關於蓄（xù）熱（rè）式焚燒（shāo）爐（RTO）換向閥的結構分析與改進辦法

我們以化（huà）工行業普遍應用的三室蓄熱式焚燒爐（RTO）為例，針對三室RTO共有6個換向（xiàng）閥，在爐（lú）底（dǐ）兩兩成對，分組布置（如下圖）。

三組換向閥與RTO三個蓄熱室對應，通過一定的順序打開、關（guān）閉，引導（dǎo）煙氣通過蓄熱（rè）室、燃燒室，最終排放到大（dà）氣中。工作時RTO焚燒爐內呈（chéng）微（wēi）負壓狀態（tài）。高溫側換向閥的外側與煙氣出口管道連通，區域溫度（dù）最高（gāo）達300℃；低溫側換向閥（fá）的外側與煙氣進口管道連通，區（qū）域溫度最（zuì）高（gāo）達200℃。爐內（nèi）廢氣具有一定（dìng）的腐蝕性。裝置運行時，換向閥每60-180s開閉一次，動作頻繁。

換向閥的平麵閥板與密封端麵通過直接接（jiē）觸實現（xiàn）密封。閥板閉（bì）合後，因加工、裝配（pèi）精度低（dī）導致（zhì）密封不嚴（yán），廢氣在壓力作用下流動，在閥板處形成少許內漏，不通過蓄熱體及爐膛焚燒（shāo）直接排放。同時，閥杆在往複運動中對密封填料造成磨損（sǔn），使廢氣通（tōng）過填料直接泄漏到大氣中，發生外漏。

另外，換向閥內部存在高溫煙氣（qì），經（jīng）長期運行後，原閥杆與閥板均存在不同程度的腐蝕損壞。由於原換（huàn）向（xiàng）閥設計存在上述問（wèn）題，加之在排放指標、環保指標更為（wéi）嚴格的情況下，即（jí）使少量的泄漏也會對排放指標產生很大的影響，因此需要通（tōng）過（guò）改造提高閥門的密封性、耐蝕性和耐用度，使裝置能（néng）夠滿足現有工況條件下長期穩定運行的要求，並且使排放的廢氣滿足《GB31571-2015 石油化學工業汙染物（wù）排放標準》的排放指標。

根據長（zhǎng）期運行後裝置換向閥出現的泄露、損壞等問題，結合故障（zhàng）點的出現位置，可以從以下三個（gè）方麵對（duì）換（huàn）向閥的結（jié）構進（jìn）行分析，並考慮改進（jìn）辦法：

1.閥（fá）杆材料及其連（lián）接結構換向閥的主要動件是（shì）閥杆和（hé）圓形閥（fá）板，因閥門動作頻繁，密封結構（gòu）及支撐結構負荷較大。加之爐中廢氣溫度較高且有較強的腐蝕性，裝置運行一段（duàn）時間後，閥杆與閥板均發生了一定的磨損與破壞。

經（jīng）現場測量、檢查發現，閥板與密（mì）封麵之間存在一定程度的（de）平行度偏差。因此，應對閥板與（yǔ）閥杆采（cǎi）取降低重量、更換材料（liào）、增加錯動補償機構等（děng）措施使動件擁有更長的使用壽命和更（gèng）好的密封效果。

2.閥板密封結構原設計（jì）中，圓（yuán）形閥板僅通過與密（mì）封麵接觸（chù）時自身發生（shēng）形變來進行（háng）密封。

由於加工（gōng）精度無（wú）法保證，以及長期運行帶來（lái）的支撐結構磨損，圓形閥（fá）板（bǎn）與密封（fēng）麵無法在圓周（zhōu）上所有的位置都能緊密接觸。因此，需要對閥（fá）板（bǎn）密封結（jié）構進行重新設計，來（lái）保證長期運行中閥板密封的可靠性。

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

閥杆的支撐結構是在內外兩側對稱布置的（de）由三個橡膠輪組成的支撐軸承。

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

此外，經檢查發現，支撐（chēng）軸承雖然有一定的調心功能，但（dàn）當閥杆兩端同時采用此結構時，很難保證（zhèng）閥杆與密封函的同（tóng）心度，從而加劇了填料的磨損。填料磨損後（hòu），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（dá）到更好的閥杆密封效果與更長的使用壽命。

一、閥杆（gǎn）及其連接構件

如某塗布行業企業，一台55000Nm3/h處理量（liàng）的RTO，在換（huàn）向閥（fá）設計中的幾個取值，如閥杆為直徑60mm的實心杆，材質為不鏽鋼，閥板（bǎn）為直徑 1300mm，厚3-10mm 的圓形板，材質同為不鏽鋼（gāng）。在運（yùn）行一段時間後，閥杆與（yǔ）閥板表麵均出現了嚴（yán）重的腐（fǔ）蝕與磨（mó）損。考慮到長期運行時的設備工（gōng）況，需要同時滿足力學性能、表麵硬度、耐腐蝕性（xìng）三方麵要求（qiú），因此理想的替代材料有調製（zhì）鋼不（bú）鏽鋼或其他合金鋼。

根據現場的使用經（jīng）驗，選用直徑（jìng）63mm，厚10mm的不鏽鋼鋼（gāng）管作為（wéi）替代閥杆材料。閥板的材（cái）料也選（xuǎn）用不鏽鋼，直徑不變（biàn），厚度增加。

閥杆自身的磨損與閥杆支撐軸承的磨損（sǔn）均會導致活塞（sāi）杆與閥（fá）杆的同心度（dù）偏差進一步（bù）加大。改進的辦法是在過渡（dù）頭與活塞杆之間增加（jiā）一個浮動接頭。浮動接頭（tóu）允許兩側連接杆發生偏心滑動和球麵滑動（dòng），它能夠對活塞杆與閥杆之間的偏心量進行補（bǔ）償（cháng），使得換向閥在長期使用（yòng）過程中穩（wěn）定高（gāo）效地運行，降低RTO換向閥運行安全隱患。

二、閥板密封構件

1.改進後的閥板密封結構在密封麵上加工（gōng）兩道（dào）密封槽（cáo），選用適當（dāng）的彈性體材料作（zuò）為密封體；利用密（mì）封體的回彈性補償閥板與密封麵之間（jiān）的平行度偏差。同時（shí），利用兩道密封體形成迷宮密封結構（gòu），阻止（zhǐ）有機廢氣泄（xiè）漏，提高RTO處理效率（lǜ）。換向閥（fá）高溫側的環境溫度最高可達到300℃甚至更高（如部分行業需（xū）增加（jiā）反（fǎn）燒工藝（yì）），因（yīn）此要求（qiú）密封體材（cái）料在高溫下具（jù）有良好的物理（lǐ）、化學（xué）特性穩定（dìng）性。膨脹石墨的耐溫性出色，同時兼具較好的回彈性，非常適（shì）用於目的（de）工況。

2.改進後（hòu）的閥板密封結構在密封麵上增加集氣室，增加壓縮空氣（qì）接口，內部通（tōng）入正壓，以保證（zhèng）換向閥的零泄漏。

三、閥杆支撐構件

1.將原結構中（zhōng）的橡膠輪改為40Cr材（cái）質（zhì）的鋼輪，提高滑輪在高溫煙氣條件下的耐用性和耐腐蝕性。

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

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

經過我們的研（yán）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設備做到滿足新標準中的排放要求，達到了預期的改進（jìn）目的。具體效果總結如（rú）下：

1.更換後（hòu）的不鏽鋼閥杆與閥板能夠有效抵（dǐ）抗腐蝕並降低閥（fá）杆支撐（chēng）負荷，減少磨損，具有（yǒu）更長的使用壽命。

2.作為閥板密封體（tǐ）材料，膨脹石墨在高溫下具有（yǒu）良（liáng）好的（de）熱穩定性和（hé）良好的（de）回彈率。

3.改進（jìn）後的閥杆密封（fēng）結構能（néng）夠有（yǒu）效（xiào）阻隔灰塵；有效阻止RTO運行過程中的有機廢氣泄漏，並對閥杆提供穩固支撐。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.改進提高了換向閥的密封性；提高了換向閥運行時的平順性與可靠性；延長了換向閥的使用（yòng）壽命。

綜合來源：YIHEAC