電動煙氣調節閥在水泥窯發電應用

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之前介紹超低溫截止閥選型，現在介紹電動煙氣調節閥在水泥窯發電應用水泥窯純低溫余熱發電是利用窯頭和窯尾的中低溫煙氣來實現的，達到設計發電量的同時，噸熟料耗煤量不增加，且水泥生產線運行正常穩定是這類工程*的建設效果。其中煙氣量的調節非常關鍵，它會直接影響到發電系統和水泥工藝系統的平衡和匹配，影響到余熱發電量、熟料質量和噸熟料耗煤量等指標的實現。就目前水泥窯余熱發電工藝，當窯頭溫度過高時，因汽化率高、系統不穩定，窯頭鍋爐汽包壓力過大，加上窯頭余風溫度波動較大，波動周期很短，入口風溫經常在30min內從300℃變化到450℃左右。而汽輪機入口主蒸汽溫度波動范圍一般要求控制在35℃以內，超出此范圍則無法運行，這時窯頭鍋爐的旁路煙道閥門調節必須頻繁動作。由于窯尾的過熱能力不夠，當窯頭產汽量太大時，過熱蒸汽溫度下降，此時只能通過開啟旁路煙道閥門調節，以減少入窯頭鍋爐的煙氣量，保證系統穩定。因此，這些煙道調節閥的性能好壞，將直接影響余熱發電系統運行的好壞，仍至將直接影響到水泥生產線的運行效益。本文就電動煙道調節閥使用中的問題及其設計、制作質量控制措施作一介紹，供參考。

1 電動煙氣調節閥在水泥窯發電應用常用電動煙道調節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均屬電動煙道調節閥。其中閥1控制熱風調節；閥2為AQC爐出口調節閥；閥3為旁路閥；閥4控制低溫風。當篦冷機風溫正常時，閥1、閥2全開，AQC爐滿負荷運行；而當AQC爐風溫大幅上升時，逐漸開啟閥4，由于閥4是低溫風，可降低爐入口風溫，若溫度仍持續上升，還要將閥3打開至大于50%，并關小閥2控制風溫，使爐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,電動截止閥,氣動截止閥,電動蝶閥,氣動蝶閥常用電動煙道調節閥有百葉閥型、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，運輸不方便，用戶更換不易，給企業帶來了諸多不便；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，也無法達到密閉的效果；
（3）蝶閥型，泄漏率較大，有經驗廠家也很難做到泄漏率1%，且單片式閥板重量大，加上管道負壓大，閥板振動厲害，執行機構力矩要增大，目前普遍選用這種結構；
（4）蝶閥加插板閥型，設計時在蝶閥前面加上一個插板閥，目的是為了達到密閉的效果，但軌道積灰閥板容易變形卡死，也起不到應有的作用，又增加了投資。
但不管選擇哪一種電動煙道調節閥，當電廠鍋爐需要停機檢修水泥窯生產線繼續生產的時候，由于其目前存在的使用問題，鍋爐也無法進行檢修。

2 電動煙道調節閥的設計和生產控制
電動煙道調節閥和其他煙氣閥門不同，其閥的結構及閥內件有很大的差異，如導向間隙、閥板轉動間隙、軸承方式等。除了從設計、制造方面控制外，還要針對高溫條件下材料的各種物理性能、機械性能發生變化，分析材料的機械性能、熱脹量、熱交變以及擦傷對調節閥使用性能的影響。
（1）選材控制。在電動煙道調節閥的設計和生產過程中，首先考慮閥板的材質和機械性能、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是Q235-A。另外，為了降低成本，閥板厚度很薄，加上加強筋設置上的不合理，導致當溫度在450℃左右時，閥板的機械性能降低，很容易出現閥板變形，繼而使閥門失去了調節的效果。因此，閥板材質的選擇必須根據各條生產線的情況而定。
（2）閥板的定位與支撐。電動煙道調節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，閥板因熱效應產生位移和重力下垂造成的。對于介質溫度高于400℃以上的場合，普通的定位導向結構是不可靠的，很容易使閥板出現卡死或咬死。制作時應該考慮采用外部軸承結構來保證閥板的定位與支撐，這樣可以避免內部高溫對導向結構的影響。軸承與閥板定位，采用“日”字型定位可起到非常好的定位、支撐和保護作用，既能保證閥板在縱向的準確定位，又可避免閥板因熱效應產生位移和重力下垂造成的堵卡、偏移，造成單邊卡死或咬死。由于使用管道負壓大（一般3~8kPa）、閥板振動大、粉塵多、溫度高的特點，若使用滾動軸承，潤滑油很容易干，灰塵容易進入，動作時不靈活，增加啟閉力矩，加大執行器的負載，因此軸承應該選用耐高溫滑動軸承。
（3）填料的密封質量控制。閥門的前后軸頸處由于填料的塑性，使其產生徑向力，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動，填料接觸壓力逐漸衰減，填料老化，煙氣就會沿著填料與閥桿的接觸間隙向外泄漏，因此，電動煙道調節閥密封處必須填料函各部與填料接觸部分的金屬表面進行精加工，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生變化，耐壓性和耐熱性良好，不受內部介質的侵蝕，有效地保護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。在高溫條件下電動煙道調節閥實現較高的切斷性能是很困難的，常規的高性能密封方式難以實現。目前為防止因高溫中材料膨脹而產生的卡阻問題，密封間隙通常留得很大。由于正常使用時閥板基本上不是全關或全開，即使閥板是全關閉，閥體與閥板之間也存在著較大的間隙，煙氣通過時速度和壓力增大，且煙氣中含有磨蝕性較強的熟料顆粒粉塵，加上比較高的介質溫度，使得閥板的機械性能和強度有很大的降低，導致磨損速度加快，泄漏率慢慢增大，幾個月后就會影響到工藝上的調節（見圖2）。因此要達到閥門的泄漏率小，必須改變閥門的結構（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；閥板密封面上堆焊耐磨合金工藝層，形成圓線密封面。這樣處理后能達到很好的密封效果，泄漏率可控制在III級以內，具有了較好的密封可靠性；在高溫介質中閥板的機械性和強度大大增強了，也解決了長期困擾的磨損問題，使用壽命也得以延長；同時在水泥線不停產的情況下，關閉旁路電動煙道調節閥，電廠可以照常進行維護檢修了，不耽誤水泥線的正常運行。

3 結語
電動煙道調節閥作為余熱發電工藝管道上*的附件，其作用是不能忽視的，質量好壞不僅僅決定余熱鍋爐運行效果，它往往也影響熱工制度的穩定與否，在選擇時應該從系統的運行角度考慮，以保證水泥線和余熱發電的正常運行。與本文相關的產品有： 蒸汽截止閥技術要求