高溫?zé)煹赖y選型

                      上海申弘閥門有限公司

之前介紹截止閥型號含義，現(xiàn)在介紹高溫?zé)煹赖y選型增強(qiáng)余熱發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備可靠性對于提高提高余熱發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)率和余熱回收效率至關(guān)重要，也是設(shè)計(jì)者和業(yè)主所共同關(guān)注的。高溫?zé)煹缽U氣閥門作為純低溫余熱發(fā)電與水泥生產(chǎn)線連接的關(guān)鍵輔機(jī)設(shè)備之一，直接關(guān)系到整個(gè)余熱發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行效率和可靠性，也是水泥企業(yè)提高余熱發(fā)電效益，降低生產(chǎn)成本的有效措施。筆者從余熱電站高溫?zé)煹篱y門的設(shè)計(jì)、制造、使用等角度闡述水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)的煙氣閥門選型。 
1. 水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)高溫?zé)煹篱y門選型重要性 
隨著國家節(jié)能產(chǎn)業(yè)政策的落實(shí)，水泥窯余熱發(fā)電建設(shè)如火如荼，水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)高溫?zé)煹篱y門也不斷為適應(yīng)水泥窯發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步而得到長足發(fā)展。 水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)高溫?zé)煹篱y門不同于一般火電廠風(fēng)閥，火電廠風(fēng)閥一般在室內(nèi)安裝，工作介質(zhì)一般是潔凈的空氣，閥門的作用主要是風(fēng)量的調(diào)節(jié)，不存在閥板高溫變形和粉塵磨損的問題閥門，材質(zhì)一般采用Q235鋼板焊接，而且厚度很薄，大多在6mm一下，泄漏率要求比較高。水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)煙氣溫度高（350～450℃），并含有大量粉塵、速度高、負(fù)壓大，特別是窯尾含塵量達(dá)到80mg以上、負(fù)壓7000Pa。如在余熱發(fā)電也同樣采用此閥門，勢必造成閥板變形，出現(xiàn)閥板卡死，旁路泄漏大，浪費(fèi)了大量廢氣資源，流量無法調(diào)節(jié)。 
就水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)本身，閥門的泄漏量也關(guān)系到余熱電站的發(fā)電量。就SP旁路閥門的漏風(fēng)對發(fā)電量影響很大，旁路閥門每漏風(fēng)1%，發(fā)電量下降0.6%，因此必須嚴(yán)格控制，設(shè)計(jì)要求旁路閥漏風(fēng)率為1%，zui大不應(yīng)超過1.5%，但實(shí)際情況遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1.5%，甚至達(dá)到5%。AQC爐也一樣，旁路閥門泄漏率大了，同樣也能降低煙氣的品質(zhì)，造成AQC爐出力不足 
但是隨著水泥窯余熱發(fā)電閥門供應(yīng)市場競爭日趨激烈，作為非標(biāo)產(chǎn)品，高溫?zé)煹篱y門產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊。高溫閥門的閥體材質(zhì)和閥板厚度不盡相同，有些高溫閥門閥體和閥板厚度刻意減薄、甚至有些閥軸也是采用20#材質(zhì)，時(shí)間長了出現(xiàn)銹死。如在余熱發(fā)電也同樣采用此閥門，勢必造成閥板變形，出現(xiàn)閥板卡死和漏風(fēng)流量無法調(diào)節(jié)，浪費(fèi)了大量廢氣資源。由于廢氣閥門的位置和生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)奶厥庑裕瑳Q定了更換閥門所付出的代價(jià)特別高。由于閥門口徑特別大，生產(chǎn)制造周期比較長，運(yùn)輸超寬，運(yùn)費(fèi)特別高，運(yùn)輸時(shí)間長，給業(yè)主增加了成本。特別是SP爐進(jìn)口閥和旁路閥，安裝位置高，更換一個(gè)閥門的安裝費(fèi)用就等于閥門本身的價(jià)錢，如果再加上電站不能正常運(yùn)行所造成的損失，那就未免太大了啊。煙道蝶閥主要用于調(diào)節(jié)處理來自火法冶煉產(chǎn)生的煙氣(如閃速爐、轉(zhuǎn)爐、銅合成爐、富氧頂吹熔煉爐或貧化爐產(chǎn)生的煙氣) 。精礦干燥是熔煉系統(tǒng)中物料制備的主要工序之一, 該工藝流程是將來自選礦含水8 %～10 %的濕精礦和煤粉燃燒產(chǎn)生的熱煤氣混合, 經(jīng)過“三段式”氣流干燥至含水≤013 %的干精礦。煙氣制酸裝置主要包括凈化、轉(zhuǎn)化、干吸和酸庫等單元。熔煉產(chǎn)生的煙氣和制酸所用煙氣溫度較高且催化劑粉塵較大, 對管道閥門有腐蝕和阻滯作用。熔煉和制酸管網(wǎng)用煙道蝶閥應(yīng)根據(jù)其使用工況條件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 避免由于熱變形和閥門管壁粉塵粘結(jié)及管道灰堵使得煙道蝶閥不能正常啟閉, 影響冶煉化工設(shè)備的正常運(yùn)行。

高溫?zé)煹赖y選型煙道蝶閥結(jié)構(gòu)特性
從標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和實(shí)際使用情況分析, 煙道蝶閥用于介質(zhì)的截?cái)嗷蛘哒{(diào)節(jié)時(shí), 其密封性能要求與金屬密封蝶閥有一定的差別。作為管網(wǎng)含塵煙氣控制設(shè)備, 處于關(guān)閉位置仍留有一定間隙不會影響管路開度調(diào)節(jié)達(dá)到爐壓的自動控制。煙道蝶閥與金屬密封蝶閥流體特性相似, 蝶閥開度與流量之間的關(guān)系基本上呈線性比例關(guān)系。如果用以控制流量, 其流量特性與配套管路的流阻系數(shù)有密切關(guān)系。如兩條管道安裝閥門口徑和形式*相同, 而管道損失系數(shù)不同, 閥門的流量差別就會相差很大。如果閥門處于節(jié)流幅度較大的狀態(tài), 蝶板處于中間開度時(shí), 關(guān)閉過程中, 蝶板上下兩側(cè)可以形成*不同的狀態(tài), 一側(cè)蝶板前端順介質(zhì)流向而動, 另一側(cè)則逆介質(zhì)流向而動。因此, 一側(cè)閥體與蝶板形成似噴嘴形開口, 另一側(cè)則類似節(jié)流孔形開口, 噴嘴側(cè)比節(jié)流側(cè)流速快的多, 而節(jié)流側(cè)一面往往會產(chǎn)生負(fù)壓, 所以煙道蝶閥水平安裝時(shí)應(yīng)將噴嘴側(cè)放在管道的下部, 可以避免管道閥門連接處灰堵現(xiàn)象的發(fā)生。
蝶閥蝶板結(jié)構(gòu)
煙道蝶閥主要起截流和調(diào)節(jié)流量的作用, 特別是大口徑蝶閥, 工況條件影響閥門的變形因素較多且變形量不易控制, 所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮環(huán)境因素的影響。煙道蝶閥徑向密封與金屬密封蝶閥結(jié)構(gòu)相似, 應(yīng)用過程中受溫度影響易產(chǎn)生熱卡阻, 影響閥門的啟閉。

煙道蝶閥密封形式以平面密封較為理想, 可以設(shè)計(jì)成垂直板或斜板式結(jié)構(gòu)(如上圖 ) , 閥體、蝶板以側(cè)平面為密封副。蝶板外徑可以小于閥體通徑, 即使閥門內(nèi)腔管壁有粘結(jié)也能方便開啟。管道變形對閥門主體密封性能影響沒有徑向密封效果明顯。該結(jié)構(gòu)閥體密封面的對稱度要求較高, 特別是斜板式結(jié)構(gòu)其閥體密封側(cè)平面在普通機(jī)械設(shè)備上難以加工, 必須安排合理的工藝才能使裝配精度達(dá)到理想的密封效果。平面密封結(jié)構(gòu)如果采用杠桿式, 無論垂直板還是斜板結(jié)構(gòu)都可解決密封平面在加工過程中存在的問題。該結(jié)構(gòu)有許多優(yōu)點(diǎn), 杠桿結(jié)構(gòu)閥門密封面為側(cè)平面密封, 不會產(chǎn)生徑向卡阻。另外, 閥體和蝶板密封側(cè)平面為連續(xù)的平面整體加工, 蝶板外徑設(shè)計(jì)小于閥體通徑。蝶板關(guān)閉過程先轉(zhuǎn)動后平動密封面越壓越緊, 開啟過程蝶板先平動后轉(zhuǎn)動, 也不會產(chǎn)生卡阻。煙道蝶閥一般在壓力低、溫度高的環(huán)境條件下工作, 不會影響閥門啟閉。

2. 高溫?zé)煔忾y門選型 

2.1 AQC爐閥門

2.1.1 AQC爐進(jìn)口閥 
篦冷機(jī)進(jìn)口閥，該閥設(shè)在篦冷機(jī)出風(fēng)口于沉降室之間，開口在篦冷機(jī)中部靠前，作為調(diào)節(jié)篦冷機(jī)出風(fēng)口煙氣量，該閥門是確保生產(chǎn)線和AQC爐正常運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備。因此要求該閥調(diào)節(jié)性能好，動作可靠。余熱發(fā)電一般在篦冷機(jī)中部靠前抽風(fēng)，設(shè)計(jì)正常時(shí)溫度為300-360℃，zui高時(shí)達(dá)到450℃以上，同時(shí)出篦冷機(jī)氣體介質(zhì)中含有不大于30mg/m3（標(biāo)態(tài)）的熟料粉塵濃度，速度一般在8-15m/s，對該閥的閥板沖刷量非常大，因此要求該閥的閥板能在高溫下耐磨性能好，提高閥門的使用壽命。 
該閥根據(jù)實(shí)際情況有的選擇圓形有的選擇方形的，這里的溫度是很不穩(wěn)定的，很多設(shè)計(jì)院根據(jù)理論上的計(jì)算，zui高溫度定在≤450℃，但實(shí)際運(yùn)行中很多時(shí)間都是超過的，篦冷機(jī)料床的厚薄直接影響到廢氣的溫度變化,據(jù)不少用戶反映，這里的溫度都是長時(shí)間在450左右，有時(shí)溫度在650℃左右，而且能維持20分鐘左右。設(shè)計(jì)溫度一般在≤450℃的閥板都采用16Mn或20鍋材質(zhì)，在≥600℃的閥板都采用304不銹鋼材質(zhì)，這兩種材質(zhì)的閥板在高溫下機(jī)械性能幾乎沒有了，更談不上耐磨性能好了。就我們到現(xiàn)場走訪和用戶的反饋，在溫度不超過設(shè)計(jì)范圍的時(shí)候，一般使用壽命在一到兩年之間，如果溫度超過設(shè)計(jì)范圍，使用壽命zui多半年。由于這個(gè)地方廢氣溫度高腐蝕性大，熟料顆粒對閥板沖刷厲害，因此，閥板必需采用焊高強(qiáng)度龜夾網(wǎng)打注具有高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、高溫蠕變率低、熱膨脹小、抗化學(xué)侵蝕性強(qiáng)、抗熱震等優(yōu)點(diǎn)的澆注料，經(jīng)過高溫烘烤處理，閥板具有較強(qiáng)的抗高溫和耐磨特性，可以大大的延長閥板的使用壽命。 
結(jié)構(gòu)形式：百葉式 連接形式：對焊、法蘭 
泄漏率：百葉式（泄漏率：1.5%-2%） 適合介質(zhì)壓力：0.1Mpa 
閥體材質(zhì)：20#鍋爐鋼襯保溫層和耐高溫耐磨澆注料 
閥板材質(zhì)：≤ 450℃20#鍋爐鋼襯耐高溫耐磨澆注料，≥ 450℃304不銹鋼襯耐高溫耐磨澆注料 閥軸材質(zhì)：2Cr13，304不銹鋼 
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥但這里必須強(qiáng)調(diào)注意的是，管道有內(nèi)襯澆注料的，需要給閥門廠家注明澆注料的厚度，以免閥門裝上后閥板碰到管道的澆注料而打不開。閥門的閥體應(yīng)該打上和管道同樣厚度的保溫層和耐磨澆注料，這樣做的好處是氣流不會產(chǎn)生紊流，避免對廢氣對閥體和閥板產(chǎn)生更大的沖刷，而且由于保溫層和耐磨澆注料使得閥體受熱溫度大大降低，閥體因此而不受高溫而降低機(jī)械強(qiáng)度。

2.1.2 AQC爐旁路閥與冷風(fēng)閥 
AQC鍋爐旁路閥，設(shè)在篦冷機(jī)尾部的煙氣到電除塵之間，冷風(fēng)閥設(shè)在沉降室前用于進(jìn)冷風(fēng)。窯頭余風(fēng)溫度波動較大(180℃～500℃)，波動周期短，旁路調(diào)節(jié)閥頻繁動作,當(dāng)窯頭產(chǎn)汽量太大時(shí),過熱蒸汽溫度下降,開啟旁路調(diào)節(jié)閥，以減少入窯頭鍋爐的煙氣量,保證系統(tǒng)穩(wěn)定。AQC爐旁路廢氣雖然溫度不高，但含有30mg/m3（標(biāo)態(tài)）的熟料粉塵顆粒濃度，對閥板磨損比較厲害，而且具有一定的腐蝕性，閥板受到?jīng)_刷與磨損后泄漏率增大，嚴(yán)重時(shí)閥板產(chǎn)生脫落，造成系統(tǒng)漏風(fēng)嚴(yán)重，同樣造成AQC爐蒸發(fā)量的降低。當(dāng)進(jìn)口煙溫過高，通過冷風(fēng)閥給沉降室加冷風(fēng)，該閥不會出現(xiàn)磨損的情況，但泄漏率大了，同樣也能降低煙氣的品質(zhì)。因此，這兩個(gè)閥門要求密封性能比較高。

1、閥軸端結(jié)構(gòu)采用具有隔熱和密封效果優(yōu)良的外置式支撐結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)閥門二軸端先密封后支撐，便于調(diào)節(jié)的功能，不會產(chǎn)生軸端卡阻。在直連式或曲柄連桿機(jī)構(gòu)與傳動機(jī)構(gòu)連接時(shí)，加長閥軸長度，加裝隔熱套，能有效遠(yuǎn)離高溫環(huán)境對傳動裝置的影響，保證閥門的正常工作。

2、煙氣溫度隨加料出料工藝存在波動，一般在300-900℃范圍。因此它對閥門的要強(qiáng)度有則嚴(yán)格的要求，防止金屬材料在高溫塑性變形積累和蠕變。因此閥板的厚度和焊接結(jié)構(gòu)都是非常重要的，

3、控制閥門動作的電動執(zhí)行器不易采用直接連接方式，應(yīng)該采用閥軸上的曲柄和電動執(zhí)行器上的曲柄再通過連桿帶動閥門旋轉(zhuǎn)，這樣可以方便檢修同時(shí)能降低閥體對電動執(zhí)行器的熱傳遞。

4、硅系鐵合金冶煉煙氣中粉塵特別細(xì)，吸附力強(qiáng)，為了解決煙氣中的粉塵對閥門的使用影響，因此我們在閥門閥體適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置吹灰口，運(yùn)行一段時(shí)間后，可以接入壓縮空氣，把吸附在閥板和管壁粉塵吹落。同時(shí)要求安裝時(shí)應(yīng)在閥門開啟端或閥門連接轉(zhuǎn)角處設(shè)計(jì)封閉型漏斗，當(dāng)管道積灰嚴(yán)重的情況下，打開卸灰口，卸掉積壓在管道的灰塵，然后再開啟閥門，這樣既保護(hù)了執(zhí)行機(jī)構(gòu)不因?yàn)殚y門積灰產(chǎn)生過力矩或燒壞電機(jī)，使閥門正常運(yùn)行。

三、安裝煙道閥門時(shí)必須要注意一下事項(xiàng)

1、閥軸必須要在水平位置，或則會使閥板單邊位移，使閥板和閥體卡死。2、由于管道一般強(qiáng)度比較差，在溫度的變化，產(chǎn)生變形，而管道變形不影響使用，但管道的變形會拉動閥體的變形，產(chǎn)生閥門變形而卡死，以此建議在閥門的周圍管道上增加加強(qiáng)圈，減少管道的變形對閥門的影響。

3、在高溫管道上安裝高溫蝶閥時(shí)，由于電動執(zhí)行器對環(huán)境溫度有一點(diǎn)的要求，溫度直接影響電動執(zhí)行器的使用壽命，對電動執(zhí)行器來說，它的溫度來自3方面1是環(huán)境溫度，2是熱傳遞，3是熱輻射，由于環(huán)境溫度沒有辦法解決，但熱傳遞我們一般在閥門設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該給與充分的考慮，但熱輻射，是管道的保溫效果比較差造成，以此我們建議在電動執(zhí)行器和管道之間增加隔熱板，充分利用空氣的來隔熱，效果是非常明顯的，也是zui有效的辦法。

4、對水平管道上安裝閥門時(shí)，同時(shí)閥門旁邊的管道允許的情況下，建議在管道下方開一個(gè)人孔，便于開孔清理粉塵。

5、由于煙氣管道壁厚薄，容易變形，因此在閥門兩端管道內(nèi)大約閥門三分之一多口徑的管道里加焊梅花筋，加強(qiáng)管道的機(jī)械性能，避免因管道變形，導(dǎo)致閥門閥板打不開。

6、定期除灰以防止灰塵堆積過多，便于閥板的轉(zhuǎn)動。

7、閥門安裝好了應(yīng)該檢查閥門內(nèi)腔和兩邊管道內(nèi)是否有雜物或焊渣和鋼筋，發(fā)現(xiàn)及時(shí)清理，以免影響閥門的正常啟閉。平時(shí)有發(fā)現(xiàn)安裝閥門時(shí)，為了使吊裝時(shí)閥板不會晃動，用鋼筋把閥板焊接固定，可把閥門裝好了，忘了拆除焊接的鋼筋，等到調(diào)試時(shí)才發(fā)現(xiàn)閥板不能打開。鐵合金余熱發(fā)電系統(tǒng)用高溫?zé)煔忾y門作為電站系統(tǒng)的輔機(jī)設(shè)備，在數(shù)量上、價(jià)值上雖然很小，但對余熱發(fā)電系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要，其發(fā)揮的作用不是其數(shù)量或價(jià)值比例所決定的。鑒于此，用戶需就鐵合金余熱發(fā)電工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行正確選型。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有角式平衡型截止閥設(shè)計(jì)說明