Краткое содержание
При гидрометаллургической переработке и производстве фосфорной кислоты мокрым способом заводы работают с высокоабразивными суспензиями, содержащими твердые частицы, такие как кристаллы гипса, кремнеземная окалина и непрореагировавший фосфорит. Эти суспензии быстро разрушают обычные клапаны. Иногда рассматриваются две технологии для дозирования или изоляции этих потоков: поворотный клапан для порошка, приспособленный для работы с жидкими шламами, и плунжерный клапан, в частности конструкция конусной плунжера со смазкой или без смазки. Хотя оба могут работать с многофазными потоками, их механизмы износа, долговечность уплотнений и профили технического обслуживания существенно различаются. Роторный шлюзовой питатель обеспечивает объемное дозирование с использованием возобновляемых изнашиваемых деталей. Пробковый клапан обеспечивает изоляцию с помощью вращающегося конического затвора. В этом руководстве сравниваются две технологии по степени износа, сроку службы уплотнений и эксплуатационной пригодности для применения с абразивными суспензиями.
А
поворотный клапан для порошкаадаптированный для абразивных суспензий, представляет собой сверхмощный роторный питатель с литым корпусом и ротором, предназначенный для перекачивания или дозирования густого шлама. В отличие от работы с сухим порошком, карманы ротора не зависят от гравитационного заполнения. Вместо этого суспензия часто подается под давлением или закачивается во входное отверстие. Ротор действует как движущаяся полость, перенося суспензию от входа к выходу. Зазор наконечника шире, чем при работе всухую, обычно от 0,30 до 0,50 мм, что позволяет разместить жидкую фазу и предотвратить гидравлический затвор. Наконечники ротора покрыты твердым сплавом из карбида вольфрама или керамикой, а отверстие корпуса покрыто сменными изнашиваемыми втулками из белого железа с высоким содержанием хрома или глиноземной керамики. Уплотнения вала представляют собой механические уплотнения, рассчитанные на давление суспензии и химическую среду, а не манжетные уплотнения или набивку.
Пробковый клапан для шламовых растворов представляет собой четвертьоборотный клапан с цилиндрической или конической заглушкой, которая вращается внутри соответствующего корпуса. Вилка имеет одно или несколько портов, которые в открытом состоянии совпадают с входным и выходным отверстиями. В закрытом состоянии заглушка вращается, блокируя путь потока. В абразивных растворах плунжер и корпус обычно покрыты эластомером или керамикой. В плунжерных клапанах со смазкой используется герметик, впрыскиваемый под давлением между плунжером и корпусом, чтобы уменьшить трение и создать вторичное уплотнение. Пробковые клапаны без смазки имеют приподнятую конструкцию порта или эластомерную втулку для обеспечения плотного закрытия. Пробка поворачивается на 90 градусов из открытого положения в закрытое, что требует высокого крутящего момента из-за фрикционного контакта между заглушкой и поверхностями корпуса.
Физически поворотный клапан представляет собой непрерывно вращающееся устройство с несколькими камерами, которые вытесняют суспензию по объему. Пробковый клапан представляет собой устройство периодического действия с одним вращающимся элементом. Поворотный клапан может дозировать поток, регулируя скорость. Пробковый клапан обеспечивает только открытое или закрытое положение. Эти фундаментальные различия определяют, какая технология выживет при работе с абразивными суспензиями.
Почему важен выбор между поворотным клапаном и пробковым клапаном
Выбор неправильного клапана для абразивной суспензии создает кошмары при обслуживании, угрозу безопасности и производственные потери, которые намного превышают первоначальную стоимость оборудования.
Скорость износа гипсовой суспензии
При производстве фосфорной кислоты мокрым способом реакция серной кислоты с фосфоритной рудой дает гипсовую суспензию, содержащую от 25 до 35 процентов твердых веществ. Кристаллы гипса острые и очень абразивные. Пробковый клапан с плунжером с эластомерной футеровкой может прослужить от 3 до 6 месяцев, прежде чем футеровка изнашивается и клапан дает течь. Пробковый клапан с керамической футеровкой служит дольше, от 12 до 18 месяцев, но керамика хрупкая и может треснуть от термического удара или механического воздействия. Поворотный клапан с ротором с керамическим наконечником и отверстием с керамической футеровкой обрабатывает один и тот же раствор в течение 24–36 месяцев перед капитальным ремонтом. Постоянное вращение ротора предотвращает застойные зоны, в которых гипс может оседать и затвердевать. Износ распределяется по нескольким наконечникам, а не концентрируется на одной уплотняющей поверхности. На заводах, ежедневно перерабатывающих тысячи тонн гипсовой суспензии, поворотный клапан обеспечивает значительно более низкий уровень износа на тонну производительности.
Герметизация путей утечки и жизни
Пробковые клапаны уплотняются за счет контакта между пробкой и корпусом. По мере износа эластомера или керамической футеровки уплотнение ухудшается. При выходе из строя футеровки суспензия просачивается через область штока клапана или мимо заглушки, вызывая опасный выброс едкой кислоты. Смазанные пробковые клапаны могут временно восстановить герметичность путем введения свежего герметика, но это краткосрочное решение. Поворотные клапаны уплотняются через зазор наконечника и механические уплотнения на валу. Зазор наконечника можно установить шире, чтобы вместить суспензию, не жертвуя при этом способностью перекачивать. Механические уплотнения рассчитаны на химическую среду и могут работать от 12 до 24 месяцев в условиях шлама. Выход из строя механического уплотнения — это известный вид отказа, требующий предсказуемой замены. Выход из строя уплотнения плунжерного клапана часто бывает внезапным и катастрофическим.
Влияние накипи кремнезема и тенденции к скейлингу
Суспензии фосфорной кислоты содержат растворенный кремнезем, который осаждается в виде накипи на внутренних поверхностях. В плунжерном клапане между плунжером и корпусом скапливается накипь, что увеличивает крутящий момент, необходимый для работы клапана. В конце концов привод не может преодолеть трение, и клапан заклинивает. В поворотном клапане непрерывное вращение ротора обеспечивает самоочистку. Наконечники ротора слегка царапают отверстие при каждом обороте, предотвращая образование накипи. Более широкий зазор также позволяет избежать образования накипи без заедания. Для услуг по удалению отложений поворотный клапан гораздо более терпим.
Сложность обслуживания и ремонта
Для замены пробкового клапана в пульпопроводе требуется разрезать трубу, снять клапан и установить новый узел. Эластомерную подкладку невозможно заменить в полевых условиях. С пробковым клапаном с керамической футеровкой обращаться еще труднее из-за хрупкости керамики. Поворотный клапан позволяет вытягивать ротор и восстанавливать или заменять наконечники, не снимая корпус с линии. Доступ к механическим уплотнениям осуществляется через торцевые пластины. Для предприятий с ограниченным количеством обслуживающего персонала поворотный клапан обеспечивает более удобный профиль ремонта.
Точность дозирования добавления реагента
В гидрометаллургии точное добавление реагентов, таких как цианид, известь или экстрагенты-растворители, имеет решающее значение для эффективности извлечения. Поворотный клапан обеспечивает объемное дозирование шламовых реагентов с точностью плюс-минус 2–3 процента. Скорость ротора регулируется частотно-регулируемым приводом, реагирующим на действия регулятора расхода. Пробковый клапан не может производить измерения. Он либо полностью открыт, либо полностью закрыт. Попытка дросселировать плунжерный клапан при работе со шламом ускоряет износ и разрушает футеровку плунжера. Для дозирования суспензии реагента поворотный клапан является единственной жизнеспособной технологией.
Как выбрать между поворотным клапаном и пробковым клапаном для шлама
Выбор зависит от характеристик суспензии, рабочего цикла и технологических требований. Следующие сценарии иллюстрируют правильное применение каждой технологии.
Сценарий 1. Гипсовая суспензия на заводах по производству фосфорной кислоты
Гипсовая суспензия из атакующего резервуара очень абразивна и коррозионна. Поворотный клапан с корпусом из высокохромистого железа, ротором с керамическими наконечниками и механическими уплотнениями надежно справляется с этой задачей. Клапан может использоваться в качестве дозирующего устройства для регулирования скорости стравливания в зону фильтрации. Пробковый клапан потребует частой замены и не сможет обеспечить измерение. Поворотный клапан – это очевидный выбор.
Сценарий 2. Дозирование суспензии реагентов в гидрометаллургии.
Для добавления известкового раствора или суспензии активированного угля в резервуары для выщелачивания поворотный клапан обеспечивает точное дозирование. Скорость может регулироваться системой управления процессом для поддержания целевого значения pH или концентрации реагента. Пробковый клапан обеспечивает только двухпозиционное регулирование, что приводит к передозировке или недостаточной дозировке. Поворотный клапан обязателен для этой работы.
Сценарий 3. Изоляция пульпопроводов во время технического обслуживания.
При изоляции пульпопровода для технического обслуживания пробковый клапан с керамической футеровкой обеспечивает принудительное закрытие. Прерывистый режим работы означает, что скорость износа приемлема. Поворотный клапан также мог бы выполнять эту функцию, но это было бы слишком сложно. Для изоляции при обслуживании плунжерный клапан является экономичным выбором.
Сценарий 4. Перекачка суспензии под высоким давлением
Для перекачки суспензии при давлении выше 10 бар изолирующий клапан с корпусом подходящей мощности может обеспечить изоляцию. Поворотный клапан для такого давления потребует чрезвычайно тяжелого корпуса и специальных механических уплотнений. Капитальные затраты на поворотный клапан высокого давления могут превысить бюджет. Для изоляции высокого давления предпочтительным является пробковый клапан.
Сценарий 5. Абразивная суспензия с крупными частицами
Шламы, содержащие крупные частицы или фрагменты камней, могут заклинить ротор поворотного клапана. Карманы могут не очиститься, что приведет к остановке привода. Пробковый клапан с полнопроходным отверстием может пропускать более крупные частицы. Для суспензий с крупными частицами лучше использовать плунжерный клапан.
Пример применения
На заводе по производству фосфорных удобрений в Марокко использовались пробковые клапаны со смазкой на линиях подачи гипсового раствора от резервуаров для обработки к фильтрам. Клапаны требовали закачки герметика каждую смену и полной замены каждые 4 месяца из-за износа эластомера от абразивного гипса. Стоимость обслуживания превысила 180 000 долларов в год. Добритц заменил пробковые клапаны мощными поворотными шлюзовыми питателями с роторами с керамическими наконечниками, отверстиями с керамической футеровкой и двойными механическими уплотнениями с промывочными соединениями. Поворотные клапаны проработали 32 месяца, прежде чем потребовался первый ремонт ротора. Срок службы механического уплотнения составил в среднем 18 месяцев. Завод сократил расходы на техническое обслуживание клапанов на 76 процентов и устранил внеплановые перебои в подаче фильтров, которые ранее приводили к производственным потерям в размере 400 тонн в день.
Часто задаваемые вопросы
Может ли стандартный порошковый поворотный клапан работать с жидкими суспензиями?
Нет. В стандартных порошковых поворотных клапанах используются манжетные уплотнения или набивка, которые не выдерживают давления жидкости или абразивной суспензии. Поворотный клапан для работы в шламовом режиме требует механических уплотнений, более широких зазоров и твердосплавных или керамических компонентов.
Как плунжерный клапан справляется с абразивными частицами
Пробковые клапаны со смазкой содержат мелкие частицы в герметике, что обеспечивает некоторую защиту. Пробковые клапаны без смазки с эластомерными втулками быстро изнашиваются. Пробковые клапаны с керамической футеровкой устойчивы к истиранию, но склонны к сколам от ударов.
Какой клапан обеспечивает лучшее дозирование навозной жижи
Поворотный клапан обеспечивает точное объемное дозирование путем регулирования скорости ротора. Пробковый клапан не предназначен для измерения и никогда не должен использоваться для дросселирования потока шлама.
Каков типичный интервал технического обслуживания шламового поворотного клапана?
С керамическими наконечниками и механическими уплотнениями шламовый поворотный клапан обычно работает от 18 до 36 месяцев до капитального ремонта. Регулировка насадки может потребоваться каждые 6–12 месяцев в зависимости от абразивности.
Производит ли Doebritz пробковые клапаны?
Doebritz специализируется на поворотных клапанах для порошка и шлюзовых питателях. Мы не производим пробковые краны. Для случаев изоляции шлама, где подходит пробковый клапан, мы можем порекомендовать квалифицированных поставщиков и помочь выбрать правильный материал футеровки для вашего химического состава шлама.
Заключение
При работе с абразивными шламами в гидрометаллургии и производстве фосфорной кислоты поворотный и плунжерный клапан выполняют разные роли. Поворотные клапаны превосходно справляются с непрерывным дозированием, перекачивают большое количество твердых частиц и обеспечивают длительный срок службы при работе с высокоабразивными гипсовыми и реагентными суспензиями. Пробковые клапаны обеспечивают простую изоляцию «открыто-выключено» для технического обслуживания или удаления крупных частиц. Для процессов, требующих точного дозирования абразивных суспензионных реагентов, роторный шлюзовой питатель является единственной технологией, обеспечивающей надежное дозирование с управляемым износом. Для изоляции отложений или шламовых линий высокого давления пробковый клапан остается практичным выбором. Понимание механизмов износа и ограничений уплотнений каждого устройства обеспечивает правильный выбор для каждой услуги на предприятии.
Укажите подходящую технологию клапана для вашего применения с абразивным раствором. Свяжитесь с Doebritz Shanghai Co., Ltd. сегодня, чтобы обсудить характеристики вашего шлама, запросить оценку срока службы или получить расценки на сверхмощный вращающийся шлюзовой питатель, предназначенный для гидрометаллургии или работы с шламами фосфорной кислоты.
Ваше сообщение должно содержать от 20 до 3000 символов!