偏心蝶阀分析计算及在冶金系统的应用

2013-08-16 王玉娥秦皇岛秦冶重工有限公司

一、前言

　　我国原有的高炉系统阀门由于受高炉规模的影响，系统中管道的公称通径大都比较小，高炉系统中应用的阀门大多数采用竖型闸阀产品。该产品的体积大，质量大，安装和密封效果等都不是很理想。目前，随着炼铁高炉的大型化的逐渐深入，以及节能环保事业的发展，高炉系统的管道通径在逐渐加大。为此，竖型闸阀产品在一些大型高炉的部分工况中将不再适合生产的需要;随之取代的是体积小，质量轻，扭矩小，安装方便快捷，操作简单且密封可靠的蝶阀产品。

二、偏心蝶阀的使用

　　偏心蝶阀在炼铁高炉中得到了广泛应用，适用于冶金、矿山、水泥、医药、化工、发电及城市供热等行业的高温气体(烟气、空气、煤气等)管路系统，作为启闭设备使用。驱动方式有液压驱动及电动驱动两种。在炼铁高炉中主要安装在余热利用系统、干法除尘系统和煤气管网，在公称通径较大、工作压力和启闭压差较低、温度较高(200～350℃)的工况条件下应用。

　　由于在冶金系统管路中大部分为高温(≥200℃)气体介质，针对此而开发和研制了密封副为全金属的硬密封蝶阀，如图1所示，即金属硬密封偏心蝶阀。此种蝶阀采用面与面接触，由于密封副的材料选取为金属，因此偏心蝶阀的使用温度可以在400℃以上。但是，由于密封副为全金属材料，所以蝶阀的密封泄漏率很难达到标准的A级(蝶阀性能理想状态)，一般在C级左右。另外，由于金属密封副材料的选取不过关，在高温情况下，金属的弹性很容易失去。所以，在使用一段时间后，阀门的泄漏率明显加大，不能保证阀门的密封性能，从而大大降低了阀门的使用寿命。

图1 金属硬密封偏心蝶阀

　　复合材料的硬密封偏心蝶阀解决了此种难题，如图2所示。此种偏心蝶阀的密封副为多层次复合材料，是由金属材料和非金属材料复合而成，具有耐高温(≤500℃)、耐老化、高温下具有良好的弹性等优点。尤其是中间的非金属夹层能够使密封副的密封产生梯级密封形式，经过长期使用，仍能保持良好、可靠的高温使用效果，从而增强了阀门的密封性能，延长了阀门的使用寿命，在冶金高炉的各个系统得到了广泛的应用。

　　由于多层次复合材料硬密封偏心蝶阀的应用条件，大部分为高温状态下的常开或常关的阀门状态。在阀门常开的状态下，介质对阀板的高压侧长时间冲刷，若多层次复合密封副安装在阀板上，则密封副受损严重，在阀门关闭状态时极易造成阀门在此处的局部泄漏，从而影响阀门使用性能。因此，应将多层次复合密封副安装在阀体上，这样多层次复合密封副受介质冲刷均匀，同时在阀板与多层次复合密封副结合处堆焊硬质合金，避免了上述问题的发生。此种结构的蝶阀，被广泛应用到冶金高炉的各高温系统。