隨著眾多大型(600～1000MW)火力發電機組項目的上臺，氣力輸送系統在現代燃煤電力行業被積極采用，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的運動，涉及到氣流速度的分布以及固粒與管壁摩擦等各種條件，情況復雜，對輸送系統部件磨損大。而閥門是氣力輸送系統的關鍵設備，因此閥的性能對氣力輸送系統的輸送效率及其能否正常運行，具有重大影響和決定性作用。閥門問題，是引起現有氣力輸送系統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，物料對系統的磨損性強，特別容易引起閥門的磨損，造成閥門開關性能降低，甚至失效。

　　鑒于氣力輸送系統專用閥門普遍存在的因磨損而導致密封失效的問題，國內外有針對性地設計生產多種氣力輸送系統專用閥門，根據具體使用的場合和輸送物料的不同，各有其優點和缺點。目前主要從耐磨損或減少受磨損機會這兩個角度進行研究。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，從結構設計的角度，減少受磨損的機會，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構設計，讓閥門在打開時，密封副的密封表面不在物料的運行通道上，以減少受磨損的機會，從而提高閥門的使用壽命。

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

1、主要技術創新點

1.1、面向氣力輸送閘閥的結構設計

　　現有技術的閘閥，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會進入閥腔內沉積，沉積物少或多，再被閥腔內運動零件碰撞壓實，進而堵塞整個閥腔，導致閘閥無法動作。

　　現有技術設置在上述場合的閘閥，有不設吹掃裝置或者設有吹掃裝置兩種形式。前者在使用過程中，閥腔內很容易被沉積物堵塞，時間短的只能正常使用數天;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運動時的排氣，氣量少且不連續，起不到吹掃的作用。如有些閘閥雖然在閥體上設有吹掃孔，但是由于存在一些吹掃不到的死角，致使閘閥關閉后，輸送物料在一些位置沉積下來，然后被閥腔內運動零件壓實，時間一長，閥腔也將被堵塞，導致閘閥無法動作而使輸送系統停止運行，影響整個生產系統的正常工作。

　　在原有氣動閘閥結構基礎上進行了改造，在閥門上增加了一種閥腔內沉積物吹掃裝置，保證系統正常運轉，發揮系統的環保功能。

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、技術解決方案

2.1、帶有自動吹掃裝置閘閥的優化設計

　　該閥門在原有氣動閘閥結構的基礎上進行改造，在閥門上增加了一種閥腔內沉積物吹掃裝置(見圖1)。其是在閥體的周邊對稱設置有若干個吹掃孔，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，經過控制組件控制，控制組件內壓縮空氣通過單向閥、管路、三通接頭、直角接頭進入閥腔內，將閥腔內的沉積物吹到管道通道上，與管內介質一道流動，避免了閥腔內沉積物的堆積、積塊進而堵塞整個閥腔，使閥腔內零件運動通暢，保證了閥門正常使用。閥門關閉時，管路中無吹掃壓縮空氣，管路中若有從閥腔內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構

2.2、納米增韌陶瓷在閥門密封副上的應用

　　其核心技術是：

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

　　(2)優選納米技術增韌陶瓷，確定其韌性、硬度、模量、耐磨性的質量標準，精密加工的關鍵環節;

　　(3)完成陶瓷件與金屬件的配合、裝配設計;

　　(4)提出改進閥門整體結構建議并設計、試制、現場使用。

　　采用此技術，使閥門使用壽命提高1倍以上。

2.3、硬質合金密封副閥門的研發

　　核心技術為：

　　(1)分析氣力輸灰工況，獲得硬質合金件的受力和失效的基本數據，確定研發硬質合金的性能要求(強度、韌性、硬度、耐磨性);

　　(2)優選硬質合金以及精密加工工藝及精度;

　　(3)開展配合和裝配設計、優化工藝流程、中試研究;

　　(4)試制和現場使用。

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

2.4、噴涂高硬度材料在閥門密封副中的應用

　　核心技術是利用某種熱源，將合金熱噴涂材料加熱到熔融狀態，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。

3、結束語

　　大型火電機組粉煤灰會對環境造成破壞。因此，對粉煤灰輸送過程密封性，具有很高的要求，物料氣力輸送系統全密封輸送，無任何泄漏，對環境無污染，系統工作可靠性強，全部自動化無人控制，運行成本低，是一種理想的輸送設備，對環境保護有重要作用。閥門是氣力輸送系統關鍵部件，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，由于采用多項先進科技，特種閘閥的各項性能指標在國內外處于領先水平，使用壽命大幅提高，減少了系統的使用維修及養護成本，極大地提高了氣力輸送專用閥門的技術水平，減少了閥門配件的消耗，達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能減排要求，為企業帶來良好的經濟效益、社會效益及環保效益。