Streszczenie
Podczas przetwarzania hydrometalurgicznego i produkcji kwasu fosforowego w procesie mokrym zakłady przetwarzają wysoce ścierne zawiesiny zawierające cząstki stałe, takie jak kryształy gipsu, zgorzelina krzemionkowa i nieprzereagowany fosforan górski. Zawiesiny te szybko niszczą konwencjonalne zawory. Czasami rozważa się dwie technologie dozowania lub izolowania tych strumieni: zawór obrotowy proszku przystosowany do obsługi płynnej zawiesiny i zawór grzybowy, w szczególności smarowany lub niesmarowany grzyb stożkowy. Chociaż oba mogą obsługiwać przepływy wielofazowe, ich mechanizmy zużycia, trwałość uszczelnień i profile konserwacji znacznie się różnią. Obrotowy podajnik śluzy zapewnia dozowanie wyporowe przy wykorzystaniu odnawialnych części zużywalnych. Zawór grzybkowy zapewnia izolację za pomocą obrotowego stożkowego zamknięcia. W tym przewodniku porównano obie technologie pod względem szybkości zużycia, trwałości uszczelnienia i przydatności operacyjnej do zastosowań w zawiesinach ściernych.
A
zawór obrotowy proszkuprzystosowany do szlamu ściernego to wysokowydajny podajnik obrotowy z odlewaną obudową i rotorem przeznaczonym do pompowania lub dozowania gęstej szlamu. W przeciwieństwie do suchego proszku, kieszenie rotora nie są zasilane grawitacyjnie. Zamiast tego szlam jest często podawany pod ciśnieniem czołowym lub pompowany do wlotu. Wirnik działa jak postępowa wnęka, przenosząc szlam z wlotu do wylotu. Luz końcówki jest większy niż w przypadku pracy na sucho, zwykle od 0,30 do 0,50 milimetra, aby pomieścić fazę ciekłą i zapobiec blokadzie hydraulicznej. Końcówki wirnika są utwardzane węglikiem wolframu lub ceramiką, a otwór obudowy jest wyłożony wymiennymi tulejami ochronnymi wykonanymi z białego żelaza o wysokiej zawartości chromu lub ceramiki z tlenku glinu. Uszczelnienia wału są uszczelnieniami mechanicznymi przystosowanymi do ciśnienia szlamu i środowiska chemicznego, a nie uszczelnieniami wargowymi lub uszczelkami.
Zawór grzybowy do szlamu to zawór ćwierćobrotowy z cylindrycznym lub stożkowym grzybem, który obraca się wewnątrz dopasowanego korpusu. Wtyczka ma jeden lub więcej portów, które po otwarciu są wyrównane z wlotem i wylotem. Po zamknięciu korek obraca się, blokując ścieżkę przepływu. W zawiesinie ściernej korek i korpus są zwykle wyłożone elastomerem lub ceramiką. W smarowanych zaworach grzybowych stosuje się środek uszczelniający wtryskiwany pod ciśnieniem pomiędzy grzyb a korpus w celu zmniejszenia tarcia i utworzenia wtórnego uszczelnienia. Niesmarowane zawory grzybowe opierają się na konstrukcji z podwyższonym portem lub tulei elastomerowej, aby zapewnić szczelne zamknięcie. Grzyb obraca się o 90 stopni od otwartego do zamkniętego, co wymaga dużego momentu obrotowego ze względu na kontakt cierny pomiędzy grzybem a powierzchniami korpusu.
Fizycznie zawór obrotowy jest urządzeniem obracającym się w sposób ciągły z wieloma komorami, które objętościowo wypierają gnojowicę. Zawór grzybkowy jest urządzeniem o przerywanym działaniu, wyposażonym w pojedynczy element obrotowy. Zawór obrotowy może mierzyć przepływ poprzez regulację prędkości. Zawór grzybkowy zapewnia tylko pozycje otwarte lub zamknięte. Te podstawowe różnice decydują o tym, która technologia przetrwa w przypadku szlamu ściernego.
Dlaczego wybór pomiędzy zaworem obrotowym a zaworem grzybkowym ma znaczenie
Wybór niewłaściwego zaworu dla szlamu ściernego stwarza koszmary związane z konserwacją, zagrożenia bezpieczeństwa i straty produkcyjne, które znacznie przekraczają początkowy koszt sprzętu.
Wskaźniki zużycia szlamu gipsowego
W procesie produkcji kwasu fosforowego metodą mokrą reakcja kwasu siarkowego ze skałą fosforytową powoduje powstanie zawiesiny gipsowej zawierającej od 25 do 35 procent substancji stałych. Kryształy gipsu są ostre i bardzo ścierne. Zawór grzybowy z grzybem wyłożonym elastomerem może wytrzymać od 3 do 6 miesięcy, zanim okładzina zużyje się i zawór zacznie przeciekać. Zawór grzybkowy z wykładziną ceramiczną wytrzymuje dłużej, od 12 do 18 miesięcy, ale ceramika jest krucha i może pęknąć w wyniku szoku termicznego lub uderzenia mechanicznego. Zawór obrotowy z wirnikiem z ceramiczną końcówką i otworem wyłożonym ceramiką obsługuje tę samą szlam przez 24 do 36 miesięcy przed większym remontem. Ciągły obrót wirnika zapobiega tworzeniu się stref stagnacji, w których gips mógłby osiadać i twardnieć. Zużycie rozkłada się na wiele końcówek, a nie koncentruje się na pojedynczej powierzchni uszczelniającej. W zakładach przetwarzających tysiące ton szlamu gipsowego dziennie zawór obrotowy zapewnia znacznie niższy stopień zużycia na tonę przepustowości.
Uszczelnianie dróg życia i wycieków
Zawory grzybkowe uszczelniają się poprzez kontakt grzyba z korpusem. W miarę zużywania się elastomeru lub okładziny ceramicznej uszczelka ulega degradacji. Gdy wykładzina ulegnie uszkodzeniu, szlam wycieka przez obszar trzpienia zaworu lub obok grzyba, powodując niebezpieczne uwolnienie żrącego kwasu. Nasmarowane zawory grzybkowe mogą tymczasowo przywrócić uszczelnienie poprzez wstrzyknięcie świeżego uszczelniacza, ale jest to rozwiązanie krótkotrwałe. Zawory obrotowe uszczelniają luz końcówki i uszczelnienia mechaniczne na wale. Luz końcówki można ustawić szerzej, aby pomieścić gnojowicę bez utraty zdolności pompowania. Uszczelnienia mechaniczne są przystosowane do środowiska chemicznego i mogą pracować w środowisku szlamowym od 12 do 24 miesięcy. W przypadku awarii uszczelnienia mechanicznego jest to znany rodzaj awarii, którego wymiana jest przewidywalna. Awaria uszczelnienia zaworu grzybowego jest często nagła i katastrofalna.
Wpływ kamienia krzemionkowego i tendencji do osadzania się kamienia
Zawiesiny kwasu fosforowego zawierają rozpuszczoną krzemionkę, która wytrąca się w postaci kamienia na powierzchniach wewnętrznych. W zaworze grzybowym kamień gromadzi się pomiędzy grzybem a korpusem, zwiększając moment obrotowy wymagany do obsługi zaworu. W końcu siłownik nie jest w stanie pokonać tarcia i zawór się zacina. W zaworze obrotowym ciągły obrót wirnika zapewnia działanie samooczyszczające. Końcówki rotora lekko ocierają się o otwór przy każdym obrocie, zapobiegając gromadzeniu się kamienia. Szerszy prześwit pozwala również na tworzenie się kamienia bez zatarcia. W przypadku usług skalowania zawór obrotowy jest znacznie bardziej tolerancyjny.
Złożoność konserwacji i napraw
Wymiana zaworu grzybowego w linii szlamowej wymaga przecięcia rury, usunięcia zaworu i zainstalowania nowego urządzenia. Wyściółki elastomerowej nie można wymieniać w terenie. Zawór grzybkowy z wyłożeniem ceramicznym jest jeszcze trudniejszy w obsłudze ze względu na kruchość ceramiki. Zawór obrotowy umożliwia wyciągnięcie wirnika i regenerację lub wymianę końcówek bez konieczności zdejmowania obudowy z linii. Dostęp do uszczelnień mechanicznych można uzyskać poprzez płyty końcowe. W przypadku zakładów z ograniczoną liczbą ekip konserwacyjnych zawór obrotowy zapewnia łatwiejszy w obsłudze profil naprawy.
Dokładność dozowania odczynnika
W hydrometalurgii precyzyjne dodanie odczynników, takich jak cyjanek, wapno lub ekstrahenty rozpuszczalnikowe, ma kluczowe znaczenie dla wydajności odzysku. Zawór obrotowy zapewnia wolumetryczne dozowanie odczynników w postaci zawiesiny z dokładnością od plus minus 2 do 3 procent. Prędkość wirnika jest regulowana za pomocą przetwornicy częstotliwości reagującej na regulator przepływu. Zawór grzybkowy nie może dozować. Jest albo całkowicie otwarty, albo całkowicie zamknięty. Próba zdławienia zaworu grzybowego podczas pracy z szlamem przyspiesza zużycie i niszczy wykładzinę grzyba. W przypadku dozowania zawiesiny odczynnika jedyną realną technologią jest zawór obrotowy.
Jak wybrać pomiędzy zaworem obrotowym a zaworem grzybkowym do gnojowicy
Wybór zależy od właściwości zawiesiny, cyklu pracy i wymagań procesu. Poniższe scenariusze ilustrują prawidłowe zastosowanie każdej technologii.
Scenariusz 1 Zawiesina gipsowa w zakładach produkujących kwas fosforowy
Szlam gipsowy ze zbiornika ataku jest silnie ścierny i żrący. Zawór obrotowy z obudową z żelaza o wysokiej zawartości chromu, wirnikiem z ceramiczną końcówką i uszczelnieniami mechanicznymi niezawodnie spełnia tę funkcję. Zawór może służyć jako urządzenie dozujące, regulujące wielkość upustu do obszaru filtracji. Zawór grzybkowy wymagałby częstej wymiany i nie zapewniałby dozowania. Zawór obrotowy to oczywisty wybór.
Scenariusz 2 Dozowanie zawiesiny odczynników w hydrometalurgii
Do dodawania zawiesiny wapna lub zawiesiny węgla aktywnego do zbiorników ługujących zawór obrotowy zapewnia dokładne dozowanie. Prędkość można regulować za pomocą systemu kontroli procesu, aby utrzymać docelowe pH lub stężenie odczynnika. Zawór grzybkowy zapewnia jedynie kontrolę włączenia i wyłączenia, co skutkuje przedawkowaniem lub niedostatecznym dawkowaniem. Do tego zadania niezbędny jest zawór obrotowy.
Scenariusz 3 Izolacja linii gnojowicy podczas konserwacji
Podczas izolowania linii gnojowicy w celu konserwacji zawór grzybowy z okładziną ceramiczną zapewnia skuteczne odcięcie. Praca przerywana oznacza, że stopień zużycia jest akceptowalny. Zawór obrotowy również mógłby pełnić tę funkcję, ale byłby przeprojektowany. W przypadku izolacji konserwacyjnej ekonomicznym wyborem jest zawór grzybowy.
Scenariusz 4 Przesyłanie gnojowicy pod wysokim ciśnieniem
W przypadku przesyłu szlamu przy ciśnieniach powyżej 10 barów izolację może zapewnić zawór grzybowy z korpusem o odpowiednich parametrach. Zawór obrotowy dla takich ciśnień wymagałby wyjątkowo ciężkiej obudowy i specjalistycznych uszczelnień mechanicznych. Koszt inwestycyjny wysokociśnieniowego zaworu obrotowego może przekroczyć budżet. W przypadku izolacji pod wysokim ciśnieniem preferowany jest zawór grzybkowy.
Scenariusz 5 Zawiesina ścierna z dużymi cząstkami
Zawiesiny zawierające grube cząstki lub fragmenty skał mogą zablokować wirnik zaworu obrotowego. Kieszenie mogą nie zostać wyczyszczone, co może spowodować zablokowanie napędu. Zawór grzybkowy z otworem o pełnej średnicy może przepuszczać większe cząstki. W przypadku zawiesin gruboziarnistych zawór grzybowy jest bardziej wyrozumiały.
Przykład zastosowania
W fabryce nawozów fosforowych w Maroku zastosowano smarowane zawory grzybkowe na rurociągach szlamu gipsowego prowadzących ze zbiorników bojowych do filtrów. Zawory wymagały wtrysku szczeliwa na każdej zmianie i pełnej wymiany co 4 miesiące ze względu na zużycie elastomeru spowodowanego ściernym gipsem. Koszt utrzymania przekroczył 180 000 dolarów rocznie. Doebritz zastąpił zawory grzybowe wytrzymałymi obrotowymi śluzami powietrznymi wyposażonymi w wirniki z ceramicznymi końcówkami, otwory wyłożone ceramiką i podwójne uszczelnienia mechaniczne z przyłączami do płukania. Zawory obrotowe działały przez 32 miesiące, zanim konieczna była pierwsza przebudowa wirnika. Trwałość uszczelnienia mechanicznego wynosi średnio 18 miesięcy. Zakład obniżył koszty konserwacji zaworów o 76 procent i wyeliminował nieplanowane przerwy w zasilaniu filtrów, które wcześniej powodowały straty produkcyjne rzędu 400 ton dziennie.
Często zadawane pytania
Czy standardowy zawór obrotowy proszku może obsługiwać płynną zawiesinę
Nie. W standardowych zaworach obrotowych do proszków stosowane są uszczelki wargowe lub uszczelnienia, które nie wytrzymują ciśnienia cieczy ani zawiesiny ściernej. Zawór obrotowy do szlamu wymaga uszczelnień mechanicznych, większych luzów i elementów utwardzanych lub ceramicznych.
Jak zawór grzybowy radzi sobie z cząstkami ściernymi
Smarowane zawory grzybkowe osadzają małe cząsteczki w szczeliwie, co zapewnia pewną ochronę. Niesmarowane zawory grzybowe z tulejami elastomerowymi szybko się zużywają. Zawory grzybkowe z wyściółką ceramiczną są odporne na ścieranie, ale są podatne na odpryski w wyniku uderzenia.
Który zawór zapewnia lepsze dozowanie gnojowicy
Zawór obrotowy zapewnia dokładne dozowanie objętościowe poprzez regulację prędkości wirnika. Zawór grzybkowy nie może dozować wody i nigdy nie powinien być używany do dławienia przepływu szlamu.
Jaki jest typowy okres konserwacji zaworu obrotowego do szlamu
W przypadku ceramicznych końcówek i uszczelnień mechanicznych zawór obrotowy do szlamu zwykle działa od 18 do 36 miesięcy przed głównym serwisem. W zależności od stopnia ścieralności może być konieczna regulacja końcówki co 6 do 12 miesięcy.
Czy Doebritz produkuje zawory grzybkowe
Doebritz specjalizuje się w proszkowych zaworach obrotowych i obrotowych podajnikach śluz powietrznych. Nie produkujemy zaworów grzybkowych. W przypadku zastosowań związanych z izolacją szlamu, w których odpowiedni jest zawór grzybkowy, możemy polecić wykwalifikowanych dostawców i pomóc w wyborze odpowiedniego materiału wykładzinowego dla danego składu chemicznego szlamu.
Wniosek
W przypadku szlamu ściernego w hydrometalurgii i produkcji kwasu fosforowego zawór obrotowy i zawór grzybowy pełnią różne role. Zawory obrotowe doskonale radzą sobie z ciągłym dozowaniem, obsługą dużej zawartości części stałych i zapewniają długą żywotność w wysoce ściernych zawiesinach gipsu i odczynników. Zawory grzybkowe zapewniają prostą izolację włączania i wyłączania w celu konserwacji lub obsługi dużych cząstek. W przypadku procesów wymagających dokładnego dozowania odczynników w postaci zawiesiny ściernej, obrotowy podajnik śluzy powietrznej jest jedyną technologią zapewniającą niezawodne dozowanie przy kontrolowanym zużyciu. W przypadku izolacji w instalacjach do osadzania kamienia lub wysokociśnieniowych przewodów szlamowych, praktycznym wyborem pozostaje zawór grzybowy. Zrozumienie mechanizmów zużycia i ograniczeń uszczelnienia każdego urządzenia zapewnia prawidłowy dobór dla każdej usługi w zakładzie.
Określ odpowiednią technologię zaworów dla danego zastosowania szlamu ściernego. Skontaktuj się z Doebritz Shanghai Co., Ltd. już dziś, aby omówić charakterystykę szlamu, poprosić o oszacowanie trwałości lub uzyskać wycenę wysokowydajnego obrotowego podajnika śluzy powietrznej zaprojektowanego do zastosowań w hydrometalurgii lub szlamie kwasu fosforowego.
Twoja wiadomość musi mieć od 20 do 3000 znaków!