隨著眾多大型(600～1000MW)火力發(fā)電機(jī)組項目的上臺，氣力輸送系統(tǒng)在現(xiàn)代燃煤電力行業(yè)被積極采用，而燃煤電廠粉煤灰輸送屬于氣固兩相流動范疇。氣體與固粒在輸送管內(nèi)的運(yùn)動，涉及到氣流速度的分布以及固粒與管壁摩擦等各種條件，情況復(fù)雜，對輸送系統(tǒng)部件磨損大。而閥門是氣力輸送系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，因此閥的性能對氣力輸送系統(tǒng)的輸送效率及其能否正常運(yùn)行，具有重大影響和決定性作用。閥門問題，是引起現(xiàn)有氣力輸送系統(tǒng)存在問題的主要原因之一。大型燃煤電廠粉煤灰氣力輸送速度高，粉塵濃度高，物料對系統(tǒng)的磨損性強(qiáng)，特別容易引起閥門的磨損，造成閥門開關(guān)性能降低，甚至失效。

　　鑒于氣力輸送系統(tǒng)專用閥門普遍存在的因磨損而導(dǎo)致密封失效的問題，國內(nèi)外有針對性地設(shè)計生產(chǎn)多種氣力輸送系統(tǒng)專用閥門，根據(jù)具體使用的場合和輸送物料的不同，各有其優(yōu)點和缺點。目前主要從耐磨損或減少受磨損機(jī)會這兩個角度進(jìn)行研究。在提高耐磨損方面，閥門密封副一般采用“硬對硬”的形式，即通過不同的熱處理加工方式，獲得高硬度表面或直接選用高硬度、耐磨材料，以提高閥門壽命。此外，從結(jié)構(gòu)設(shè)計的角度，減少受磨損的機(jī)會，閥門密封副一般采用“硬對軟”的形式，即通過對閥門密封副的結(jié)構(gòu)設(shè)計，讓閥門在打開時，密封副的密封表面不在物料的運(yùn)行通道上，以減少受磨損的機(jī)會，從而提高閥門的使用壽命。

　　對此，根據(jù)國內(nèi)火電氣力輸灰的特殊工況(針對堵塞、磨損關(guān)鍵問題)，我們做了以下研制工作。

1、主要技術(shù)創(chuàng)新點

1.1、面向氣力輸送閘閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　現(xiàn)有技術(shù)的閘閥，在開啟過程中，由于閥腔與輸送管道是連通的，因此，管道中的固體顆粒或粉末就有機(jī)會進(jìn)入閥腔內(nèi)沉積，沉積物少或多，再被閥腔內(nèi)運(yùn)動零件碰撞壓實，進(jìn)而堵塞整個閥腔，導(dǎo)致閘閥無法動作。

　　現(xiàn)有技術(shù)設(shè)置在上述場合的閘閥，有不設(shè)吹掃裝置或者設(shè)有吹掃裝置兩種形式。前者在使用過程中，閥腔內(nèi)很容易被沉積物堵塞，時間短的只能正常使用數(shù)天;后者在吹掃用氣的安排和吹掃孔的布置上存在缺陷，如有些閘閥吹掃用氣用的是氣缸往復(fù)運(yùn)動時的排氣，氣量少且不連續(xù)，起不到吹掃的作用。如有些閘閥雖然在閥體上設(shè)有吹掃孔，但是由于存在一些吹掃不到的死角，致使閘閥關(guān)閉后，輸送物料在一些位置沉積下來，然后被閥腔內(nèi)運(yùn)動零件壓實，時間一長，閥腔也將被堵塞，導(dǎo)致閘閥無法動作而使輸送系統(tǒng)停止運(yùn)行，影響整個生產(chǎn)系統(tǒng)的正常工作。

　　在原有氣動閘閥結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行了改造，在閥門上增加了一種閥腔內(nèi)沉積物吹掃裝置，保證系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)揮系統(tǒng)的環(huán)保功能。

1.2、面向閥門密封副耐磨損方向的研究

　　閥門密封副采用“硬對硬”的形式，即通過不同的熱處理加工方式，獲得高硬度表面或直接選用高硬度、耐磨材料，以提高閥門壽命。主要措施有：

　　(1)普通金屬材料通過不同的熱處理方式，以獲得較高硬度的密封表面;

　　(2)采用高硬度合金加工;

　　(3)普通金屬材料作基體，堆焊;

　　(4)噴涂高硬度材料;

　　(5)采用耐磨陶瓷作為密封材料。

2、技術(shù)解決方案

2.1、帶有自動吹掃裝置閘閥的優(yōu)化設(shè)計

　　該閥門在原有氣動閘閥結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，在閥門上增加了一種閥腔內(nèi)沉積物吹掃裝置(見圖1)。其是在閥體的周邊對稱設(shè)置有若干個吹掃孔，管路通過三通接頭和直角接頭連通閥腔，管路通過單向閥與控制組件相連，控制組件與壓縮空氣相連。

　　閥門開啟時，經(jīng)過控制組件控制，控制組件內(nèi)壓縮空氣通過單向閥、管路、三通接頭、直角接頭進(jìn)入閥腔內(nèi)，將閥腔內(nèi)的沉積物吹到管道通道上，與管內(nèi)介質(zhì)一道流動，避免了閥腔內(nèi)沉積物的堆積、積塊進(jìn)而堵塞整個閥腔，使閥腔內(nèi)零件運(yùn)動通暢，保證了閥門正常使用。閥門關(guān)閉時，管路中無吹掃壓縮空氣，管路中若有從閥腔內(nèi)來的逆向流體則受到單向閥的作用不能通到控制組件，避免了控制組件因物料進(jìn)入而不能工作，從而使整個閥門正常工作。

圖1 改造過的氣動閘閥結(jié)構(gòu)

2.2、納米增韌陶瓷在閥門密封副上的應(yīng)用

　　其核心技術(shù)是：

　　(1)分析氣力輸灰工況，獲得陶瓷件的受力和失效的基本數(shù)據(jù)，確定研發(fā)陶瓷件的性能要求;

　　(2)優(yōu)選納米技術(shù)增韌陶瓷，確定其韌性、硬度、模量、耐磨性的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，精密加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié);

　　(3)完成陶瓷件與金屬件的配合、裝配設(shè)計;

　　(4)提出改進(jìn)閥門整體結(jié)構(gòu)建議并設(shè)計、試制、現(xiàn)場使用。

　　采用此技術(shù)，使閥門使用壽命提高1倍以上。

2.3、硬質(zhì)合金密封副閥門的研發(fā)

　　核心技術(shù)為：

　　(1)分析氣力輸灰工況，獲得硬質(zhì)合金件的受力和失效的基本數(shù)據(jù)，確定研發(fā)硬質(zhì)合金的性能要求(強(qiáng)度、韌性、硬度、耐磨性);

　　(2)優(yōu)選硬質(zhì)合金以及精密加工工藝及精度;

　　(3)開展配合和裝配設(shè)計、優(yōu)化工藝流程、中試研究;

　　(4)試制和現(xiàn)場使用。

　　其創(chuàng)新點，一是閥門密封圈采用硬質(zhì)合金，二是填料自壓緊裝置，三是填料函可更換技術(shù)。

2.4、噴涂高硬度材料在閥門密封副中的應(yīng)用

　　核心技術(shù)是利用某種熱源，將合金熱噴涂材料加熱到熔融狀態(tài)，然后借助高速氣流霧化成微粒，并噴射到工件表面形成牢固涂層，使工件獲得耐磨、抗高溫氧化、不變形等性能。

　　其創(chuàng)新點，一是噴涂高硬度材料密封副的閥門;二是填料自壓緊裝置;三是填料函可更換技術(shù)。

3、結(jié)束語

　　大型火電機(jī)組粉煤灰會對環(huán)境造成破壞。因此，對粉煤灰輸送過程密封性，具有很高的要求，物料氣力輸送系統(tǒng)全密封輸送，無任何泄漏，對環(huán)境無污染，系統(tǒng)工作可靠性強(qiáng)，全部自動化無人控制，運(yùn)行成本低，是一種理想的輸送設(shè)備，對環(huán)境保護(hù)有重要作用。閥門是氣力輸送系統(tǒng)關(guān)鍵部件，特種閘閥很好地保證了粉煤灰輸送的安全可靠。

　　同時，本項目實施后，由于采用多項先進(jìn)科技，特種閘閥的各項性能指標(biāo)在國內(nèi)外處于領(lǐng)先水平，使用壽命大幅提高，減少了系統(tǒng)的使用維修及養(yǎng)護(hù)成本，極大地提高了氣力輸送專用閥門的技術(shù)水平，減少了閥門配件的消耗，達(dá)到合理利用自然資源，減少能源消耗及“三廢”排放的目的。項目的實施完全符合國家提倡的節(jié)能減排要求，為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益及環(huán)保效益。