在镍熔炼系统及配套的烟气化工产品管网中,烟道蝶阀主要用于调节处理来自火法冶炼产生的烟气(如闪速炉、转炉、铜合成炉、富氧顶吹熔炼炉或贫化炉产生的烟气)。精矿干燥是熔炼系统中物料制备的主要工序之一,该工艺流程是将来自选矿含水8%～10%的湿精矿和煤粉燃烧产生的热煤气混合,经过“三段式”气流干燥至含水≤013%的干精矿。烟气制酸装置主要包括净化、转化、干吸和酸库等单元。熔炼产生的烟气和制酸所用烟气温度较高且催化剂粉尘较大,对管道阀门有腐蚀和阻滞作用。熔炼和制酸管网用烟道蝶阀应根据其使用工况条件进行结构设计,避免由于热变形和阀门管壁粉尘粘结及管道灰堵使得烟道蝶阀不能正常启闭,影响冶炼化工设备的正常运行。
烟道蝶阀的结构特性
从标准规定和实际使用情况分析,烟道蝶阀用于介质的截断或者调节时,其密封性能要求与金属密封蝶阀有一定的差别。作为管网含尘烟气控制设备,处于关闭位置仍留有一定间隙不会影响管路开度调节达到炉压的自动控制。烟道蝶阀与金属密封蝶阀流体特性相似,蝶阀开度与流量之间的关系基本上呈线性比例关系。如果用以控制流量,其流量特性与配套管路的流阻系数有密切关系。如两条管道安装阀门口径和形式完全相同,而管道损失系数不同,阀门的流量差别就会相差很大。如果阀门处于节流幅度较大的状态,蝶板处于中间开度时,关闭过程中,蝶板上下两侧可以形成完全不同的状态,一侧蝶板前端顺介质流向而动,另一侧则逆介质流向而动。因此,一侧阀体与蝶板形成似喷嘴形开口,另一侧则类似节流孔形开口,喷嘴侧比节流侧流速快的多,而节流侧一面往往会产生负压,所以烟道蝶阀水平安装时应将喷嘴侧放在管道的下部,可以避免管道阀门连接处灰堵现象的发生。
烟道蝶阀主要起截流和调节流量的作用,特别是大口径蝶阀,工况条件影响阀门的变形因素较多且变形量不易控制,所以结构设计应考虑环境因素的影响。烟道蝶阀径向密封与金属密封蝶阀结构相似,应用过程中受温度影响易产生热卡阻,影响阀门的启闭。
烟道蝶阀密封形式以平面密封较为理想,可以设计成垂直板或斜板式结构(如上图),阀体、蝶板以侧平面为密封副。蝶板外径可以小于阀体通径,即使阀门内腔管壁有粘结也能方便开启。管道变形对阀门主体密封性能影响没有径向密封效果明显。该结构阀体密封面的对称度要求较高,特别是斜板式结构其阀体密封侧平面在普通机械设备上难以加工,必须安排合理的工艺才能使装配精度达到理想的密封效果。平面密封结构如果采用杠杆式,无论垂直板还是斜板结构都可解决密封平面在加工过程中存在的问题。该结构有许多优点,杠杆结构阀门密封面为侧平面密封,不会产生径向卡阻。另外,阀体和蝶板密封侧平面为连续的平面整体加工,蝶板外径设计小于阀体通径。蝶板关闭过程先转动后平动密封面越压越紧,开启过程蝶板先平动后转动,也不会产生卡阻。烟道蝶阀一般在压力低、温度高的环境条件下工作,不会影响阀门启闭。