鎖渣閥及V形金屬、三偏心金屬密封球閥簡介

鎖渣閥是以閥門在實際工況中應用對象來命名的 一個開關型金屬硬密封球閥，也稱之為鎖斗閥。是煤化工氣化爐水煤漿加壓氣化裝置和干煤粉氣流床加壓氣化裝置上zui重要的一個閥門組。鎖渣閥用來控制氣化爐的排渣程序，承受高壓、高溫渣漿的磨損，沖蝕和腐蝕，且開關頻繁，要求密封。

以德士古工藝水煤漿加壓氣化裝置排渣系統為例，其流程如圖3-64所示。爐內壓力2.7?8. 5MPa, 煤渣經破渣機粉碎為直徑3?50mm固體顆粒，約占50%,其余為渣水，含氯離子及硫化氫、氧化鎂、氧化鐵、三氧化二鋁等腐蝕性介質，溫度為270°C，開 關的頻率為30min—次，對于一個日投煤量750t的 裝置，每小時排放煤渣約10578?13700kg。

鎖斗的上面有兩個鎖渣閥，稱為上鎖渣閥A和B，與氣化爐激冷室相連，鎖斗下面有一個鎖渣閥， 稱為下鎖渣閥C。A鎖渣閥平時處于開啟狀態，在線備用。當B鎖渣閥故障時投入使用，或者氣化爐激冷室液位過低引起氣化爐安全系統聯鎖動作時，A鎖渣閥亦聯鎖關閉，防止氣化爐工藝氣竄入鎖斗。B鎖渣閥開啟時，渣漿收集至鎖斗，30min后自動關閉。 下鎖渣閥C開啟，與大氣相通，渣漿排入渣池。然后關閉下鎖渣閥C，開啟上鎖渣閥B，完成一個循環。氣動鎖渣閥要求的動作時間為3?8s。鎖斗閥的 壓力等級一般為Class300，Class600,通徑NPS12? 16，溫度 140?270°C。

zui早將硬密封球閥用作鎖渣閥的是Neks公司Q系列的金屬硬密封球閥。是一個中間剖開的左、 右對稱的碳鋼閥體，中間是一個帶柄的球體，固定球結構，采用一組用波紋管狀彈簧加載的浮動金屬密封座，在球體通道內和左右閥體通道內各襯有耐磨材料 的金屬，以此減輕渣漿對閥體磨損，并可修理更換， 同時防止渣粒落人波紋管狀的彈簧內，而破壞閥門的密封性能。由于閥桿與球體是一體化設計，不存在閥桿與球體分體連接中存在間隙的情況，而且這一間隙會對于大轉矩閥門因使用次數的增多而擴大，造成開關位置的偏移。在實際使用中這種閥門的使用壽命大 約在2?2.5萬次。其結構如圖3-65所示。

其他用作鎖渣閥的有德國Peirin公司的單閥座固定球球閥，閥桿與球體連接部位的斷面為方形，在閥門腔體與密封座之間采用外部高壓水沖洗，來改善其工作性能。由于球與閥桿不是一體化設計，可能造成開關位置的偏移，而產生不正常的沖刷和磨損，球體表面的涂層與閥座容易被沖蝕和脫落，這種結構已很少被認可。

美國Mogas公司的鎖渣閥則是一個浮動球球閥， 是一個單向流動的閥門，出口端閥座被鎖定在閥體 上，并具有刮削球體表面渣漿的效果，進口端閥座則是有一個碟形彈簧加載，球體表面噴涂碳化鎢，硬度70HRC以上，閥座是司太立合金堆焊，閥體的通道 襯有耐磨的合金套管。這種結構的特點是密封性能可靠，而操作力矩較大。如圖3-66所示。

國內在維修進口 Neles鎖渣閥的基礎上，吸收中間剖分閥體結構，帶柄球一體化設計的優點，采用由 InconelX-750彈簧鋼絲繞制的螺旋彈簧加載外部用橡膠套保護，防止渣漿進入，閥座與閥體間的密封采用多組石墨填料，并在球體和進出口閥體通道用耐磨金屬保護套，外部采用高壓水對閥腔和閥座進行清掃。 閥座的密封采用寬帶設計，自刮削式結構。球體采用不銹鋼表面噴涂碳化鎢，提高抗刷性、耐磨、耐蝕性能，已成功替代進口鎖渣閥。

V形金屬密封球閥是一種90°回轉的緊湊結構調節型球閥。球體是一個帶有V形流通截面的半球體，固定球結構，單閥座，緊湊型整體式閥體，短的結構長度， 對夾式RI型或法蘭式R21型連接。如圖3-67所示。

其結構特征在于關閉件是一個V形缺口的半球， 可以從閥體的一側裝入閥腔，這樣閥體以設計成整體式。上下兩個固定軸從兩端插入，上軸的頭部采用花鍵結構與球體相連接，傳遞操作力矩。密封座是316不銹鋼基體上堆焊鈷基合金硬化，密封座與閥體 間的密封是PTFE包覆的橡膠彈性體，并用一個ln-conel 625鋼絲制作的五角形鋼絲彈簧提供一個預緊力，閥座的銳利邊緣與扇形缺口的球面接觸，可防止污垢的黏附，并刮削球面上的纖維介質，可滿足ISO5208標準D密封等級10倍的密封要求。相當于標準 ANSI/FCI70-2IV級zui大泄漏量的1/100。閥座亦可以設計成軟密封。產品主要是用作控制閥，其調節特性為等百分比特性，可配以小流量低Cv值的V形球體，配以衰減器可減少噪聲和氣蝕，適用于高濃度介質設計，具有耐蝕的閥座。

閥門的壓力等級ANSI Classl50, Class 300，公稱尺寸DiV25?400 （縮徑）結構長度符合ANSI B16.10短閥體結構。溫度一40?250°C，固有特性等百分比，密封性能達到10倍的ISO 5208標準D的泄漏量，閥體材料WCB、CF8M和鈦合金。可供選擇的結構方案有多種形式（圖3-68）。

①低Cv值型安裝在DN25的閥體內，有四個可供選擇的低Cv值的球體，其zui大Cv值分別為 0.5、1.5、5 及15。

②減噪型減少噪聲及氣蝕的衰減器置于球體的V形通道，用于DiV50?400的球閥。

③高濃度型可用于18%中等濃度的紙漿，出口的通道直徑大于進口通道的通徑。其擴徑分別為DN80/DN100、DN100/DN150、DN150/DN200 和DN200/DN250o

④耐蝕型及耐磨損型密封座用鎢鉻鉆合金襯套替代，介質反向流動以保證其耐用性，為非緊密封控制閥。

閥門的流量系數列于表3-7。閥門zui大允許的泄漏列于表3-8。

圖3-69表示R系列V形球閥的轉矩圖，橫坐標表示閥門兩端的工作壓差，縱坐標表開啟轉矩。標準型V形球閥的零件材料如表3-9所示。

三偏心金屬密封球閥的設計思想，已改變球閥的介質密封原理，密封力由外部轉矩產生，施加在閥座上，與管線介質壓力無關。是一種強制密封，可以在兩個啟動方向上獲得“零”泄漏。這是截止閥的密封原理在球閥上的一種嘗試。而作為一種產品，金屬密封球閥又去替代傳統的金屬密封截止閥和閘閥。

典型的結構如意大利Tomene Gas Technolog S. P. A所提供的產品，其商業名稱為Konosphere球閥。結構如圖3-70所示。

這一結構是把密封環置于球體上，錐形密封閥座置于副閥體上。密封環通過背環由保持環固定在球體上，密封環的中心微小地偏離球體的回轉中心，使密 封環上產生不同長度的回轉半徑，這樣密封環向密封座靠近時產生一個凸輪效應。另外密封座被固定在副閥體上，其錐面的中心線相對通道中心線偏離一個微小的角度，使密封環與密封座相接觸的瞬間沒有刮擦，沒有摩擦。精心設計的密封環和密封座，使錐形 密封帶上的接觸應力保持均勻一致，從而獲得了一個可靠的“零”泄漏。

 置于球體上的密封環并非是一個剛性的固定，而是在通道方向上具有微小彈性位移，這個位移是密封環的結構設計與環的材料提供的，增加了密封的可靠性。這一結構設計的動態關閉過程，可以這樣設想：外部施加的轉矩，通過機構給球體上密封環在整個圓周方向上提供一個均勻的力，使密封環和密封座緊密貼合，轉矩繼續增加，密封環的金屬在擠壓力作用下， 產生了彈性變形，形成了一個可靠的密封系統。閥門開啟的瞬間，在凸輪旋轉的作用下，整個密封環脫開密封座，可以預計：

①關閉狀態下，密封是可靠的；

②關閉瞬間或者開啟瞬間，密封面之間沒有摩擦和刮擦；

③開啟或關閉過程的轉矩為空載轉矩。顯然，這樣設計在密封面之間是沒有刮削效果的， 產品適用于潔凈的流體，高溫的場合。

圖3-71所示球閥設計的材料：閥體A105，球體 A105+ENP，軸 A564T630，密封環 F3’16+石墨，密封座F316+WC，在制造工藝上的優點是三偏心的結構是在零件球體加工和密封座錐面加工中完成的。閥體的加工和普通閥門一樣，簡化了制造工藝。

來源：上海自動化儀表銷售網（www.40017.net）

來源：http://www.40017.net/info/jishu_b49f2e313088e316.html