浅议空分设备分子筛纯化系统中几种切换蝶阀的比较

    目前，我国已成为世界上年生产空分设备套数最多的国家。杭州杭氧股份有限公司作为国内空分市场最大占有率的企业，对空分设备分子筛纯化系统切换蝶阀的选择也经历了一个发展过程。
一、分子筛纯化系统工艺流程简介
    目前20000m³/h口以诵等级以上的空分设备都配套分子筛纯化系统，采用长周期、双层床净化技术，即单个分子筛吸附器吸附时间为4小时，要经过卸压、均压、加热、吹冷，然后切换到另一个分子筛吸附器运行。分子筛纯化系统工艺流程如图1所示。


二、分子筛纯化系统切换蝶阀发展过程
    1、40000m³/h等级以下空分设备之前
    在这个阶段空分设备基本是为国内冶金行业配套，分子筛纯化系统切换蝶阀基本都选用双偏心软密封蝶阀，也就是平常所说的高性能调节蝶阀。杭氧在重庆朝阳1800m³/h空分设备项目中使用过该类型蝶阀。
    2、40000m³/h等级以上空分设备之后
    在这个阶段空分设备基本上是为国内化工行业配套，分子筛纯化系统切换蝶阀开始选用三偏心硬密封蝶阀和三杆式蝶阀。例如杭氧在充矿榆林两套40000m³/h空分设备项目中，使用过三偏心硬密封蝶阀；在成钢梅塞尔20000m³/h空分设备项目中使用过三杆式蝶阀。
三、几种分子筛纯化系统切换蝶阀的结构特点与比较
    1、三偏心硬密封蝶阀
    三偏心硬密封蝶阀结构特点为第一偏心为阀轴位于阀板轴后面，使得密封能够完全紧密环绕接触整个阀座，从而使管道轴向偏开转轴，密封面为连续360°第二偏心为阀轴中心线偏离管道和调节阀中心线，使其免受阀门开启和关闭的干扰，从而使管道径向偏开转轴，产生凸轮效应，可消除80%转动范围内阀板与阀座的摩擦和接触第三偏心为阀座锥体轴偏离阀轴中心线，这样可以在阀门关闭和开启过程中消除摩擦作用，并且实现环绕整个阀座均匀一致的压缩密封效果，从而使阀板由球形面改为圆锥面，并偏转一个角度，消除余下的20%摩擦干涉。三偏心硬密封蝶阀的最大特点就是从根本上改变了密封构造，不再是位置密封，而是扭力密封，即不是依靠阀座的弹性变形，而是完全依靠阀座的接触面压力来达到密封效果。这样就从原理上实现了金属密封零泄漏。同时由于是金属密封，耐高温性和耐高压性就更好，而采用偏心结构则延长了阀门使用寿命。缺点是制造相对复杂，价格高。
    2、双偏心软密封蝶阀
    双偏心软密封蝶阀结构特点为阀杆轴心既偏离蝶板中心，也偏离本体中心。双偏心的效果使阀门开启后蝶阀阀板能迅即脱离阀座、大幅度地消除蝶板与阀座不必要的过度挤压、刮擦现象，缩小了开启阻距，减轻了磨损程度，延长了阀座使用寿命。这种类型的阀门比较常见，优点是制造相对简单，价格低廉。缺点是由于采用软密封，使用温度受密封材料性能限制，最高工作温度一般在270℃一300℃之间。
    3、三杆式蝶
    三杆式蝶阀也称连杆转动式蝶阀，由连杆装置使驱动轴做直线往复运动，让蝶阀阀板绕偏心轴转动。也有人认为，此类阀门是专门为分子筛纯化系统切换阀设计的，因为分子筛纯化系统工艺特别要求阀门前后差压保证在10kpa左右，如果差压过大会导致分子筛床层破坏。而三杆式蝶阀可以做到若差压高于某个设定值（如10kpa），不能通过阀门的电磁阀得电打开阀门，这样就可以避免误动作导致阀门打开的可能，从而保护分子筛床层。但由于是特殊的连杆转动结构，会使阀门整体的流通能力减弱。同样的流通能力，三杆式蝶阀的直径就要大一点。而且连杆结构时常会出现动作不灵活的问题，导致阀门难以打开，影响分子筛纯化系统的正常运行。
    4、三种切换蝶阀的比较
    目前分子筛切换蝶阀的种结构双偏心软密封蝶阀、三偏心硬密封蝶阀和三杆式蝶阀，各有优缺点。双偏心软密封蝶阀的结构目前来说比较成熟，国内外有能力制造的厂家很多，因而造价相对低廉，目前在空分行业广泛使用，使用情况基本良好。但是由于分子筛加热过程需要的温度在270℃一300℃左右，所以双偏心软密封蝶阀的密封材料使用寿命就要短些。但是三偏心硬密封蝶阀的制造存在一定难度，目前杭氧在空分设备中使用的都为进口产品。其中两家国外公司生产此阀门在密封圈结构上略有不同，分别为多层软硬叠式密封圈固定在阀板上和固定在阀门内部边缘。进口三偏心硬密封蝶阀价格相对就要高很多。三杆式蝶阀可以解决分子筛床层冲击的问题，但是其特殊的连杆结构，会使流通能力减弱，并在实际投运过程中有连杆犯卡不能打开阀门的情况出现。
四、结论
    在选择分子筛纯化系统切换蝶阀时，如果排除价格因素可首选三偏心硬密封蝶阀，通过DCS控制系统设定分子筛差压保护来防止气体对床层的冲击。另外，三杆式蝶阀和双偏心软密封蝶阀也可以视情况而选用。

• 上一篇：空调水系统中控制阀的选型与计算
• 下一篇：汽轮机调节汽门的特性分析与数学模型建立方法研究