Resumo
Na gasificação do carvão, na pirólise e na separação por ciclones de alta temperatura, as cinzas e escórias devem ser removidas dos recipientes que operam a pressões que variam de 10 a 40 bar.Este serviço desafiador exige um bloqueio hopper ou sistema de baixa de pressão que pode descarregar sólidos sem permitir que o gás de alta pressão para escaparPara esta função são utilizadas duas tecnologias: a válvula rotativa de pó e a fechadura de portão, também conhecida como "lock hopper" com válvulas de portão alternadas.Enquanto ambos visam isolar a pressão e descarregar cinzasO sistema de abastecimento rotativo fornece descarga contínua com uma vedação mecânica.Um sistema de fechadura de portão usa abertura sequencial de vários portões para criar uma câmara de pressão intermediáriaEste guia compara as duas tecnologias em termos de desempenho de vedação, capacidade de pressão e continuidade operacional para ajudar os engenheiros a especificar a solução correta de manuseio de cinzas de alta pressão.
O que é umVálvula rotativae uma fechadura de porta em serviço de cinzas de alta pressão
A
válvula rotativa de póconcebido para o serviço de cinzas de alta pressão é um alimentador rotativo de câmara de ar de construção maciça com uma espessura de parede de 50 a 100 milímetros.Possui um rotor multi vane com extremidades fechadas para evitar o bypass de gásAs pontas do rotor são revestidas de carburo de tungsténio ou inserções de cerâmica e são encaminhadas contra um furo endurecido com uma franja de 0,10 a 0,20 mm.A válvula é accionada por um motor hidráulico de alto binário, capaz de produzir um binário de partida superior a 5000 Nm.Os selos do poço são tipicamente múltiplos anéis de embalagem de grafite com uma purga de nitrogênio entre os anéis para evitar a intrusão de gás quente.A válvula inteira está encerrada num recipiente de pressão destinado à pressão total do sistemaO sistema gira continuamente, permitindo que as cinzas passem do recipiente de alta pressão para um tanque de pressão inferior ou para uma câmara de bloqueio.
Um sistema de fechadura de portão, comumente chamado de arranjo de coluna de fechamento, usa duas ou mais válvulas de portão de trabalho pesado dispostas em série com uma câmara intermediária.A válvula superior liga o recipiente de alta pressão à câmara intermédiaA válvula de porta inferior conecta a câmara com a escada de descarga. A sequência é a seguinte: ambas as portas são fechadas. A porta superior se abre, permitindo que as cinzas enchem a câmara intermédia.O portão de cima fecha.A câmara é então pressurizada ou a pressão é baixada através de uma válvula de sangramento.O portão inferior fecha e o ciclo repete-se.Trata-se de um processo de lote que depende da vedação sequencial das válvulas de porta para manter o isolamento de pressão.
Fisicamente, a válvula rotativa é um dispositivo de rotação contínua com vedação dinâmica na altura da ponta e embalado do eixo.A fechadura do portão é um sistema operado por lotes com vedação estática nos assentos do portãoA válvula rotativa fornece um fluxo quase contínuo com apenas uma pulsação menor.Estas diferenças operacionais determinam que tecnologia pode ser aplicada num dado processo de gasificação ou ciclone.
Por que a escolha entre válvula rotativa e fechadura de portão é importante
Especificar a tecnologia errada de manuseio de cinzas de alta pressão cria riscos de segurança, problemas de controle de pressão e desgaste grave que pode desligar um gasificador.
Selagem confiável sob pressão extrema
Em gaseificadores a 30 bar, qualquer vazamento permite a fuga de gás de fusão ou gás de combustão quente, criando um risco de incêndio ou explosão.Uma válvula rotativa mantém uma vedação mecânica através do espaço livre da ponta do rotorA pequena lacuna anular de 0,15 milímetros restringe o fluxo de gás. A purga de nitrogênio nas vedações do poço impede a migração de gás.A taxa de derivação do gás aumenta significativamenteOs sistemas de bloqueio de portão dependem de válvulas de portão de metal a metal ou suaves para selar.Se o assento for corroído por cinzas abrasivasAs fechaduras de portão geralmente incluem uma válvula de isolamento secundária como backup, mas uma falha de um único portão ainda pode liberar gás.As válvulas rotativas fornecem um selo mais contínuo e previsível, enquanto as fechaduras de portões dependem da integridade de cada porta em sequência.
Continuidade da descarga e estabilidade do processo
Os gasificadores e ciclones funcionam melhor com remoção constante de cinzas.Esta retirada constante mantém um nível de leito consistente no gasificador ou uma queda de pressão constante em todo o dipleg de cicloneUm sistema de bloqueio de portão descarrega cinzas em lotes. Durante a fase de enchimento, as cinzas se acumulam na câmara intermédia, mas não saem do sistema.uma grande lesma de cinzas é liberadaEsta descarga pulsada cria flutuações no sistema de transporte a jusante ou no transportador de manuseio de cinzas.A descarga contínua de uma válvula rotativa é fortemente preferível.
Usar mecanismos em cinzas abrasivas de alta pressão
A cinza dos gasificadores de carvão contém carbono não queimado, partículas de escória fundidas e matéria mineral abrasiva.criando uma mistura de três fases altamente erosiva. Em uma válvula rotativa, as pontas do rotor e o furo da caixa experimentam desgaste erosivo contínuo. As pontas do carburo de tungstênio podem durar de 3 a 6 meses antes de exigir ajuste.Muitas vezes necessitam de uma manga substituível após 12 a 18 mesesOs sistemas de fechadura de portões concentram o desgaste nos assentos e nas bordas do portão.A substituição de portas é uma grande tarefa que requer a entrada do navio ou a cegueira da linhaAmbas as tecnologias enfrentam desgaste grave, mas a válvula rotativa permite o ajuste da ponta sem remover a válvula da linha, proporcionando uma vantagem de manutenção.
Baixa pressão e manipulação de gás
Os sistemas de bloqueio de portas exigem uma pressão reduzida entre o enchimento e a descarga.e o gás deslocado é encaminhado de volta para o processo ou para uma chamaEste sistema de manipulação de gás acrescenta complexidade e requer um controlo cuidadoso para evitar aumentos de pressão.Válvulas rotativas não exigem pressão baixa porque eles funcionam como uma barreira de pressão contínuaPara as plantas que procuram minimizar a complexidade do manuseio de gás, a válvula rotativa simplifica o esquema de processo.
Flexibilidade operacional e desaceleração
As taxas de geração de cinzas do gaseificador variam de acordo com a qualidade do carvão e a carga operacional.Um sistema de fechadura de portão tem volume de câmara fixo, de modo que a taxa de descarga é determinada pela frequência do ciclo.normalmente de 30 a 60 segundosIsto limita a capacidade de desligamento dos sistemas de bloqueio de portões em comparação com as válvulas rotativas.
Como escolher entre válvula rotativa e fechadura de portão
A selecção depende da pressão do sistema, das características das cinzas e dos requisitos de integração dos processos.
Passo 1 Avaliação da pressão do sistema
Para pressões inferiores a 10 bar, uma válvula rotativa pesada é tipicamente a escolha mais simples e confiável.mas a válvula rotativa oferece uma operação mais simplesPara pressões superiores a 25 bar, os sistemas de bloqueio de portões tornam-se mais comuns porque a fabricação de uma válvula rotativa para resistir a tais pressões extremas torna-se proibitivamente cara e mecanicamente desafiadora.As maiores válvulas rotativas de serviço industrial são tipicamente de 16 bar, embora os desenhos personalizados tenham atingido 25 bar.
Passo 2 Avaliação do tamanho e temperatura das partículas de cinzas
As cinzas finamente fluidificáveis favorecem uma válvula rotativa porque a rotação contínua impede a ponte e mantém o fluxo.Grandes pedaços de escória favorecem uma fechadura de portão porque os portões podem abrir-se para passar material de grande porteTemperaturas de cinzas superiores a 600 graus Celsius favorecem fechaduras de portões porque a operação por lotes permite que as cinzas arrefeçam ligeiramente na câmara intermédia antes da descarga.As válvulas rotativas exigem extensas provisões de arrefecimento a tais temperaturas.
Passo 3 Analisar os requisitos de estabilidade do processo
Se o gasificador ou o ciclone exigir uma retirada de cinzas absolutamente constante para manter o equilíbrio de pressão, é preferível uma válvula rotativa.Uma fechadura de portão é aceitávelA maioria das modernas instalações de gaseificação integrada de ciclo combinado utiliza válvulas rotativas para um funcionamento mais suave e um esquema de controlo mais simples.
Passo 4 Considerar o acesso à manutenção
As válvulas rotativas exigem acesso de guindaste para remoção, mas permitem o ajuste da ponta em linha.Para as instalações situadas em locais remotos com recursos limitados de manutenção, o perfil de manutenção mais simples da válvula rotativa é vantajoso.
Exemplo de aplicação
Uma central de gasificação de carvão na China operava um sistema de bloqueio com duas válvulas de porta de alta pressão em série para descarga de cinzas a 22 bar.exigindo um desligamento de 12 horas para a substituição da portaA fábrica calculou que cada desligamento custava 85000 dólares em perda de produção de gás de síntese. Doebritz substituiu o sistema de bloqueio do portão por um alimentador rotativo de alta pressão de 25 bar.A válvula apresentava uma caixa de aço fundido com 80 milímetros de espessura da paredeApós a instalação, as pontas do rotor foram ajustadas a intervalos de 90 dias.e o furo da caixa não mostrou desgaste mensurável após 18 mesesA fábrica eliminou paralisações não planejadas para manutenção de válvulas de cinzas e aumentou a disponibilidade operacional anual em 4,2%, gerando uma receita adicional de 1,8 milhão de dólares.
Perguntas frequentes
Qual é a pressão máxima para uma válvula rotativa em serviço de cinzas
As válvulas rotativas padrão de trabalho pesado são classificadas em 10 bar.Os sistemas de bloqueio de portas são normalmente necessários devido às limitações mecânicas das carcaças de válvulas rotativas..
Como é que um bloqueio de portão lida com a pressão deixado para baixo
A câmara intermediária entre os dois portões é equipada com uma válvula de sangramento ligada a um sistema de controlo de pressão.A câmara é lentamente despressurizada para corresponder à pressão de descargaA velocidade de despressurização é controlada para evitar a fluidização ou erupção da cinza.
Pode uma válvula rotativa lidar com grandes pedaços de escória
As válvulas rotativas podem lidar com pedaços de até aproximadamente 30% da abertura do bolso do rotor.Para escórias com clínquer frequentemente grandeRecomenda-se uma fechadura de porta ou uma válvula rotativa de largura de escoamento especialmente concebida.
Qual a tecnologia com menor custo de ciclo de vida
Para pressões inferiores a 10 bar, as válvulas rotativas normalmente têm um custo de ciclo de vida menor devido à operação mais simples e à manutenção mais fácil.As fechaduras de portão podem ser mais econômicas apesar da maior frequência de manutenção, porque o custo de capital de uma válvula rotativa de ultra-alta pressão é extremamente elevado.
A Doebritz fabrica sistemas de manipulação de cinzas de alta pressão?
Sim, a Doebritz fabrica válvulas rotativas de pó pesadas para serviço de cinzas de alta pressão até 16 bar, com projetos personalizados disponíveis para pressões mais altas.Também desenvolvemos pacotes completos de manuseio de cinzas, incluindo colchões de bloqueio., sistemas de descida de pressão e integração com o transporte a jusante.
Conclusão
A escolha entre uma válvula rotativa de pó e uma fechadura de porta para bloqueio de cinzas de alta pressão depende principalmente da pressão do sistema e dos requisitos de estabilidade do processo.As válvulas rotativas fornecem descarga contínuaOs sistemas de fechadura de portas suportam pressões extremas superiores a 25 bar e podem passar por pedaços de escória maiores.Mas ao custo de descargas pulsadas e manipulação de gás mais complexaPara muitas aplicações de gaseificação e ciclones, a válvula rotativa oferece uma estabilidade superior do processo e um menor custo do ciclo de vida dentro de sua faixa de pressão.mecanismos de desgaste, e as características operacionais de cada tecnologia asseguram a escolha correta para um manuseamento seguro e eficiente de cinzas de alta pressão.
Especifique a solução de tratamento de cinzas de alta pressão adequada para o seu gasificador ou ciclone.e requisitos de processoOs nossos engenheiros irão recomendar a combinação óptima de alimentadores rotativos de câmara de ar e equipamento de colchão de bloqueio, e fornecer uma cotação detalhada adaptada à sua aplicação.
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