Краткое содержание
На угольных электростанциях и котлах, работающих на биомассе, системы удаления золы должны перемещать горячую абразивную летучую золу и золу из бункеров в бункеры для хранения или цистерны. В этой сфере доминируют две технологии: поворотный клапан для порошка и двухстворчатый клапан. Хотя оба устройства контролируют выброс золы, их принципы уплотнения, температурные возможности и требования к техническому обслуживанию принципиально различаются. Роторный шлюзовой питатель использует вращающийся лопастной механизм для обеспечения непрерывного дозирования с изоляцией давления. В двухстворчатом клапане используются два чередующихся затвора с гравитационным приводом для создания прерывистого уплотнения. В этом руководстве сравниваются две технологии по характеристикам уплотнения, устойчивости к высоким температурам и частоте технического обслуживания, чтобы помочь инженерам предприятий выбрать правильное устройство для работы с золой.
А
поворотный клапан для порошкаДля работы с золой представляет собой высокопроизводительный вращающийся шлюзовой питатель, состоящий из многолопастного ротора, вращающегося внутри литого или сборного корпуса. Летучая зола или зольный остаток попадает в карманы ротора на входе и вращением выносится к выходу. Концы ротора прилегают к отверстию корпуса с контролируемым зазором от 0,15 до 0,30 мм. Для абразивной золы наконечники наплавлены карбидом вольфрама или стеллитом, а отверстие снабжено сменной износостойкой втулкой. Клапан приводится в движение мотор-редуктором, обеспечивая непрерывную разгрузку и объемное дозирование. Плотный зазор между ротором и корпусом создает извилистую дорожку, ограничивающую проход воздуха и образующую воздушную пробку при перепаде давления.
Двойной клапан, также известный как струйный клапан или устройство для удаления золы, состоит из двух шарнирных створок или створок, расположенных последовательно друг над другом в вертикальном корпусе. Верхняя заслонка расположена на выходе из бункера. Нижний клапан расположен под верхним клапаном с зазором между ними. Обе створки обычно закрываются под действием противовеса или пружины. Когда зола накапливается в бункере, вес столба золы преодолевает противовес на верхней створке, заставляя ее ненадолго открыться и выпустить отмеренное количество золы в промежуточную камеру. Затем верхний клапан закрывается. Накопленная в камере зола затем открывает нижнюю заслонку и выгружается на следующий конвейер или в силос. Нижний клапан закрывается, завершая цикл. Такое попеременное действие позволяет золе проходить, сводя к минимуму утечку воздуха.
Физически поворотный клапан представляет собой постоянно работающее устройство с приводом и вращающимися компонентами и уплотнениями вала. Двойной клапан представляет собой пассивное устройство с гравитационным приводом, не требующее внешнего источника питания. Поворотный клапан обеспечивает механическую воздушную пробку благодаря малому рабочему зазору. Двойной клапан обеспечивает периодическое уплотнение за счет перекрывающегося закрытия двух клапанов. Эти фундаментальные различия определяют, где должна применяться каждая технология в системах удаления золы.
Выбор неправильного устройства удаления золы создает проблемы с эксплуатацией и безопасностью, которые влияют на эксплуатационную готовность установки, соблюдение экологических требований и бюджеты на техническое обслуживание.
Принцип уплотнения и утечка воздуха
При обработке золы бункер над клапаном обычно находится под отрицательным давлением от вытяжного вентилятора или системы пневмотранспорта. Утечка воздуха в бункер снижает эффективность системы и увеличивает энергопотребление вентилятора. Поворотный клапан с правильно поддерживаемым зазором на наконечнике обеспечивает непрерывное механическое уплотнение. Кольцевой зазор между концами ротора и отверстием корпуса достаточно мал, чтобы ограничить поток воздуха даже при перепаде давления 0,5 бар и более. Двойной клапан закрывается под действием силы тяжести. Если седла заслонок изношены, деформированы из-за жары или засорены крупными комками золы, уплотнение неполное. Воздух постоянно просачивается через зазор. В системах пневматической транспортировки эта утечка заставляет воздуходувку работать интенсивнее, увеличивая затраты на электроэнергию на тысячи долларов ежегодно.
Температурная устойчивость и тепловое расширение
Летучая зола из бункеров экономайзера может превышать 350 градусов Цельсия. Зола из печи может иметь температуру 600 градусов Цельсия и выше. Поворотные клапаны могут быть спроектированы для таких температур с использованием корпусов из литой или нержавеющей стали, корпусов подшипников с водяным охлаждением и графитового уплотнения. Зазор ротора рассчитан с учетом теплового расширения и предотвращения заедания. Двойные клапаны представляют собой более простые устройства с меньшими допусками точности. Створки обычно изготавливаются из марганцовистой стали или листовой стали. Они выдерживают высокие температуры без риска заклинивания ротора из-за теплового расширения. Однако седла клапанов могут деформироваться при длительном нагревании, нарушая герметичность. Для работы с золой при экстремальных температурах часто предпочитаются двухстворчатые клапаны из-за их надежности, тогда как поворотные клапаны предпочтительны для высокотемпературной золы, где воздушная пробка имеет решающее значение.
Частота технического обслуживания и замена изнашиваемых деталей
Зола очень абразивна. В поворотном клапане износ сосредоточен на кончиках ротора и отверстии корпуса. Благодаря наконечникам из карбида вольфрама и закаленному отверстию поворотный клапан может проработать от 12 до 36 месяцев в условиях эксплуатации с летучей золой, прежде чем потребуется регулировка наконечника. Роторы с регулируемыми наконечниками позволяют выполнять обслуживание без снятия клапана. Двойные створчатые клапаны изнашиваются по краям створки и контактным поверхностям седла. Постоянное воздействие пепла на створки и абразивное режущее действие на седло постепенно разрушают уплотнительные поверхности. Замена клапана – это серьезная операция, требующая снятия клапана с линии. Однако двухстворчатые клапаны не имеют уплотнений вала, подшипников в потоке золы и приводного мотор-редуктора, который необходимо обслуживать. Для предприятий с ограниченным обслуживающим персоналом простота двухстворчатого клапана привлекательна, несмотря на более длительное время ремонта.
Измерение и контроль пропускной способности
Поворотные клапаны обеспечивают точное объемное дозирование. Регулируя скорость ротора, операторы могут установить точную скорость выброса золы, измеряемую в тоннах в час. Это важно для распределения нагрузки между несколькими бункерами или согласования скорости образования золы с производительностью системы транспортировки. Двойные лепестковые клапаны не обеспечивают контроля дозирования. Скорость выброса зависит от давления напора золы, размера частиц и настройки противовеса заслонки. Оно колеблется в зависимости от загрузки котла и уровня бункера. Для установок, требующих точного регулирования расхода золы, поворотный клапан является обязательным. Для простой разгрузки на открытый конвейер достаточно двухстворчатого клапана.
Засоры и обработка больших объектов
Остаточная зола часто содержит несгоревшие куски углерода, котельный шлак или примеси металла. Эти негабаритные предметы могут застрять в поворотном клапане, заклинив ротор и отключив приводной двигатель. Двойные клапаны более устойчивы к крупным объектам. Створки могут широко открываться, чтобы пропустить кусок, а затем снова садиться на место. Если крупный предмет препятствует полному закрытию, возникающая утечка воздуха заметна и может быть устранена во время следующего периода технического обслуживания. Поворотные клапаны всегда требуют точного зазора, поэтому любое препятствие приводит к немедленному механическому повреждению. Для зольного остатка с переменным размером частиц, включая крупный клинкер, обычно более щадящими являются двухстворчатые клапаны.
Как выбрать между поворотным клапаном и двухстворчатым клапаном
Выбор зависит от типа золы, температуры, давления и требований установки. Следующие сценарии иллюстрируют правильное применение каждой технологии.
Сценарий 1. Высокотемпературная летучая зола из экономайзера
Бункер-экономайзер в угольных котлах обрабатывает летучую золу при температуре от 300 до 400 градусов по Цельсию и под отрицательным давлением. Поворотный шлюзовой питатель с корпусом из литой стали, графитовой набивкой и подшипниками с водяным охлаждением обеспечивает необходимый воздушный шлюз. Скорость ротора устанавливается в соответствии со скоростью образования золы. Двойные заслонки в этом случае будут пропускать излишек воздуха через изношенные седла, что снижает эффективность вентилятора с принудительной тягой. Поворотный клапан – правильный выбор.
Сценарий 2 зольный остаток с крупными клинкерами
Остаточная зола, выгружаемая из бункера для мокрой или сухой золы, содержит крупные частицы расплавленного шлака и несгоревшие куски углерода. Температура может превышать 500 градусов по Цельсию. Двойной клапан с тяжелыми литыми створками из марганцевого сплава выдерживает большие предметы и высокую температуру без риска заклинивания. Поворотный клапан потребует специальной открытой конструкции с широким зазором, и все равно существует риск заклинивания. Двойной клапан предпочтителен для этой тяжелой работы.
Сценарий 3. Пневматическая транспортировка летучей золы.
Когда летучая зола транспортируется из бункеров в центральный бункер по пневматическому трубопроводу, выпускной клапан должен поддерживать изоляцию по давлению, чтобы предотвратить попадание воздуха обратно в бункер. Поворотный клапан с зазором для гашения пламени и сертификатом ATEX обеспечивает воздушную пробку и обеспечивает непрерывную подачу в конвейерную линию. Двойной клапан не может поддерживать необходимое герметичное уплотнение и может привести к короткому замыканию воздуха в системе. Поворотный клапан обязателен при пневматической транспортировке золы.
Сценарий 4. Простая гравитационная разгрузка на открытый конвейер.
Для выгрузки золы из силоса на открытый ленточный конвейер в атмосферных условиях шлюзовая камера не требуется. Двойной лепестковый клапан обеспечивает простое и недорогое перекрытие, предотвращающее вздутие пыли во время разгрузки. Поворотный клапан был бы слишком сконструирован для этой задачи. Двухстворчатый клапан – экономичный и практичный выбор.
Сценарий 5. Комбинированная работа с ограничениями по модернизации
При модернизации существующей системы удаления золы с ограниченной высотой поворотный клапан может не подойти из-за его вертикальной оболочки. Двухстворчатый клапан имеет более высокий вертикальный профиль, но может быть установлен в линию с минимальными изменениями. И наоборот, когда высота над уровнем моря крайне ограничена, компактный поворотный клапан может быть единственным вариантом. Физические ограничения часто диктуют выбор независимо от предпочтений в производительности.
Пример применения
Угольная электростанция мощностью 500 мегаватт в Южной Африке имела двойные лепестковые клапаны на выходах бункера экономайзера. Клапаны постоянно пропускали воздух, снижая эффективность вытяжного вентилятора и увеличивая потребление вспомогательной энергии на 2,3 процента. На заводе подсчитали, что утечка воздуха обходится в 180 000 долларов в год в виде дополнительной мощности вентилятора. Дебриц заменил двухстворчатые клапаны мощными поворотными шлюзовыми питателями с корпусом из литой стали, наконечниками ротора из карбида вольфрама и графитовой набивкой, рассчитанной на температуру 400 градусов по Цельсию. После установки энергопотребление вентилятора с принудительной тягой снизилось на 1,9 процента, что позволило сэкономить 148 000 долларов в год на электроэнергии. Поворотные клапаны проработали 28 месяцев с лишь плановой регулировкой наконечника, по сравнению с ежеквартальной заменой заслонок, требуемой для старых двухстворчатых клапанов.
Часто задаваемые вопросы
Можно ли использовать двухстворчатый клапан для пневмотранспорта?
Нет. Двухстворчатые клапаны не могут поддерживать изоляцию давления при давлении в транспортной линии. Воздух будет просачиваться через седла заслонок, нарушая работу системы транспортировки. Для пневмотранспорта золы необходим поворотный шлюзовой питатель.
Какое устройство выдерживает более высокие температуры
Двухстворчатые клапаны выдерживают более высокие устойчивые температуры, поскольку у них нет прецизионного рабочего зазора, который мог бы возникнуть из-за теплового расширения. Поворотные клапаны могут быть рассчитаны на высокие температуры, но требуют тщательного расчета зазора и обеспечения охлаждения.
Как часто требуется замена наконечников поворотных клапанов при работе с золой
При использовании наконечников из карбида вольфрама и правильном зазоре интервалы замены составляют от 18 до 36 месяцев в зависимости от абразивности золы и часов работы. Регулируемые наконечники можно выдвигать вперед для восстановления зазора, увеличивая интервал между полными заменами.
Подходят ли двухстворчатые клапаны для затопленной золы
Двойные лепестковые клапаны плохо работают с затопленной золой. Мелкий порошок вымывается через седла заслонок, делая уплотнение неэффективным. Поворотные клапаны с малым зазором на конце наконечника гораздо лучше справляются с затопленной золой.
Производит ли Doebritz двухстворчатые клапаны?
Doebritz специализируется на поворотных клапанах для порошка и шлюзовых питателях. Мы не производим двухстворчатые клапаны. Для систем удаления золы, где подходит двойной клапан, мы можем порекомендовать квалифицированных поставщиков и помочь подобрать устройство, подходящее для ваших условий эксплуатации.
Заключение
Выбор между порошковым поворотным клапаном и двухстворчатым клапаном для удаления золы зависит от конкретных требований применения. Поворотные клапаны обеспечивают превосходные возможности воздушного шлюза, точное дозирование и контролируемый выброс летучей золы в системах пневматической транспортировки. Двойные лепестковые клапаны обеспечивают простоту, устойчивость к крупным объектам и надежность при работе с золой при экстремальных температурах. Для высокотемпературной летучей золы под отрицательным давлением роторный шлюзовой питатель является очевидным выбором с точки зрения эффективности и соответствия экологическим требованиям. Для зольного остатка с крупным клинкером и сильной жарой двухстворчатый клапан остается надежной рабочей лошадкой. Понимание этих различий позволяет инженерам предприятий выбирать правильное устройство для каждого места в системе удаления золы.
Убедитесь, что ваша система удаления золы оснащена правильной технологией удаления. Свяжитесь с Doebritz Shanghai Co., Ltd. сегодня, чтобы обсудить ваши условия эксплуатации, запросить рекомендации по выбору клапана или получить предложение на высокопроизводительный роторный шлюзовой питатель, предназначенный для работы с летучей золой или зольным остатком.
Ваше сообщение должно содержать от 20 до 3000 символов!