روز یکبار از خاکستر ساینده فرسایش مییابند و برای تعویض گیت به 12 ساعت خاموشی نیاز دارند. این کارخانه محاسبه کرد که هر تعطیلی 85000 دلار هزینه تولید گاز سنتز از دست رفته دارد. دوبریتز سیستم قفل دروازه را با یک فیدر قفل هوای چرخشی با فشار بالا با توان 25 بار جایگزین کرد. این شیر دارای یک محفظه فولادی ریختهگری با ضخامت دیواره 80 میلیمتری، نوک روتور کاربید تنگستن و یک سیستم بستهبندی گرافیت پاکشده نیتروژن بود. پس از نصب، نوک روتور در فواصل 90 روزه تنظیم شد و سوراخ محفظه بعد از 18 ماه هیچ سایش قابل اندازه گیری را نشان نداد. این کارخانه تعطیلی های برنامه ریزی نشده برای نگهداری شیر خاکستر را حذف کرد و در دسترس بودن عملیات سالانه را تا 4.2 درصد افزایش داد و 1.8 میلیون دلار درآمد اضافی ایجاد کرد.
سوالات متداول
حداکثر فشار برای یک شیر دوار در سرویس خاکستر چقدر است
دریچههای دوار سنگین استاندارد 10 بار هستند. طرح های فشار بالا سفارشی می توانند به 16 تا 25 بار برسند. فراتر از 25 بار، سیستم های قفل دروازه به دلیل محدودیت های مکانیکی محفظه شیر دوار معمولاً مورد نیاز هستند.
چگونه یک قفل دروازه فشار را کنترل می کند؟
محفظه میانی بین دو دروازه مجهز به یک شیر تخلیه است که به یک سیستم کنترل فشار متصل است. پس از بسته شدن دریچه بالایی، محفظه به آرامی کم فشار می شود تا با فشار تخلیه مطابقت داشته باشد. سرعت کاهش فشار برای جلوگیری از سیال شدن یا فوران خاکستر کنترل می شود.
آیا یک شیر دوار می تواند تکه های بزرگ سرباره را کنترل کند
شیرهای دوار می توانند تکه هایی را تا حدود 30 درصد از دهانه جیب روتور کنترل کنند. تکه های بزرگتر ممکن است روتور را مسدود کند. قفل های دروازه با دهانه های کامل می توانند از اجسام بسیار بزرگتر عبور کنند. برای سرباره با کلینکرهای بزرگ مکرر، یک قفل دروازه یا یک شیر چرخشی با فاصله وسیع طراحی شده توصیه می شود.
کدام فناوری هزینه چرخه عمر کمتری دارد
برای فشارهای زیر 10 بار، شیرهای دوار به دلیل عملکرد ساده تر و نگهداری آسان تر، معمولاً هزینه چرخه عمر کمتری دارند. برای فشارهای بالاتر از 16 بار، قفل های دروازه ممکن است با وجود فرکانس نگهداری بالاتر مقرون به صرفه تر باشند، زیرا هزینه سرمایه یک شیر دوار فشار فوق العاده بالا بسیار بالا است.
آیا Doebritz سیستم های انتقال خاکستر با فشار بالا را تولید می کند؟
بله. Doebritz دریچه های چرخشی پودری سنگین را تولید می کند که برای سرویس خاکستر فشار بالا تا 16 بار درجه بندی شده اند، با طرح های سفارشی موجود برای فشارهای بالاتر. ما همچنین بستههای کامل انتقال خاکستر از جمله قیفهای قفل، سیستمهای تخلیه فشار و ادغام با انتقال پایین دست را مهندسی میکنیم.
نتیجه گیری
انتخاب بین یک شیر دوار پودری و یک قفل دروازه برای قفل کردن خاکستر فشار بالا در درجه اول به فشار سیستم و الزامات پایداری فرآیند بستگی دارد. شیرهای دوار تخلیه مداوم، عملکرد سادهتر و نگهداری آسانتر را برای فشارهای تا 16 بار فراهم میکنند. سیستمهای قفل دروازه فشارهای شدید بالای 25 بار را تحمل میکنند و میتوانند تکههای سرباره بزرگتری را عبور دهند، اما به قیمت تخلیه پالسی و حمل گاز پیچیدهتر. برای بسیاری از کاربردهای تبدیل به گاز و سیکلون، شیر دوار ثبات فرآیند و هزینه چرخه عمر کمتری را در محدوده فشار خود ارائه می دهد. درک قابلیت اطمینان آب بندی، مکانیسم های سایش، و ویژگی های عملیاتی هر فناوری، انتخاب صحیح را برای جابجایی ایمن و کارآمد خاکستر فشار بالا تضمین می کند.
محلول مناسب برای جابجایی خاکستر با فشار بالا را برای گازساز یا سیکلون خود مشخص کنید. امروز با شرکت Doebritz Shanghai Co., Ltd. تماس بگیرید تا در مورد فشار عملیاتی، ویژگی های خاکستر و الزامات فرآیند صحبت کنید. مهندسان ما ترکیبی بهینه از فیدرهای چرخشی قفل هوا و تجهیزات قیف قفل را توصیه می کنند و یک نقل قول دقیق متناسب با کاربرد شما ارائه می دهند.
پیام شما باید بین 20 تا 3000 کاراکتر باشد!