關於蓄熱式焚燒爐（RTO）換向（xiàng）閥（fá）的結構分析與（yǔ）改進辦法

我（wǒ）們（men）以化工行業普遍（biàn）應用的三室蓄熱式焚燒爐（RTO）為例，針對（duì）三室RTO共有6個換向閥，在（zài）爐底兩兩成對，分組布置（如下圖）。

三（sān）組換向閥（fá）與RTO三個蓄熱室對應，通過一定的（de）順序打開、關閉，引導煙氣通過蓄熱室、燃燒室（shì），最終排放到大氣中。工作時RTO焚燒爐內呈微負壓狀態。高溫側換向閥的外側與煙（yān）氣出口管道連通（tōng），區域溫度最高達300℃；低溫側換向閥的外側與煙氣進口管道（dào）連通，區域（yù）溫度最高達200℃。爐（lú）內廢氣具有一定的腐蝕性。裝置運行時，換向閥每60-180s開閉一次，動作頻繁。

換向閥的（de）平麵閥板與密封端麵通過直接接觸實現密封。閥（fá）板閉合後，因加工、裝配精度低導（dǎo）致密封不嚴，廢氣在壓力作用下流動，在閥板處形（xíng）成（chéng）少許內漏（lòu），不通過蓄熱體（tǐ）及爐膛焚燒直接排放。同時，閥（fá）杆（gǎn）在往（wǎng）複運動中對密封填（tián）料造成磨損，使（shǐ）廢氣通（tōng）過填料直接泄漏到大氣中，發生外漏。

另外，換向閥（fá）內部存在高溫煙氣（qì），經長期運行後，原閥杆與閥板均存在不同程度的腐（fǔ）蝕損壞。由於原換向閥設計存在上述問題，加之在（zài）排放（fàng）指標、環保指標更為嚴格的情況下，即使少量的（de）泄漏也會（huì）對（duì）排放指標產生很大的影響，因此需要通過改造提高閥門的密封（fēng）性、耐蝕性和耐用度，使裝置能夠滿足現有工況條件下長期穩定運（yùn）行的要（yào）求，並且使排放的廢氣滿足（zú）《GB31571-2015 石油化學（xué）工業汙染物排放標準》的排（pái）放指標。

根據長期運行後裝置換向閥出現的泄露、損壞等問題，結合故障點的出現位置，可以從（cóng）以下三個方麵對換（huàn）向閥的結（jié）構進行分析，並考慮改進辦法（fǎ）：

1.閥杆材（cái）料（liào）及其（qí）連接結構換向閥的主要動件是閥（fá）杆和圓形閥板，因閥門動（dòng）作（zuò）頻繁，密封結構及支撐結構（gòu）負荷較大（dà）。加之爐中廢氣溫度較高（gāo）且有較強的腐（fǔ）蝕性，裝置運行一段時間（jiān）後，閥（fá）杆與閥板均發生了一定的磨損與破壞。

經現場測量、檢查發現，閥板與密封麵之間存在（zài）一定程度的平行度偏（piān）差。因此，應對閥板與閥杆采取降低重量、更換材料、增加錯（cuò）動補償機構等措（cuò）施使（shǐ）動件擁有更長的使用壽命和更好的密封效果。

2.閥板密封（fēng）結（jié）構原設計中，圓（yuán）形閥板僅（jǐn）通過與（yǔ）密封麵接觸時自身發生形變來進行（háng）密封（fēng）。

由於加工精度無法保證，以及長期運行帶來的支撐（chēng）結構磨損，圓形閥板與密封麵無法在圓周上所（suǒ）有的位置都能緊密接觸。因此，需要對閥板密封結構進行重新設計，來保證長期（qī）運行中閥板密封的可靠性。

3.閥杆密封結構及支撐結（jié）構原設計中，閥杆的密封組件采用的是填料式密封（fēng），由於換向（xiàng）閥的動作頻率非常（cháng）高（每60-180s動作1次）使得此處密封填料的損耗非（fēi）常（cháng）快。

閥杆的支撐結構是在內外兩側對稱（chēng）布（bù）置的由三個橡膠輪組成的支撐軸承。

拆除支撐軸承後，發現滑輪表麵包膠因長期使用表麵已發生永久變（biàn）形（xíng）；滑輪的轉軸（zhóu）因長期與軸套幹磨，已嚴重磨損（sǔn）；部分滑輪已無法正常轉動。

此外，經檢查發現，支撐軸承雖然有一（yī）定的調心功能，但（dàn）當閥杆兩端同時采（cǎi）用此結構時，很難保證閥杆與密封函的同心度，從而加（jiā）劇了填料的（de）磨損。填（tián）料磨損後，廢氣在此處發生泄漏。因此，需要對閥杆的密封結構與支撐機構進行重新設計，以達到（dào）更好的閥杆密封效果與更長的使用壽命。

一、閥杆及其連接構件

如某（mǒu）塗布（bù）行（háng）業（yè）企業，一台55000Nm3/h處（chù）理量的RTO，在換向閥設計中的幾個取值，如閥杆為直徑60mm的實（shí）心杆，材質為不鏽鋼，閥板為直徑 1300mm，厚3-10mm 的圓形（xíng）板，材質同為不鏽鋼。在運行一（yī）段時間後，閥杆與閥板表（biǎo）麵均出現了嚴重的（de）腐蝕與（yǔ）磨損。考慮到長期運行時的設備工況，需要同時滿足力學性能、表麵硬（yìng）度、耐腐蝕性三方麵（miàn）要求，因此理想的替代材料有調製鋼不鏽鋼或其他合金鋼。

根據現場的使用（yòng）經驗，選用直徑63mm，厚10mm的不鏽鋼（gāng）鋼管作為替代閥杆材料。閥板的（de）材料也選（xuǎn）用不（bú）鏽鋼，直（zhí）徑（jìng）不（bú）變，厚度增加。

閥（fá）杆自身的磨損與閥（fá）杆支撐（chēng）軸承的磨損均會導（dǎo）致活塞（sāi）杆與閥杆的同心度偏差進一步（bù）加大。改進的（de）辦（bàn）法是在過渡頭與活塞杆之間增加一個（gè）浮動接頭。浮動（dòng）接頭允許兩側連接杆發（fā）生（shēng）偏心滑動和球麵滑動，它能夠對活塞杆與閥杆之間的偏心量進行補償，使得換向閥在長期使用過程中穩定高效地運（yùn）行，降低RTO換向閥運行（háng）安全隱患（huàn）。

二、閥板（bǎn）密封（fēng）構件

1.改進後的閥板密封結構在密封麵上加工兩道密（mì）封槽，選用適當的彈性體材料作為密封體；利用密封體的回彈性補償（cháng）閥板與密封麵之間的平（píng）行度偏差（chà）。同時，利用兩道（dào）密封體（tǐ）形成迷宮密封結（jié）構，阻止有機廢氣泄漏（lòu），提高RTO處理（lǐ）效率。換（huàn）向閥高溫側的環境溫度最高可達到300℃甚至更高（如部分行業（yè）需增（zēng）加反燒工藝），因此要求密封體材料在高溫下具有良（liáng）好的（de）物理、化學特性（xìng）穩定性。膨（péng）脹石墨（mò）的耐溫性出色（sè），同時兼具較好（hǎo）的回彈性，非常適用（yòng）於目的工況。

2.改進後的（de）閥板（bǎn）密封結（jié）構在密封麵上增加（jiā）集（jí）氣（qì）室，增（zēng）加壓縮空（kōng）氣接口，內部通入正壓，以保證換（huàn）向閥的零泄漏。

三、閥杆支撐構件

1.將原結構中的橡膠輪改為40Cr材質的鋼（gāng）輪，提高滑輪在高溫煙氣條件下的耐用性和耐腐蝕性。

2.增加下部兩個滑輪（lún）的寬度，增大滑輪（lún）與閥（fá）杆的接觸麵積，降（jiàng）低滑輪與閥杆之間接觸處的滑動摩擦阻力。

3.在每個滑輪（lún）內部增加一對自潤滑軸承，使滑輪的滑動更加順（shùn）滑，延長滑輪的使用壽命。

經過我們的研究和探索，根據上述改進措施，換向閥能夠滿足RTO長期使用的穩定性和重複性，使RTO設備做到（dào）滿足（zú）新標準中的排放要求，達（dá）到（dào）了預（yù）期的改進目的。具體效果總結如下：

1.更換後（hòu）的不鏽鋼閥杆與閥板能夠（gòu）有效抵抗腐蝕並（bìng）降低閥杆支撐負荷，減少磨損，具有更長的使用壽命。

2.作為閥（fá）板密封體材料（liào），膨脹石墨在高溫下具有良好的熱穩定性和良好的回彈率。

3.改進後的閥杆密封結構能夠有效阻隔灰塵；有效阻止RTO運行過程中的有機廢氣泄（xiè）漏，並對閥杆（gǎn）提供穩固支撐。改進後的閥杆支撐軸承運轉更加順滑，使用壽命大大增加。

4.改進提高了（le）換（huàn）向閥的密封性；提高了換向閥（fá）運行時的平順性與可靠性；延長了換向（xiàng）閥的使用壽命。

綜（zōng）合來源：YIHEAC