Streszczenie
W elektrowniach węglowych i kotłach na biomasę systemy transportu popiołu muszą przemieszczać gorący, ścierny popiół lotny i popiół paleniskowy ze zbiorników zasypowych do silosów magazynowych lub cystern. W tej usłudze dominują dwie technologie: proszkowy zawór obrotowy i podwójny zawór klapowy. Chociaż oba kontrolują odprowadzanie popiołu, ich zasady uszczelniania, możliwości temperaturowe i wymagania konserwacyjne są zasadniczo różne. Obrotowy podajnik śluzy wykorzystuje mechanizm obrotowych łopatek, aby zapewnić ciągłe dozowanie z izolacją ciśnienia. Zawór z podwójną klapą wykorzystuje dwie naprzemienne zasuwy uruchamiane grawitacyjnie, aby zapewnić przerywane uszczelnienie. W tym przewodniku porównano obie technologie pod względem wydajności uszczelnienia, wytrzymałości na wysokie temperatury i częstotliwości konserwacji, aby pomóc inżynierom instalacji w wyborze odpowiedniego urządzenia do obsługi popiołu.
A
zawór obrotowy proszkudo podawania popiołu to wytrzymały obrotowy podajnik śluzy powietrznej składający się z wielołopatkowego wirnika obracającego się wewnątrz odlewanej lub prefabrykowanej obudowy. Popiół lotny lub popiół paleniskowy dostaje się do kieszeni rotora na wlocie i jest przenoszony do wylotu poprzez obrót. Końcówki wirnika przylegają do otworu obudowy z kontrolowanym luzem od 0,15 do 0,30 milimetra. W przypadku popiołu ściernego końcówki są utwardzane węglikiem wolframu lub stellitem, a otwór jest wyposażony w wymienną tuleję ścieralną. Zawór napędzany jest motoreduktorem, zapewniającym ciągły wypływ i dozowanie objętościowe. Mały prześwit między wirnikiem a obudową tworzy krętą ścieżkę, która ogranicza przepływ powietrza, zapewniając śluzę powietrzną pod różnicą ciśnień.
Zawór z podwójną klapą, znany również jako zawór zraszający lub zrzut popiołu, składa się z dwóch zawiasowych klap lub zasuw ustawionych szeregowo, jedna nad drugą, w pionowej obudowie. Górna klapa znajduje się na wylocie zbiornika. Klapa dolna jest umieszczona pod klapką górną, zachowując odstęp pomiędzy nimi. Obie klapy są zwykle zamykane za pomocą przeciwwagi lub siły sprężyny. Gdy w zbiorniku zgromadzi się popiół, ciężar kolumny popiołu pokonuje przeciwwagę na górnej klapie, powodując jej krótkie otwarcie i uwolnienie odmierzonej ilości popiołu do komory pośredniej. Następnie górna klapa zamyka się. Popiół zgromadzony w komorze otwiera dolną klapę i jest odprowadzany na dalszy przenośnik lub silos. Dolna klapka zamyka się, kończąc cykl. To naprzemienne działanie umożliwia przepływ popiołu, minimalizując jednocześnie wyciek powietrza.
Fizycznie zawór obrotowy jest zasilanym, działającym w sposób ciągły urządzeniem z obracającymi się elementami i uszczelnieniami wału. Zawór z podwójną klapą jest pasywnym urządzeniem uruchamianym grawitacyjnie i nie wymaga zewnętrznego zasilania. Zawór obrotowy zapewnia mechaniczną śluzę powietrzną dzięki niewielkiemu luzowi roboczemu. Zawór z podwójną klapą zapewnia okresowe uszczelnienie poprzez zachodzące na siebie zamknięcie dwóch klap. Te podstawowe różnice dyktują, gdzie każda technologia powinna zostać zastosowana w systemach transportu popiołu.
Dlaczego wybór pomiędzyZawór obrotowyi zawór z podwójną klapą mają znaczenie
Wybór niewłaściwego urządzenia do transportu popiołu stwarza problemy operacyjne i związane z bezpieczeństwem, które wpływają na dostępność instalacji, zgodność z wymogami ochrony środowiska i budżety na konserwację.
Zasada uszczelnienia i wyciek powietrza
Podczas transportu popiołu w leju zasypowym nad zaworem znajduje się zwykle pod podciśnieniem wytwarzanym przez wentylator wyciągowy lub pneumatyczny system transportu. Wyciek powietrza do leja zmniejsza wydajność systemu i zwiększa zużycie energii wentylatora. Zawór obrotowy z odpowiednio utrzymanym luzem końcówki zapewnia ciągłe uszczelnienie mechaniczne. Pierścieniowa szczelina pomiędzy końcówkami wirnika a otworem obudowy jest na tyle mała, że ogranicza przepływ powietrza nawet przy różnicy ciśnień wynoszącej 0,5 bara lub więcej. Zawór z podwójną klapą opiera się na zamknięciu grawitacyjnym. Jeśli gniazda klap są zużyte, wypaczone pod wpływem ciepła lub zatkane przez duże bryły popiołu, uszczelka jest niekompletna. Powietrze wycieka przez szczelinę w sposób ciągły. W pneumatycznych systemach transportu wyciek ten zmusza dmuchawę do cięższej pracy, zwiększając koszty energii o tysiące dolarów rocznie.
Odporność na temperaturę i rozszerzalność cieplna
Popiół lotny ze zbiorników ekonomizera może przekraczać 350 stopni Celsjusza. Popiół denny z pieca może mieć temperaturę 600 stopni Celsjusza lub wyższą. Zawory obrotowe można zaprojektować dla tych temperatur, stosując obudowy ze staliwa lub stali nierdzewnej, obudowy łożysk chłodzone wodą i uszczelnienia grafitowe. Luz wirnika jest obliczany tak, aby uwzględnić rozszerzalność cieplną i zapobiec zatarciu. Zawory z podwójną klapą są prostszymi urządzeniami o mniejszych tolerancjach dokładności. Klapy są zazwyczaj odlewane ze stali manganowej lub z blachy prefabrykowanej. Tolerują wysokie temperatury bez ryzyka zatarcia wirnika na skutek rozszerzalności cieplnej. Jednakże gniazda klap mogą się odkształcić pod wpływem utrzymującego się wysokiej temperatury, pogarszając szczelność. W przypadku obsługi popiołów paleniskowych w ekstremalnych temperaturach często preferowane są zawory dwuklapowe ze względu na ich solidność, natomiast zawory obrotowe są preferowane w przypadku popiołów lotnych o wysokiej temperaturze, gdzie śluza powietrzna ma kluczowe znaczenie.
Częstotliwość konserwacji i wymiana części eksploatacyjnych
Popiół jest wysoce ścierny. W zaworze obrotowym zużycie koncentruje się na końcach wirnika i otworze obudowy. Dzięki końcówkom z węglika wolframu i hartowanemu otworowi zawór obrotowy może pracować w środowisku popiołu lotnego przez 12 do 36 miesięcy, zanim konieczna będzie regulacja końcówki. Regulowane rotory z końcówkami umożliwiają konserwację bez demontażu zaworu. Zawory z podwójną klapą zużywają się na krawędziach klap i powierzchniach stykowych gniazd. Ciągłe uderzanie popiołu w klapy i działanie ścierne w gnieździe stopniowo powodują erozję powierzchni uszczelniających. Wymiana klapy jest poważnym przedsięwzięciem wymagającym usunięcia zaworu z rurociągu. Jednakże zawory z podwójną klapą nie mają uszczelnień wału, łożysk w strumieniu popiołu ani motoreduktora napędowego wymagającego konserwacji. W przypadku instalacji z ograniczoną liczbą pracowników konserwacyjnych prostota zaworu z podwójną klapą jest atrakcyjna pomimo dłuższego czasu naprawy.
Kontrola pomiaru i przepustowości
Zawory obrotowe zapewniają precyzyjne dozowanie objętościowe. Dostosowując prędkość wirnika, operatorzy mogą ustawić dokładną prędkość usuwania popiołu mierzoną w tonach na godzinę. Jest to niezbędne do podziału obciążenia pomiędzy wieloma lejami lub dopasowywania ilości wytwarzanego popiołu do wydajności systemu transportowego. Zawory z podwójną klapą nie zapewniają kontroli dozowania. Szybkość wyładunku zależy od ciśnienia w głowicy popiołu, wielkości cząstek i ustawienia przeciwwagi klapy. Zmienia się wraz z obciążeniem kotła i poziomem zbiornika. W przypadku instalacji wymagających dokładnej kontroli przepływu popiołu, zawór obrotowy jest obowiązkowy. Do prostego rozładunku na otwarty przenośnik wystarczy zawór z podwójną klapą.
Obsługa wtyczek i dużych obiektów
Popiół paleniskowy często zawiera niespalone kawałki węgla, żużel kotłowy lub metal obcy. Te ponadwymiarowe przedmioty mogą utknąć w zaworze obrotowym, blokując wirnik i powodując wyłączenie silnika napędowego. Zawory z podwójną klapą są bardziej tolerancyjne dla dużych obiektów. Klapy mogą się szeroko otworzyć, aby przejść przez kawałek, a następnie ponownie je osadzić. Jeśli duży przedmiot uniemożliwia pełne zamknięcie, powstały wyciek powietrza jest zauważalny i można go skorygować podczas następnego okna konserwacyjnego. Zawory obrotowe wymagają zawsze dokładnego odstępu, dlatego każda przeszkoda powoduje natychmiastowe uszkodzenie mechaniczne. W przypadku popiołów paleniskowych o zmiennej wielkości cząstek, w tym dużych klinkierów, zawory z podwójną klapą są na ogół bardziej wyrozumiałe.
Jak wybrać pomiędzy zaworem obrotowym a zaworem z podwójną klapą
Wybór zależy od rodzaju popiołu, temperatury, warunków ciśnienia i wymagań instalacji. Poniższe scenariusze ilustrują prawidłowe zastosowanie każdej technologii.
Scenariusz 1 Wysokotemperaturowy popiół lotny z ekonomizera
Zasobniki ekonomizera w kotłach opalanych węglem obsługują popiół lotny o temperaturze od 300 do 400 stopni Celsjusza pod podciśnieniem. Obrotowy podajnik śluzy z obudową ze staliwa, uszczelnieniem grafitowym i łożyskami chłodzonymi wodą zapewnia wymaganą śluzę powietrzną. Prędkość rotora jest dostosowana do szybkości wytwarzania popiołu. Zawory z podwójną klapą w tej usłudze powodowałyby wyciek nadmiernej ilości powietrza przez zużyte gniazda, zmniejszając wydajność wentylatora ciągu indukowanego. Zawór obrotowy to właściwy wybór.
Scenariusz 2 Popiół denny z dużym klinkierem
Popiół paleniskowy odprowadzany z mokrego lub suchego leja zasypowego na popiół denny zawiera duże cząstki stopionego żużla i niespalone kawałki węgla. Temperatury mogą przekraczać 500 stopni Celsjusza. Podwójny zawór klapowy z klapami z ciężkiego odlewu manganowego radzi sobie z dużymi przedmiotami i wysoką temperaturą bez ryzyka zatarcia. Zawór obrotowy wymagałby specjalnej konstrukcji z dużym prześwitem i nadal groziłby zacięciem. Do tak ciężkich zastosowań preferowany jest zawór z podwójną klapą.
Scenariusz 3 Pneumatyczny transport popiołów lotnych
Kiedy popiół lotny jest transportowany ze zbiorników do silosu centralnego rurociągiem pneumatycznym, zawór spustowy musi utrzymywać izolację ciśnieniową, aby zapobiec przedostawaniu się powietrza z powrotem do zbiornika. Zawór obrotowy z luzem gaszącym płomień i certyfikatem ATEX zapewnia śluzę powietrzną i umożliwia ciągłe podawanie do linii transportowej. Zawór z podwójną klapą nie jest w stanie utrzymać wymaganego uszczelnienia ciśnieniowego i mógłby spowodować zwarcie powietrza w systemie. Zawór obrotowy jest obowiązkowy w przypadku pneumatycznego transportu popiołu.
Scenariusz 4 Prosty rozładunek grawitacyjny do otwartego przenośnika
Do odprowadzania popiołu z silosu na otwarty przenośnik taśmowy w warunkach atmosferycznych nie jest wymagana śluza powietrzna. Zawór z podwójną klapą zapewnia proste i niedrogie odcięcie, które zapobiega wzbijaniu się pyłu podczas opróżniania. Zawór obrotowy byłby zbyt zaprojektowany do tego zadania. Zawór z podwójną klapą to ekonomiczny i praktyczny wybór.
Scenariusz 5 Łączony obowiązek z ograniczeniami związanymi z modernizacją
Podczas modernizacji istniejącego systemu transportu popiołu z ograniczoną przestrzenią nad głową zawór obrotowy może nie pasować ze względu na jego pionową osłonę. Zawór z podwójną klapą ma wyższy profil pionowy, ale można go zainstalować zgodnie z minimalnymi modyfikacjami. I odwrotnie, gdy wysokość nadproża jest bardzo ograniczona, jedyną opcją może być kompaktowy zawór obrotowy. Ograniczenia fizyczne często dyktują wybór niezależnie od preferencji wydajności.
Przykład zastosowania
W elektrowni węglowej o mocy 500 megawatów w Republice Południowej Afryki zastosowano podwójne zawory klapowe na wylotach zasobnika ekonomizera. Z zaworów stale wyciekało powietrze, zmniejszając wydajność wentylatora ciągu indukowanego i zwiększając pobór mocy na potrzeby pomocnicze o 2,3%. Zakład obliczył, że wyciek powietrza kosztuje 180 000 dolarów rocznie dodatkowej mocy wentylatorów. Doebritz wymienił zawory z podwójną klapą na wytrzymałe obrotowe śluzy powietrzne z obudowami ze staliwa, końcówkami wirników z węglika wolframu i uszczelnieniem grafitowym przystosowanym do pracy w temperaturze 400 stopni Celsjusza. Po instalacji zużycie energii przez wentylator z ciągiem indukowanym spadło o 1,9 procent, co pozwoliło zaoszczędzić 148 000 dolarów rocznie na energii elektrycznej. Zawory obrotowe działały przez 28 miesięcy przy jedynie rutynowej regulacji końcówki, w porównaniu do kwartalnych wymian klap wymaganych w przypadku starych zaworów z podwójną klapą.
Często zadawane pytania
Czy do transportu pneumatycznego można zastosować zawór z podwójną klapą?
Nie. Zawory z podwójną klapą nie są w stanie utrzymać izolacji ciśnieniowej pod ciśnieniem w rurociągu transportowym. Powietrze będzie wyciekać przez gniazda klap, zakłócając system przenoszenia. Do pneumatycznego transportu popiołu wymagany jest obrotowy podajnik śluzy powietrznej.
Które urządzenie radzi sobie z wyższymi temperaturami
Zawory z podwójną klapą tolerują wyższe utrzymujące się temperatury, ponieważ nie mają precyzyjnego luzu roboczego, który mógłby zostać zatarty w wyniku rozszerzalności cieplnej. Zawory obrotowe mogą być zaprojektowane do pracy w wysokich temperaturach, ale wymagają dokładnego obliczenia luzu i zapewnienia chłodzenia.
Jak często końcówki zaworów obrotowych wymagają wymiany w serwisie popiołu
W przypadku końcówek z węglika wolframu i odpowiedniego luzu okresy wymiany wynoszą od 18 do 36 miesięcy, w zależności od ścieralności popiołu i godzin pracy. Regulowane końcówki można przesuwać w celu przywrócenia luzu, wydłużając okres między pełnymi wymianami.
Czy zawory dwuklapowe nadają się do popiołu zatapialnego
Zawory z podwójną klapą słabo radzą sobie z popiołem zalewowym. Drobny proszek przepływa przez gniazda klap, powodując nieskuteczność uszczelnienia. Zawory obrotowe z wąskim luzem końcówki znacznie lepiej radzą sobie z popiołem zatapianym.
Czy Doebritz produkuje zawory dwuklapowe
Doebritz specjalizuje się w proszkowych zaworach obrotowych i obrotowych podajnikach śluz powietrznych. Nie produkujemy zaworów dwuklapowych. W przypadku zastosowań związanych z transportem popiołu, gdzie odpowiedni jest zawór z podwójną klapą, możemy polecić wykwalifikowanych dostawców i pomóc w wyborze odpowiedniego urządzenia dla Twoich warunków pracy.
Wniosek
Wybór pomiędzy obrotowym zaworem proszkowym a zaworem z podwójną klapą do transportu popiołu zależy od specyficznych wymagań aplikacji. Zawory obrotowe zapewniają doskonałą zdolność śluzy powietrznej, precyzyjne dozowanie i kontrolowane odprowadzanie popiołów lotnych w pneumatycznych systemach transportowych. Zawory z podwójną klapą zapewniają prostotę, tolerancję dla dużych obiektów i solidność w pracy z popiołami dennymi w ekstremalnych temperaturach. W przypadku popiołów lotnych o wysokiej temperaturze pod podciśnieniem, obrotowy podajnik śluzy powietrznej jest oczywistym wyborem ze względu na wydajność i zgodność z wymogami ochrony środowiska. W przypadku popiołów paleniskowych z dużym klinkierem i przy ekstremalnych temperaturach zawór z podwójną klapą pozostaje niezawodnym narzędziem. Zrozumienie tych różnic umożliwi inżynierom instalacji wybranie odpowiedniego urządzenia dla każdego miejsca w systemie transportu popiołu.
Upewnij się, że Twój system usuwania popiołu jest wyposażony w odpowiednią technologię usuwania. Skontaktuj się z firmą Doebritz Shanghai Co., Ltd. już dziś, aby omówić warunki pracy, poprosić o rekomendację w zakresie doboru zaworu lub uzyskać wycenę wysokowydajnego obrotowego podajnika śluzy powietrznej zaprojektowanego do obsługi popiołów lotnych lub popiołów paleniskowych.
Twoja wiadomość musi mieć od 20 do 3000 znaków!