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高温烟道蝶阀在水泥行业的应用

编辑:zhongxuda 时间:2015-9-29
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随着我国新型干法水泥窑纯低温余热发电技术的日益成熟,众多余热发电项目陆续投产,如何增强设备可靠性,提高余热发电运转率,进而提高余热回收效率,已成为业内关注焦点。废气阀门作为纯低温余热发电与水泥生产线连接的关键辅机设备,直接关系到水泥窑的稳定运行、废气的充分利用和整个系统运行效率和可靠性。

过热器炉的进口风道阀门设在篦冷机前部出风口与过热器炉之间,常用电动调节百叶阀来调节篦冷机抽出的高温烟气量,该阀门直接影响水泥窑三次风和过热器锅炉正常运行。气体介质含有不大于30mg/Nm3的熟料颗粒,速度8—15m/s,温度在正常500℃左右,最高时达到800℃以上,腐蚀性大。

由于石墨强度极低,并以片状出现,使材料强度大大降低,脆性增加,加速材料石墨化。碳钢长期工作在425℃以上环境下,就会发生石墨化,在大于475℃更明显。在高温下受外力作用时,随着时间的延长,材料产生蠕变,温度升高或应力增大,蠕变速度加快。例如,碳素钢工作温度超过300~350℃,合金钢工作温度超过300~400℃就会有蠕变。蠕变严重会产生大量变形导致结构断裂。碳钢当它处于570℃的空气中时,会产生FeO+Fe304+Fe203氧化皮,该氧化皮很容易脱落而使金属减薄。达到某一温度后,钢材受温度影响较大,温度升高,钢材强度降低,机械性能迅速降低,采用碳钢阀板多则十个月少则三个月就磨损完了,即使采用不锈钢阀板,若不在表面做特殊的处理,在几个月的时间内,阀板也会被磨损掉,失去了调节作用,严重影响了熟料线的正常生产。  

目前该阀门都采用百叶阀,泄漏率比较高,当锅炉需要检修而水泥生产线不停的时候,由于阀门的泄漏,还有一部分高温烟气从电收尘器往锅炉进,使得检修人员无法进入锅炉进行检修。在锅炉与电收尘之间的阀门,在电厂正常运行时都是全开的,正常情况下不需要进行调节,只是在锅炉检修时关闭。做为设备是没有不出现故障的时候的,锅炉也是一样的,尤其是水泥余热废气含有大量的粉尘和具有较大的腐蚀性,水泥余热发电锅炉存在的故障率更高。 

风道阀门、锅炉的旁路阀、过热器炉的进口风道阀门统称篦冷机出风口阀门,其改进措施:我们在阀板上进行特殊处理,阀板的迎风面打注上具有高温结构强度高、高温蠕变率低、热膨胀小、抗化学侵蚀性强、抗热震等优点的浇注料,阀板不使用钩钉而采用焊高强度龟夹网可以避免因高温而产生热胀冷缩浇注料的剥落。经过处理,浇注料的导热系数为1.8W/m.k;耐压强度:1100℃×3h≥150Mpa,1500℃×3h≥120Mpa;抗折强度:1100℃×3h≥13Mpa;线变化率:1450℃×2h≤±0.3%;耐磨性:≤6CC,这样阀板具有较强的抗高温和耐磨特性,可以大大的延长阀板的使用寿命,也节约了投资。该阀门已经在数条5000t/d余热发电上使用,效果显著,深受用户好评。   

目前大部分水泥余热发电项目,都把烟气阀门设计为三轴和五轴百叶阀,该阀门泄漏率均在3~10%之间。由于阀门存在的泄漏导致系统调节精度无法保证,损失了不少余热,影响锅炉检修时时间及检修安全性。   

废气调节阀门存在的泄漏的问题归根结底是阀门的结构问题。目前在水泥余热发电烟风阀门上,关于阀门的结构形式,有着不同的说法。采用百叶式主要考虑,阀板三叶或五叶式,受热面积小,不易变形,变形后泄漏量更大,但也不会卡死,还能进行调节,阀板轻力矩比较小,可由于叶片与叶片之间的空隙,长时间受到熟料粉尘的磨损,很快泄漏量逐渐增大;采用单片式主要考虑泄漏率小,调节精度比较好,但由于阀板重量较大,阀门力矩多叶的大。根据工艺的要求如果在阀板不变形的情况下,明显采用单片式优于百叶式。   

水泥余热发电由于自身的特点,区别于水泥工艺和火电厂烟风阀门有着很大的差别。在水泥工艺线上,由于低价竞争,加上工艺上对阀门的泄漏要求不是很高,很多厂家生产的阀门,阀体和阀板厚度都在5mm左右,而且泄漏率大。火电厂风阀介质一般是常温干净风,主要用于风量的调节。水泥余热发电烟气温度高,并含有熟料粉尘,速度高负压大,特别是窑尾含尘量达到80mg以上、负压7000Pa,如在余热发电也同样采用此阀门,势必造成阀板变形,出现阀板卡死,流量无法调节。   

改进阀门的结构形式降低阀门的泄漏率除窑头抽气口调节风门外,其他阀门的阀板在考虑机械性能、热胀量、热交变和重力等因素的影响,采用16Mn钢板(根据具体温度而定)制作单片式阀板,阀板采用箱式结构,且厚度在12mm以上,设置合理的加强筋,具有机械强度高,受热不易变形的特点。我们在数十个余热发电项目上采用单片式结构,至今均没有出现阀板变形卡死,泄漏率低调节性能好。由此可见,单片式结构烟风阀门并不是象人们所担心的变形卡死的主要原因,采用单片式结构,更能使阀门泄漏率低调节性能好。


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