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                              電動(dòng)煙氣調(diào)節(jié)閥在水泥窯發(fā)電應(yīng)用

                                  上海申弘閥門有限公司

之前介紹超低溫截止閥選型，現(xiàn)在介紹電動(dòng)煙氣調(diào)節(jié)閥在水泥窯發(fā)電應(yīng)用水泥窯純低溫余熱發(fā)電是利用窯頭和窯尾的中低溫?zé)煔鈦韺?shí)現(xiàn)的，達(dá)到設(shè)計(jì)發(fā)電量的同時(shí)，噸熟料耗煤量不增加，且水泥生產(chǎn)線運(yùn)行正常穩(wěn)定是這類工程*的建設(shè)效果。其中煙氣量的調(diào)節(jié)非常關(guān)鍵，它會(huì)直接影響到發(fā)電系統(tǒng)和水泥工藝系統(tǒng)的平衡和匹配，影響到余熱發(fā)電量、熟料質(zhì)量和噸熟料耗煤量等指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。就目前水泥窯余熱發(fā)電工藝，當(dāng)窯頭溫度過高時(shí)，因汽化率高、系統(tǒng)不穩(wěn)定，窯頭鍋爐汽包壓力過大，加上窯頭余風(fēng)溫度波動(dòng)較大，波動(dòng)周期很短，入口風(fēng)溫經(jīng)常在30min內(nèi)從300℃變化到450℃左右。而汽輪機(jī)入口主蒸汽溫度波動(dòng)范圍一般要求控制在35℃以內(nèi)，超出此范圍則無法運(yùn)行，這時(shí)窯頭鍋爐的旁路煙道閥門調(diào)節(jié)必須頻繁動(dòng)作。由于窯尾的過熱能力不夠，當(dāng)窯頭產(chǎn)汽量太大時(shí)，過熱蒸汽溫度下降，此時(shí)只能通過開啟旁路煙道閥門調(diào)節(jié)，以減少入窯頭鍋爐的煙氣量，保證系統(tǒng)穩(wěn)定。因此，這些煙道調(diào)節(jié)閥的性能好壞，將直接影響余熱發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的好壞，仍至將直接影響到水泥生產(chǎn)線的運(yùn)行效益。本文就電動(dòng)煙道調(diào)節(jié)閥使用中的問題及其設(shè)計(jì)、制作質(zhì)量控制措施作一介紹，供參考。

1 電動(dòng)煙氣調(diào)節(jié)閥在水泥窯發(fā)電應(yīng)用常用電動(dòng)煙道調(diào)節(jié)閥及其使用中的問題
以圖1中AQC爐為例，閥1、閥2、閥3和閥4均屬電動(dòng)煙道調(diào)節(jié)閥。其中閥1控制熱風(fēng)調(diào)節(jié)；閥2為AQC爐出口調(diào)節(jié)閥；閥3為旁路閥；閥4控制低溫風(fēng)。當(dāng)篦冷機(jī)風(fēng)溫正常時(shí)，閥1、閥2全開，AQC爐滿負(fù)荷運(yùn)行；而當(dāng)AQC爐風(fēng)溫大幅上升時(shí)，逐漸開啟閥4，由于閥4是低溫風(fēng)，可降低爐入口風(fēng)溫，若溫度仍持續(xù)上升，還要將閥3打開至大于50%，并關(guān)小閥2控制風(fēng)溫，使?fàn)t入口溫度控制到合適的范圍。

目前，上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動(dòng)截止閥,氣動(dòng)截止閥,電動(dòng)蝶閥,氣動(dòng)蝶閥常用電動(dòng)煙道調(diào)節(jié)閥有百葉閥型、插板閥型、蝶閥型、蝶閥加插板閥型等多種。一方面這些閥門一般口徑都比較大，制作周期長，運(yùn)輸不方便，用戶更換不易，給企業(yè)帶來了諸多不便；另一方面在使用中，普遍存在著閥門閥板變形、卡死或咬死、磨損大、泄漏率大等諸多問題。其中：
（1）百葉閥型，泄漏率大，一般在5%以上，不適宜選用；
（2）插板閥型，泄漏率小，閥門體積大，鑒于煙氣溫度高、含塵量大的特殊性，使用過程中閥板容易變形卡死，也無法達(dá)到密閉的效果；
（3）蝶閥型，泄漏率較大，有經(jīng)驗(yàn)廠家也很難做到泄漏率1%，且單片式閥板重量大，加上管道負(fù)壓大，閥板振動(dòng)厲害，執(zhí)行機(jī)構(gòu)力矩要增大，目前普遍選用這種結(jié)構(gòu)；
（4）蝶閥加插板閥型，設(shè)計(jì)時(shí)在蝶閥前面加上一個(gè)插板閥，目的是為了達(dá)到密閉的效果，但軌道積灰閥板容易變形卡死，也起不到應(yīng)有的作用，又增加了投資。
但不管選擇哪一種電動(dòng)煙道調(diào)節(jié)閥，當(dāng)電廠鍋爐需要停機(jī)檢修水泥窯生產(chǎn)線繼續(xù)生產(chǎn)的時(shí)候，由于其目前存在的使用問題，鍋爐也無法進(jìn)行檢修。

2 電動(dòng)煙道調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)控制
電動(dòng)煙道調(diào)節(jié)閥和其他煙氣閥門不同，其閥的結(jié)構(gòu)及閥內(nèi)件有很大的差異，如導(dǎo)向間隙、閥板轉(zhuǎn)動(dòng)間隙、軸承方式等。除了從設(shè)計(jì)、制造方面控制外，還要針對(duì)高溫條件下材料的各種物理性能、機(jī)械性能發(fā)生變化，分析材料的機(jī)械性能、熱脹量、熱交變以及擦傷對(duì)調(diào)節(jié)閥使用性能的影響。
（1）選材控制。在電動(dòng)煙道調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中，首先考慮閥板的材質(zhì)和機(jī)械性能、熱脹量、熱交變。一般溫度在450℃以下的可以選擇16Mn鋼板制作；溫度在450~600℃選擇1Cr18Ni9Ti不銹鋼板制作；目前普遍選用的閥板材質(zhì)是Q235-A。另外，為了降低成本，閥板厚度很薄，加上加強(qiáng)筋設(shè)置上的不合理，導(dǎo)致當(dāng)溫度在450℃左右時(shí)，閥板的機(jī)械性能降低，很容易出現(xiàn)閥板變形，繼而使閥門失去了調(diào)節(jié)的效果。因此，閥板材質(zhì)的選擇必須根據(jù)各條生產(chǎn)線的情況而定。
（2）閥板的定位與支撐。電動(dòng)煙道調(diào)節(jié)閥的閥板的卡死或咬死，主要原因在于閥門口徑大、閥板重量大，閥板因熱效應(yīng)產(chǎn)生位移和重力下垂造成的。對(duì)于介質(zhì)溫度高于400℃以上的場(chǎng)合，普通的定位導(dǎo)向結(jié)構(gòu)是不可靠的，很容易使閥板出現(xiàn)卡死或咬死。制作時(shí)應(yīng)該考慮采用外部軸承結(jié)構(gòu)來保證閥板的定位與支撐，這樣可以避免內(nèi)部高溫對(duì)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的影響。軸承與閥板定位，采用“日”字型定位可起到非常好的定位、支撐和保護(hù)作用，既能保證閥板在縱向的準(zhǔn)確定位，又可避免閥板因熱效應(yīng)產(chǎn)生位移和重力下垂造成的堵卡、偏移，造成單邊卡死或咬死。由于使用管道負(fù)壓大（一般3~8kPa）、閥板振動(dòng)大、粉塵多、溫度高的特點(diǎn)，若使用滾動(dòng)軸承，潤滑油很容易干，灰塵容易進(jìn)入，動(dòng)作時(shí)不靈活，增加啟閉力矩，加大執(zhí)行器的負(fù)載，因此軸承應(yīng)該選用耐高溫滑動(dòng)軸承。
（3）填料的密封質(zhì)量控制。閥門的前后軸頸處由于填料的塑性，使其產(chǎn)生徑向力，并與閥桿緊密接觸。但這種接觸并不是非常均勻的，有些部位接觸得緊，有些部位接觸得松。閥門在使用過程中，閥桿和填料之間存在著軸向運(yùn)動(dòng)，填料接觸壓力逐漸衰減，填料老化，煙氣就會(huì)沿著填料與閥桿的接觸間隙向外泄漏，因此，電動(dòng)煙道調(diào)節(jié)閥密封處必須填料函各部與填料接觸部分的金屬表面進(jìn)行精加工，提高表面光潔度，減少填料磨損。填料選用柔性石墨，具有氣密性好，摩擦力小，長期使用后變化小，壓蓋螺栓重新擰緊后摩擦力不發(fā)生變化，耐壓性和耐熱性良好，不受內(nèi)部介質(zhì)的侵蝕，有效地保護(hù)了閥桿填料函的密封，保證了填料密封的可靠性和長期性。

（4）泄漏率控制措施。在高溫條件下電動(dòng)煙道調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)較高的切斷性能是很困難的，常規(guī)的高性能密封方式難以實(shí)現(xiàn)。目前為防止因高溫中材料膨脹而產(chǎn)生的卡阻問題，密封間隙通常留得很大。由于正常使用時(shí)閥板基本上不是全關(guān)或全開，即使閥板是全關(guān)閉，閥體與閥板之間也存在著較大的間隙，煙氣通過時(shí)速度和壓力增大，且煙氣中含有磨蝕性較強(qiáng)的熟料顆粒粉塵，加上比較高的介質(zhì)溫度，使得閥板的機(jī)械性能和強(qiáng)度有很大的降低，導(dǎo)致磨損速度加快，泄漏率慢慢增大，幾個(gè)月后就會(huì)影響到工藝上的調(diào)節(jié)（見圖2）。因此要達(dá)到閥門的泄漏率小，必須改變閥門的結(jié)構(gòu)（見圖3）。圖3方案是：采用在閥體焊接不銹鋼圈，形成閥體上凸臺(tái)；閥板密封面上堆焊耐磨合金工藝層，形成圓線密封面。這樣處理后能達(dá)到很好的密封效果，泄漏率可控制在III級(jí)以內(nèi)，具有了較好的密封可靠性；在高溫介質(zhì)中閥板的機(jī)械性和強(qiáng)度大大增強(qiáng)了，也解決了長期困擾的磨損問題，使用壽命也得以延長；同時(shí)在水泥線不停產(chǎn)的情況下，關(guān)閉旁路電動(dòng)煙道調(diào)節(jié)閥，電廠可以照常進(jìn)行維護(hù)檢修了，不耽誤水泥線的正常運(yùn)行。

3 結(jié)語
電動(dòng)煙道調(diào)節(jié)閥作為余熱發(fā)電工藝管道上*的附件，其作用是不能忽視的，質(zhì)量好壞不僅僅決定余熱鍋爐運(yùn)行效果，它往往也影響熱工制度的穩(wěn)定與否，在選擇時(shí)應(yīng)該從系統(tǒng)的運(yùn)行角度考慮，以保證水泥線和余熱發(fā)電的正常運(yùn)行。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有： 蒸汽截止閥技術(shù)要求