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(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

淺談窯氣復(fù)線調(diào)節(jié)閥的改型設(shè)計(jì)

鄭賀伍，鄭忠山，陳順利，羅海貴，朱建新

(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

對調(diào)節(jié)閥因結(jié)構(gòu)不合理導(dǎo)致的粉塵淤積、失效、檢修頻繁等問題進(jìn)行了闡述，并詳細(xì)介紹了對其實(shí)施改型設(shè)計(jì)的內(nèi)容和預(yù)期效果。

石灰窯氣；調(diào)節(jié)閥；閥體；改型；設(shè)計(jì)

我公司的純堿制造過程中，使用10臺混料式機(jī)械化豎窯進(jìn)行CO2氣體(簡稱窯氣)的生產(chǎn)。含塵量較大的窯氣經(jīng)過窯頂?shù)某鰵夤艿兰俺鰵鈴?fù)線管道進(jìn)入到旋風(fēng)分離器、窯氣洗滌塔及靜電除塵器進(jìn)行冷卻、除塵后，再經(jīng)壓縮工序送至碳化塔與氨鹽水進(jìn)行碳酸化反應(yīng)，用于Na2CO3、H2O的制備。每臺石灰窯的出氣復(fù)線管道(簡稱窯氣復(fù)線)上均安裝有DN500的氣動調(diào)節(jié)閥，用于窯氣輸送量的調(diào)節(jié)。由于該調(diào)節(jié)閥的閥體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，在窯氣輸送過程中，大量的粉塵進(jìn)入到閥體填料函中，造成淤積后，阻滯了閥板的開關(guān)，導(dǎo)致閥門不能正常使用，檢修及更換頻繁，不僅嚴(yán)重影響生產(chǎn)，更大幅增加了設(shè)備維護(hù)過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，對該型調(diào)節(jié)閥進(jìn)行改型非常迫切。

1 現(xiàn)有調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)簡述

目前在用的調(diào)節(jié)閥由氣動閥頭和閥本體構(gòu)成，其中的閥本體均為蝶閥形式。閥本體的結(jié)構(gòu)如圖1所示，是由閥體、閥板、閥軸及填料函和填料函內(nèi)的石墨填料、閥頭座等構(gòu)成的。其中，閥體為鑄造件，利用法蘭與管道相連；2個(gè)填料函內(nèi)均安裝有多層石墨填料，用以實(shí)現(xiàn)閥體的密封以及對閥軸的潤滑，閥軸穿過閥頭座和閥體，與閥板連接后在氣動閥頭的驅(qū)動下進(jìn)行閥門的啟閉和調(diào)節(jié)；閥頭座用于安裝氣動閥頭，在PLC的控制下使用0.4 MPa的壓縮空氣驅(qū)動閥軸轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)閥板的啟閉和調(diào)節(jié)作業(yè)。該閥體具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)方便、堅(jiān)固耐用的優(yōu)點(diǎn)，但由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過于簡單，也存在密封效果差、輸送含塵氣體容易造成粉塵顆粒在填料函內(nèi)淤積的缺陷。

1.閥體 2.閥板 3.閥軸 4.填料函 5.石墨填料 6.閥頭座圖1 閥本體結(jié)構(gòu)簡圖

2 存在的問題

因現(xiàn)有閥門在閥體和填料函之間以及閥軸和填料之間均無任何輔助密封機(jī)構(gòu)，使得粉塵直接竄入到填料與閥軸間的縫隙，并分別粘附在填料和閥軸上，隨閥軸的轉(zhuǎn)動加速填料的磨損。同時(shí)，由于填料函內(nèi)沒有填料自動推送(或填充)裝置，填料在使用過程中逐漸磨損后，不能夠及時(shí)壓緊或填充，從而使填料函內(nèi)的填料越來越少，空隙也越來越大，填料函的密封作用逐步喪失，導(dǎo)致粉塵大量淤積到填料函內(nèi)，不斷加大對閥軸轉(zhuǎn)動的阻滯，最后，閥軸無法轉(zhuǎn)動，使閥門徹底失去調(diào)節(jié)作用。

由于窯氣復(fù)線的調(diào)節(jié)閥均安裝在窯頂，距離地面高度近30 m，閥門檢修或更換比較困難，作業(yè)時(shí)間長，對生產(chǎn)影響非常大。同時(shí)，由于管道內(nèi)的窯氣，在閥門拆卸及安裝過程中，均會產(chǎn)生大量泄漏，雖然采取了加大負(fù)壓等措施，將窯氣泄漏時(shí)間縮短，但還是因窯氣中含有CO氣體，在檢修過程中出現(xiàn)的短時(shí)大量泄漏，極易發(fā)生施工人員的CO中毒及氣體燃爆，造成極其嚴(yán)重的安全生產(chǎn)事故，給人身安全和生產(chǎn)運(yùn)行埋下了重大隱患。

3 調(diào)節(jié)閥改型設(shè)計(jì)

對現(xiàn)有調(diào)節(jié)閥的改型，主要是針對閥體的改造設(shè)計(jì)。故擬對閥體進(jìn)行如下的結(jié)構(gòu)改進(jìn)：填料函結(jié)構(gòu)優(yōu)化，將原填料函平直的光滑內(nèi)壁，改為臺階式內(nèi)壁，并在其中安裝氟橡膠骨架油封和軸承，且在填料函上安裝潤滑油杯，實(shí)現(xiàn)密封和潤滑方式的改變；將原閥門的光軸改為臺階軸，消除閥軸的軸向竄動，實(shí)現(xiàn)閥軸在閥體中的準(zhǔn)確定位，提升閥軸轉(zhuǎn)動的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性；將原碳鋼材質(zhì)的閥板改為不銹鋼，提升閥門的耐腐蝕性能。改型后的閥門簡圖見圖2。

1.閥體 2.閥板 3.閥軸 4.填料函 5.骨架油封 6.軸承 7.閥頭座 8.潤滑油杯圖2 改型后閥門結(jié)構(gòu)簡圖

4 新閥門的特點(diǎn)

改型后的新閥門，具有結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、密封效果好、調(diào)節(jié)靈活、便于維護(hù)的特點(diǎn)。在微負(fù)壓狀態(tài)下，填料函內(nèi)安裝耐高溫的氟橡膠骨架油封后，在窯氣溫度達(dá)到200 ℃以上的非正常條件下，依然可有效阻斷窯氣粉塵沿閥軸與油封接觸部位竄入，防止粉塵顆粒進(jìn)入軸承內(nèi)部，造成軸承非正常的磨損；

深溝球軸承的使用，可大幅提升閥板啟閉的靈活性，提高工藝操作的可靠性；同時(shí)，油封和軸承之間可形成儲油室，其間加注耐高溫的二硫化鉬鋰基脂。該潤滑脂的耐高溫特性，可使其在高溫下的性狀不發(fā)生改變，避免了普通潤滑脂在高溫下的汽(液)化現(xiàn)象，既能對軸承和油封進(jìn)行良好潤滑，又能改善油封與閥軸間的密封性能；利用填料函上加油孔，可通過潤滑油杯對儲油室注油，實(shí)現(xiàn)對軸承和油封的不間斷潤滑，確保閥門始終處于良好的工作狀態(tài)。由于新閥門能夠有效隔絕粉塵進(jìn)入到填料函內(nèi)，消除了因粉塵淤積導(dǎo)致的閥軸運(yùn)轉(zhuǎn)阻滯，閥板啟閉和調(diào)節(jié)靈活可靠，故該型閥門可顯著延長使用周期，實(shí)現(xiàn)1～2年內(nèi)的無故障運(yùn)行，提升化工生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

5 結(jié) 語

目前在用的調(diào)節(jié)閥由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，不適應(yīng)我公司窯氣輸送的需要，導(dǎo)致經(jīng)常對其進(jìn)行檢修或更換。在工藝操作不穩(wěn)定造成窯況波動較大，窯氣含塵量增加時(shí)，閥門的檢修、更換更加頻繁，甚至新安裝的閥門僅能使用一個(gè)月，就需進(jìn)行檢修或更換閥門，10臺窯所用的閥門一年內(nèi)至少更換1～2次，每年需購置20臺以上的閥門用于備機(jī)，不僅大幅增加設(shè)備維護(hù)成本，還存在非常大的安全隱患。閥門改型后，可實(shí)現(xiàn)長周期的無故障運(yùn)行，并可大幅減少檢修過程中因CO氣體泄漏，發(fā)生的人員中毒及氣體燃爆的事故隱患。同時(shí)，改型后的閥門制造成本低廉，制造工藝簡單，可利用公司現(xiàn)有技術(shù)力量和裝備進(jìn)行自制，從而節(jié)省大量的采購資金，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

[1] 潘鴻恩，孫錫吾. 純堿生產(chǎn)設(shè)備檢修與防腐[M].沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1991

[2] 陸培文.實(shí)用閥門設(shè)計(jì)手冊(第三版)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012

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1005-8370(2017)05-26-02

2017-01-10

鄭賀伍，唐山三友化工股份有限公司純堿公司制修車間副主任工程師。