一種TRT系統(tǒng)插板閥

　　介紹了新型插板閥結構特點和工作原理，以及在TRT系統(tǒng)的應用。

一、前言

　　在冶金行業(yè)中，插板閥安裝在高爐煤氣除塵系統(tǒng)的煤氣管道以及高爐爐頂煤氣余壓回收透平發(fā)電裝置(Top gas pressure recovery turbine，TRT)上，用作煤氣切斷用。因煤氣有易燃易爆特性，故要求管道所采用的插板閥具有可靠的密封性，以保證系統(tǒng)的安全。

二、TRT系統(tǒng)介紹

　　TRT高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置(如圖1所示)，是利用高爐冶煉的副產品——高爐爐頂煤氣具有的壓力能及熱能，使煤氣通過透平膨脹機做功，將其轉化為機械能，驅動發(fā)電機或其他裝置發(fā)電的一種二次能源回收裝置。該裝置既回收減壓閥組泄放的能量，又凈化煤氣，降低噪聲和穩(wěn)定爐頂壓力，改善高爐的生產條件，不產生任何污染，可實現(xiàn)無公害發(fā)電，是現(xiàn)代國際、國內鋼鐵企業(yè)公認的節(jié)能環(huán)保裝置，TRT技術有廣闊的發(fā)展前景。

　　TRT裝置由透平主機、大型閥門系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、液壓伺服系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、氮氣密封系統(tǒng)、高/低發(fā)配電系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)八大部分組成。高爐產生的荒煤氣經重力除塵、凈化除塵后，經過TRT的入口蝶閥、入口插板閥、緊急切斷閥和可調靜葉進入透平膨脹做功，透平帶動發(fā)電機發(fā)電。膨脹做功后的煤氣經過出口插板閥、出口蝶閥，送到減壓閥組后的煤氣主管道上。這樣，TRT與減壓閥組就形成并聯(lián)關系，實現(xiàn)對高爐頂壓的控制。在入口插板閥之后、出口插板閥之前，與TRT并聯(lián)的地方，有一旁通管及快開慢關旁通閥(簡稱快開旁通閥)，作為TRT緊急停機時TRT與減壓閥之間的平穩(wěn)過渡之用，以確保高爐爐頂壓力不產生大的波動，從TRT和減壓閥組出來的低壓煤氣再供給熱風爐或其他用戶使用。

三、插板閥的結構

　　插板閥(如圖2所示)通常由閥體、閥板、閥板框架、絲杠夾緊驅動裝置、膨脹節(jié)和閥板行走驅動裝置等部件組成。閥板由通孔板閥和盲孔閥板組成，以控制介質的流通和截斷。浮動座與波紋膨脹節(jié)焊接在一起或通過螺栓連接在一起，行走驅動裝置帶動閥板框架移動，以實現(xiàn)通孔閥板和盲孔閥板的轉換。夾緊驅動裝置通過鏈傳動帶動6套絲杠傳動裝置同時旋轉，由絲杠螺母帶動浮動座水平移動，使浮動座密封面壓緊閥板上的O形圈，閥門實現(xiàn)密封。插板閥工作時為閥板常開式，當盲板位于管路位置時，切斷煤氣管道。

四、上一代插板閥的運行原理及存在的缺陷

　　上一代插板閥的結構如圖2所示，其運行過程為：框架靠支架滾輪懸掛在閥體的槽鋼上，閥板與框架為螺栓連接，支架滾輪沿著槽鋼滾動。傳動機構帶動浮動座運動，使浮動座與閥板一側密封面脫離，當傳動機構走到1/2行程處時，導輪與導向槽D 面接觸，此時浮動座密封面與閥板密封面之間的間隙為1/2行程，傳動機構繼續(xù)運動時，導輪拉動導向槽運動，而導向槽與框架為螺栓聯(lián)接，相當于導輪拉動框架和閥板運動，使閥板另一側密封面與閥體密封面脫離，當驅動裝置走完整個行程時，閥板密封面與閥體密封面之間的間隙也為1/2行程，但實際上，在導輪拉動導向槽的過程中，因為支架滾輪懸掛在閥體上的槽鋼上，閥板與框架受重力因素導致閥板與框架以支架滾輪為轉軸發(fā)生轉動，因而導輪拉動導向槽過程完成后，閥板與閥體密封面實際上是有一個角度的，而并不是理想中的閥板密封面與閥體密封面平行運動的。因為閥板密封面與閥體密封面產生偏斜，造成閥板兩側密封面間隙不能達到一致，并有可能最終導致閥板密封圈與閥體密封面產生刮蹭，或者閥板與閥體相碰產生卡死現(xiàn)象。比如DN2000插板閥閥板與框架的總重大于1.8t，如此重量拖拽運行必然導致此過程中發(fā)生不小的沖擊。

　　總之，多種因素的共同作用造成了此種結構的插板閥密封效果及可靠性方面存在著諸多缺陷，遠遠不能適應TRT系統(tǒng)對插板閥的嚴格要求。

五、新一代插板閥的特點及運行原理

　　為了滿足插板閥在TRT系統(tǒng)的應用，必須解決上一代插板閥在使用過程中的種種問題，為此設計出了新一代插板閥(如圖3所示)，提供一種改變框架和閥板的結構的方法，避免了上一代插板閥的密封缺陷，使具有此種形式的插板閥具有高可靠的密封效果。

　　新一代插板閥結構特點：框架懸掛在閥體上，采用固定式框架結構，而且框架沿管道軸心線方向被固定，框架只能沿與密封面平行的方向移動，閥板和彈簧機構共同安裝在框架上(如圖4所示)，使得閥板與閥板框架之間通過彈簧機構彈性連接，夾緊驅動裝置通過鏈傳動帶動絲杠傳動機構運行，使浮動座沿管道軸心線方向運動，使浮動座密封面壓緊閥板上的O形圈，閥門實現(xiàn)密封。

　　其運行過程為：當傳動機構帶動浮動座沿管道軸心線方向運動時，彈簧也逐漸松開，閥板密封面與閥體密封面逐漸脫離(圖3中A 面)，此時閥板密封面與浮動座密封面由于受到彈簧彈力的作用尚未脫離(圖3中B 面)，當彈簧不再受到擠壓時，彈簧完全復位，閥板密封面與閥體密封面間隙達到最大(圖3中A 面)，此時絲杠傳動機構帶動浮動座繼續(xù)運動，當閥板密封面兩側間隙達到相等時(圖3中A 面B 面間隙)，絲杠傳動機構停止運動。

　　此后行走驅動裝置開始起動，通過鏈輪帶動框架上的鏈子驅動框架和閥板沿與密封面平行的方向行走，使得盲孔閥板和通孔閥板得以轉換。之后，夾緊驅動通過鏈傳動帶動絲杠傳動機構運行，使浮動座沿管道軸心線方向運動，當閥板兩側密封面與閥體密封面和浮動座密封面完全密封時，彈簧達到最大壓縮量，此時插板閥門一個轉換周期結束。

　　此種新結構的插板閥徹底保證了閥板密封圈能順暢通過閥體與浮動座密封面之間的空隙，也保證了閥板密封面與管道軸心線總能保持垂直狀態(tài)，也就避免了閥板密封面與閥體密封面產生偏斜，杜絕了閥板密封圈與閥體密封面產生刮蹭或者閥板與閥體卡死現(xiàn)象。該閥門結構緊湊，動作靈敏，使得閥門具有使用壽命長，密封可靠的優(yōu)點。

六、結語

　　新一代插板閥目前應用在國內多家高爐T R T系統(tǒng)上，如廊坊勝寶鋼鐵公司、濰坊鋼鐵公司、山東金華鋼鐵公司、山東萊鋼鋼鐵公司、吉林建龍鋼鐵公司、臨沂江鑫鋼鐵公司、重慶鋼鐵公司、邯鄲鋼鐵公司、鞍山鋼鐵公司以及印度布山鋼鐵公司等國內外大中型鋼鐵企業(yè)。已經穩(wěn)定運行5年以上，用戶反映使用情況良好，整機性能完全滿足TRT系統(tǒng)工況的苛刻要求。

　　隨著高爐爐容、壓力以及對節(jié)能環(huán)保的要求不斷提高，導致TRT系統(tǒng)的工作壓力也不斷提升，今后TRT系統(tǒng)插板閥的發(fā)展方向就是使插板閥能夠滿足高壓工況運行。