新型煤粉流量调节阀性能研究

　　0 引言

　　在化工、冶金、发电等诸多工业过程中，对于均相介质，多采用调节阀来调节控制其质量流率[1-2]，以满足各自工艺的需求。但是在气固两相系统中，特别是固相浓度较高时，采用普通阀门控制流量，会因为流道截面的突然变化，引起流动不稳定，甚至出现堵塞现象。所以在高浓度(40-400kg/m3) 固体粉料的气力输送时，固体流量的调节一般采用改变输送压差或改变输送气量的方法来实现[3-5]。然而这种调节方式不但调节幅度有限，而且在调节过程中 会引起固相浓度的较大变化，难以满足工艺需求。例如在先进的干煤粉气流床气化工艺中，煤粉气力输送的浓度高达400kg/m3，其 流量操作范围在50%-120%之间，因此，如何实现煤粉流量的平稳调节，成为干煤粉气化技术工业化面临的课题之一[6-7]。国内引进的Shell煤气 化装置上均采用进口阀门调节煤粉流量。为此，华东理工大学配合合肥通用机械研究院，开展了新型煤粉流量调节阀的开发研制工作。

　　本文介绍了在工业输送规模的煤粉密相输送实验装置中，三种不同结构阀芯的煤粉流量调节阀性能的测试比较结果，展示出该调节阀具有良好的综合性能和工业化应用前景。

　　1 实验部分

　　1.1 实验介质

　　实验以煤粉为介质、压缩空气做气源，得出的煤粉相关物性如表1所示。煤粉平均粒径为27μm，为极细颗粒物质，煤粉颗粒不会因为输送过程碰撞磨损而导致粒径变化太大。

　　1.2 实验流程与煤粉流量调节阀

　　本实验装置是一个如图1所示的循环封闭系统。

　　实验装置包括煤粉流量调节阀、喷嘴、发料罐、接料罐、输送管道和返煤管道以及相关的流量、质量、压力等测试仪器。煤粉流量调节阀安装在输送管竖直段和水平段连接处，从空气分配器引出二路气体，进人发料罐的气体称之为输送气，进入阀门的气体称之为调节气，每路气体的气量都通过气体质量流量控制器进行控制。实 验系统中各压力、流量的测量数据均采用计算机数据采集系统进行实时采集。在未安装煤粉流量调节阀时，肖为国在该管径实验装置上进行了煤粉密相输送实验研究 [8]，结果表明煤粉输送量达到4842-7951kg/h。

　　本实验采用型号为40CPC-16的阀门，在保持阀门主体结构不变的情况下，测试研究了三种不同的阀芯结构。三种阀芯的节流面积与阀门开度的关系式分别为：

　　式中：了为节流面积，mm2; x为阀门开度，%。

　　实验过程中保持输送气量不变，分别研究阀门开度、阀门调节气对煤粉输送特性的影响。