除灰渣系统阀门的选型及应用
介绍了灰渣及除灰输送管线系统中各类铸石闸阀、铸石球阀、铸石止回阀及铸石节流阀的特点、参数、型号、使用和选用。
1、概述
火力发电厂的水除灰系统和矿山的磁选、微选和尾矿等液固及气固两相介质输送系统的管路中，介质含有大量灰渣或矿浆，有的坚硬，有的粒度大，甚至还有一定的粘性和腐蚀性。阀门的过流部件受到灰渣或矿浆的磨损，尤其在需要节流调节的系统中磨损尤为严重。针对电力工业和矿山工业的特殊工况，开发了适用于输送矿浆、干灰、渣水混合物、泥浆和水泥混合物的铸石阀门系列。
2、矿浆和渣水输送系统
火力发电厂的水除灰系统和矿山尾矿排渣系统的灰水及矿浆用泵送到沉淀池沉淀，清水再回用。输送系统由输送管、槽和泵站等组成，泵站出口端设有排渣止回阀、排渣阀和排渣节流阀。根据落差高低设有一级泵、二级泵、三级泵和四级泵。高扬程远距离的输送，则采用油隔离泵、活塞泵或柱塞泵等。为了适应流量的波动和满足由于尾矿坝不断加高而对泵扬程提高的要求，可采取调速装置，改变泵的转速。矿浆泵一般配置备用泵。
3、铸石阀门
3.1、球阀
铸石球阀(图1，型号NQ3(9)47F-(1.6～6.4)MPa)的球体和两端盖通道内衬一层环形玄武岩铸石材料，在球体表面堆焊CoCrW硬质合金，其硬度>65HRC，以提高球体的许用应力及表面的耐磨和耐冲刷性，延长阀门使用寿命，减少颗粒对阀门的磨损。铸石球阀经多家火力发电厂和矿山排渣实际使用证明，开关可靠，经久耐用，使用受命长，是目前电厂和矿山除灰及排渣系统较为理想的一种控制阀门。
铸石球阀公称通径DN50～600，公称压力PN6～63，使用温度0～120℃，传动方式电动、手动、气动、液动，适用介质矿浆、渣水、泥浆、水和蒸汽等。
铸石球阀阀体和端盖材料为铸钢，球体材料为1Cr18Ni9Ti，流道衬玄武岩铸石，上下阀杆为20Cr13，阀座密封圈为聚氨酯或氟橡胶。
3.2、球形三通换向阀
铸石球形三通换向阀(型号NSQ3(9)47F-(1.6～6.4)MPa)是在铸石球阀基础上改进的一种新型三通阀，主要用于泵、换管和切换流向，该阀具有耐磨耐腐蚀，开关灵活，易操作，密封严密等特点。阀体通孔一进两出，夹角分别为120°。
1.阀体 2.端盖 3.球体 4.密封圈 5.阀杆
图1 铸石球阀
铸石球形三通换向阀公称通径DN50～600，公称压力PN6～63，使用温度0～120℃，传动方式电动、手动、气动和液动，适用介质矿浆、渣水、泥浆、水、蒸汽等。铸石球形三通换向阀阀体和阀盖材料为铸钢，球体材料为1Cr18Ni9Ti，流道衬玄武岩铸石，上下阀杆材料为20Cr13，阀座密封圈材料为聚氨酯或氟橡胶。
3.3、半球阀
铸石半球阀(型号NDQ3(9)47F-(1.6～6.4)MPa)是用于火力发电厂和矿山灰渣排放系统的新式截止型阀门，还可用于干粉煤灰气力输送系统中。
铸石半球阀公称通径DN50～300，公称压力PN6～16，使用温度≦200℃，传动方式电动、手动、气动和液动等，适用介质矿浆、渣水、干灰和水泥等。
铸石半球阀阀体和阀盖材料为铸钢，球体材料为1Cr18Ni9Ti，流道衬玄武岩铸石，上下阀杆材料为20Cr13，阀座密封圈材料为氟橡胶。
3.4、排渣闸阀
铸石排渣闸阀(型号NPZ41H-(1.6～6.4)MPa和NPZ43F-(1.6～6.4)MPa)是火力发电厂水除灰系统和矿山尾矿输送系统中的专用阀门，其阀体进出口流道内壁镶嵌玄武岩铸石材料或氮化硅陶瓷片(图2)。阀体内腔出口端设计成渐缩形，阀体出口端留有宽度为L(L根据阀门口径确定)的导渣槽，阀体底部冲蚀部位及出口镶嵌玄武岩铸石。内衬玄武岩铸石耐磨材料之后，阀体底部为流线型，与管道口径一致，使排渣顺利，解决了阀体底部积渣及磨损问题，也防止了磨穿现象的发生，极大的延长了阀门的使用寿命，提高了阀门的可靠性。特别适用于灰渣较多和带有较大颗粒的恶劣工况。
图2 铸石闸阀阀体
铸石排渣闸阀公称通径DN50～600，公称压力PN6～100，使用温度0～120℃，传动方式电动、手动、气动和液动，适用介质矿浆、渣水、泥浆、水和蒸汽等。阀体和阀盖材料为铸钢，流道镶嵌玄武岩铸石，阀杆材料为20Cr13，阀座材料为Cr26或Cr28。闸板面和阀座材料为铸钢镶嵌氮化硅。因氮化硅材料硬度较高，需用金刚石砂轮片磨削。
3.5、节流阀
铸石节流阀(图3，型号NL43H-(1.6～6.4)MPa)阀体内腔放置耐磨层及装镶一层环形玄武岩铸石为衬里，其进口端与出口端口径相同。节流后浆体和灰渣没有阻力，沿直线排出。节流板采用KMBCr26铸铁，从而消除颗粒介质对阀体和节流板的磨损，解决了闸板关不到位的问题。阀体底部为直线形，提高了流量调节的灵敏性和阀门的可靠性。而且工艺性好，开关省时省力，使用寿命长。
铸石节流阀公称通径DN50～600，公称压力PN6～100，使用温度0～120℃，传动方式电动、手动、气动、液动，适用介质矿浆、渣水、泥浆、水和蒸汽等。
图3 新型耐磨铸石节流阀
铸石节流阀阀体和阀盖材料为铸钢，流道为玄武岩铸石，阀杆材料为20Cr13，耐磨层和节流板材料为Cr26或Cr28。
3.6、止回阀
铸石止回阀(图4，型号NPH44H-(1.6～6.4)MPa)安装在电厂排灰和排渣管道的泵出口端，以防止停泵时介质倒流。该阀阀体底部及磨损特别严重的部位衬铸石材料，其使用寿命比普通止回阀提高10倍以上。
1.阀体 2.阀盖 3.阀瓣 4.摇杆
图4 阀门结构图
铸石止回阀公称通径DN50～600，公称压力PN6～64，使用温度≦200℃，适用介质矿浆、渣水、干灰、水泥等。阀体和阀盖材料为铸钢，流道衬玄武岩铸石材料，阀杆为20Cr13，阀座为Cr26或Cr28。阀瓣由铸钢镶嵌氮化硅。
3.7、连体式截止-节流阀
连体式截止-节流阀(图5，型号LSJL41H-(1.6～6.4)MPa、LSJL44H-(1.6～6.4)MPa和LSJL43F-(1.6～6.4)MPa)由两阀组合在一起，总体体积小，使用方便，克服了其他阀门由于积渣而导致的密封失效。阀体采用板材焊接或铸造成形，多层软密封，密封性能好，调整方便。全通道，对流体无阻碍，压力降小。闸板为不锈钢，耐磨耐腐蚀性好，节流板为耐磨钢，延长使用寿命。腔内无停滞和堵塞现象。通道内衬玄武岩铸石材料。
连体式截止-节流阀公称通径DN50～600，公称压力PN6～100，使用温度0～120℃，传动方式电动、手动、气动和液动，适用介质矿浆、渣水、泥浆、水和蒸汽等。
阀体和阀盖材料为铸钢，流道为玄武岩铸石，阀杆材料为20Cr13，耐磨层和节流板材料为Cr26或Cr28，阀座材料为Cr26或Cr28。闸板面由铸钢镶嵌氮化硅。
图5 连体式截止-节流阀
3.8、应用
根据铸石阀门性能和主要零件材料，不同电厂和矿山选择不同类型的阀门。
(1)电厂
电厂常用的铸石球阀为PN16、25和40-DN200、250、300和400，可连续运行24000h。常用的铸石闸阀为PN16和40-DN150、200、250和400，可连续运行10000h，开关灵活密封可靠。
(2)矿山
矿山常用的铸石球阀为PN16、25和40-DN200、250、300、400和500，可连续运行24000h。常用的铸石闸阀为PN16和40-DN200、215、250、300、350和400，常用的止回阀为PN16-DN200、250和300，常用的连体式截止-节流阀PN16-DN300，可连续运行10000h。
4、利除灰和矿山排渣系统用阀门的要求
(1)安全可靠，密封性能好。在降低操作复杂程度和提高安全可靠之间应优先选择后者。
(2)启闭操作灵活简便。在保证安全可靠前提下，尽量减少阀门的操作程序，力求简便。
(3)耐磨耐腐蚀。阀体和闸板等过流部件，应具有良好的耐磨耐腐蚀性能。在结构上应具有良好的缓冲形状，以减少渣浆的直接冲刷。
(4)阀体进出口流道镶嵌环形玄武岩铸石耐磨材料，可耐磨耐腐蚀防结垢。
(5)阀门与系统的连接应简单，切换方便可靠。尽量减少阀门数量和管道的阻力，防止在阀门附近形成“流动死区”。
水利除灰系统和矿山排渣系统用阀门的要求比单介质(汽、水、油等阀门)严格。为了确保除灰和排渣阀门安全可靠的使用，除了应加强新产品的研制外，更重要的是力求除灰和排渣阀门在现场的合理使用。
5、合理使用除灰渣阀门
在水利除灰和矿山排渣系统中，多一个阀门就多一个故障点，意味着检修更换工作量的增加和生产成本的提高，为减少故障点，阀门的数量越少越好。在灰浆泵、回水泵和提升泵等离心泵出口管路上必须安装铸石止回阀，用以防止泵停运后叶轮倒转，保障管线安全运行，防止故障发生。经过多年使用证明，铸石球阀经久耐用，使用寿命长，流体阻力小，密封可靠，耐磨耐腐蚀，以及阀门在全开、全关过程中球体和阀座的密封面始终与介质隔离，使高速通过阀门的介质不会冲蚀密封面，在水利除灰和矿山排渣系统使用，安全可靠性更好，尤其能够承受较大的启闭力矩，故障率少。铸石闸阀可代替普通的闸阀及胶管阀，解决除灰和排渣阀门的阀体磨穿问题。
6、结语
水利除灰和矿山尾矿排渣系统中所使用的阀门种类繁多，在确定阀门材料和结构形式时，应充分考虑介质的特殊性，长期运行的需要，维护的便利，以及消耗部件容易获得。合理选择阀门类型，解决阀门耐磨耐腐蚀问题，防止跑、冒、滴、漏的发生，减少环境污染，才能保证管线安全运行，使电力工业和矿山工业可持续发展。
