余热发电系统阀门选型及安装

　　高温烟道阀门作为水泥窑余热发电系统的辅机设备，在数量上、价值上虽然很小，但对余热发电系统的安全经济高效运行至关重要。水泥窑余热发电系统高温烟道阀门与一般火电厂的不同。火电厂风阔基本不存在阔板高温变形和粉尘磨损的问题。一般采用0.235钢板焊接，而且厚度很薄，大多在6mm以下。如在余热发电系统中也采用此阀门,势必造成阔板变形、卡死,旁路泄漏率大，浪费了大量废气资源的同时，调节性能较差。SP炉旁路阀门每漏风1%，发电量下降0.6%，因此必须严格控制，设计要求旁路阔漏风率为1%，最大不应超过1.5%，但实际情况远远大于1.5%，有的甚至达到5%。AQC炉旁路阀门泄漏率的增大也会降低烟气的品质。

 

　　随着水泥窑余热发电阀门供应市场竞争日趋激烈，作为非标产品，高温烟道阀门产品质量良莠不齐，有些将阔体和阔板厚度刻意减薄．甚至有些阔轴也是采用20号锅炉钢，时间长了会锈死。由于废气阀门安装位置高，生产周期长，运输费用高，更换阀门的代价比较大，因此要根据阀门的工艺布置^[1]来选择。现笔者就多条余热发电系统阀门安装及维护经验．对阀门的选型及安装作一总结。

 

　　1   高温烟道阀门选型

 

      1.1   AQC炉阀门

 

      （1）进口阀

 

     进口阀设在篦冷机出风口与沉降室之间,调节篦冷机出风口烟气量，要求该阀调节性能好，动作可靠。余热发电一般在篦冷机中部靠前取风,设计温度为300~360℃,最高时达到450℃以上．同时出篦冷机气体介质中含有浓度不大于30mg/m³，(标态)的熟料粉尘．速度一般在8~15m/s．对阀板冲刷力非常大．因此要求该阀的阀板在高温下耐磨性能好，以提高阀门的使用寿命。

该阀可以根据实际情况选择圆形或方形的,此处温度很不稳定,篦冷机料床的厚薄直接影响到废气温度的变化,据用户反映,这里的温度长时间在450℃左右，但有时在650℃左右，而且能维持2h左右。设计温度≤450℃的阀板采用16Mn或20号锅炉钢．设计温度≥600℃的阀板采用304不锈钢．这两种材质的阀板在高温下机械性能几乎没有了,更谈不上耐磨性能好了。通过现场走访和用户的反馈，得知在温度不超过设计范围的时候,一般使用寿命在1—2年,如果温度超过设计范围，使用寿命最多半年。因此，阀板必须采用焊高强度龟甲网，挠注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、抗热震等优点的挠注料，经过高温烘烤处理后才具有较强的抗高温和耐磨特性，延长使用寿命。可以通过加长阎轴并在执行器和阀门连杆之间焊上一块薄钢板来做好执行器的防热辐射工作。

 

　　阀门选型：

　　结构形式：百叶式；

　　连接形式：对焊、法兰；

　　泄漏率：1.5%~2%；

　　适合介质压力：0.1MPa；

　　阀体材质：20号锅炉钢衬隔热材料和耐高温耐磨挠注料；

　　阀板材质：≤450℃时用20号锅炉钢衬耐高温耐磨浇注料,≥600℃时用304不锈钢衬耐高温耐磨挠注料；

　　阎轴材质：2crl3、304不锈钢。

 

　　管道有内衬挠注料的需要向阀门厂家注明浇注料的厚度。以免阀门装上后阀板碰到管道的挠注料而打不开。阀门的阀体应该打上和管道同样厚度的保温层和耐磨挠注料。这样做的好处是气流不会产生紊流．避免废气对阀体和阀板产生更大的冲刷。保温层和耐磨挠注料使阀体受热温度大大降低。

 

　　（2） 旁路阀与冷风阀

 

      旁路阀设在篦冷机尾部到电除尘器之间，冷风阀设在沉降室前用于进冷风。窑头余风温度波动较大(180~500℃)，波动周期短，旁路调节阀频繁动作，当窑头产汽量太大时，过热蒸汽温度下降，开启旁路调节阎，以减少人窑头锅炉的烟气量。保证系统稳定。AOC炉旁路废气虽然温度不高，但阀板受到熟料粉尘的冲刷与磨损后泄漏率增大，严重时阀板产生脱落，造成系统漏风严重，导致AOC炉蒸发量降低。当进口烟温过高，通过冷风阀给沉降室加冷风，该阀不会出现磨损的情况，但泄漏率大，会降低烟气的品质。因此，这两个阀门要求密封性能比较好。

 

　　结构形式：单板式、百叶式；

　　连接形式：对焊、法兰；

　　泄漏率：单板式1%，百叶式1.5%~2%；

　　适合介质压力：0.1Mpa；

　　使用温度：≤450℃；

　　阀体材质：20号锅炉钢；

　　阀板材质：16Mn；

　　阀轴材质：2Crl3。

 

　　建议采用单板式阀板(百叶式泄漏率高)，并提高加工精度，把泄漏率控制在1％以内，旁路阀要加强耐磨耐腐蚀性能，减少锅炉运行时旁路的漏风量。

 

　　（3）  出口阀

 

      出口阀设在炉与电除尘器之间，此处废气温度一般在360℃以下，温度波动较小，粉尘磨损也较弱，阀门启闭动作少。一般情况下是在开启状态，当AQC炉检修时，才把阀门关闭。该阀要求关闭时的密封性能好，以保证锅炉检修和人员安全。

 

　　阀门形式：插板式；

　　连接形式：对焊、法兰；

　　泄漏率：≤0.5%；

　　适合介质压力：0.1Mpa；

　　使用温度：330~450℃；

　　阀体材质：20号锅炉钢；

　　阀板材质：16Mn：

　　阀轴材质：2Crl3。

 

　　该阀设计为插板阀结构，传动装置采用链轮式，避免了因阀体积灰导致的阀门启闭时阀板变形、阀杆弯曲或烧坏电动执行机构的故障。需要注意的是在沉降室到拉链机之间应设置一套手动插板阀和刚性叶轮给料机，以清除锅炉停止运行期间所积累的大量粉尘。这里的温度最高可达到450℃，所以叶轮给料机阀体和电动机连接方式采用联轴器连接，为防止料仓落人异物卡阻卸料器叶轮．烧损电动机，采用干式过载保护离台器，代替了产品中的安全销，同时在叶轮上方的壳体加装了检查孔，阀轴加长，轴承外置，增设加油孔，从而减少因卡料、高温产生的故障。

 

　　（4） 过热器阀门

 

      过热器阀门一般设置在篦冷机前端到过热器之间，此处废气温度一般在500~650℃，含尘量30mg/m3(标态),目前设计部门增加过热器设计的还比较少。

 

　  该阀一般设计为百叶式,阀板材质为304不锈钢。据用户反应,实际上这里的温度大多维持在650℃．很多时候能达到900℃。由于该阀所受烟气温度、腐蚀和冲刷特别严重．使用寿命很短。因此阀体应浇注与管道同样厚度的隔热材料和浇注料,确保气流不产生紊流,阀板材质最低也应该采用304双面焊龟甲网浇注耐高温耐磨高强度浇注料,确保阀门的调节性能，保证熟料生产线的正常运行。

 

　　阀门形式：百叶式；

　　连接形式：对焊、法兰；

　　泄漏率：1.5%~2%；

　　适合介质压力：0.1MPa；

　　使用温度：450~650℃；

　　阀体材质：20号锅炉钢衬隔热材料和耐高温耐磨浇注料；

　　阀板材质：304不锈钢衬耐高温耐磨浇注料；

　　闽轴材质：304不锈钢。

 

　　1.2   SP炉阀门

 

      进口阀设置在预热器与炉之间，出口阀设置在炉出口至增湿塔之间，旁路阀设置在预热器和高温风机之间，由于窑尾废气温度比较稳定，而且废气中的生料粉尘对阀门磨损很小，关键是要确保阀轴能长期使用不生锈，调节灵恬，阀板不产生变形卡死。

 

　　阀门形式：单板式、百叶式；

　　连接形式：对焊、法兰；

　　泄漏率：单板式1%，百叶式1.5%~2%；

　　适合介质压力：0.1MPa；

　　使用温度：330~450℃；

　　阀体材质：20号锅炉钢；

　　阀板材质：16Mn；

　　阀轴材质：2crl3。

 

　　进口阀平时都是开的。泄漏率的大小并不引起注意。当SP炉停炉检修的时候．进口阀就起着切断烟气的作用。保证SP炉的正常维修。有时会出现设置不当造成进口阀门因积灰而打不开或关不上的现象，进而影响水泥窑及电站的正常生产运行、调整和检修。

 

　　旁路阀容易积灰．因此把该阀设计为倾斜式(倾斜角度为45°)结构。为防止检修时漏风，要求阀门关闭时密封性能好。

 

　　SP炉的启停和炉烟气量的调节涉及到窑系统工况的波动和窑尾高温风机电流的波动。SP炉启停操作和风量调节时，原则上只要保持C1出口压力和温度不变，就不会影响窑系统的稳定。实现这一原则的重要手段是SP炉进出口挡板、旁路挡板及窑尾高温风机液力偶合器三者的协调操作。因此,SP炉阀门要确保阀体阀板有足够的机械性能,加大阀体和阀板的厚度,叶片之间采用304不锈钢做搭接密封,以达到良好的密封性能。

 

　　2    高温烟道阀门安装注意事项

 

　　（1） 管道法兰接口的严密性。由于管道法兰直径都比较大,现场制作平整度低,法兰连接面接触不实。密封填料在负压风抽吸下,局部填料损坏,接口出现缝隙产生漏风。施工中要注意密封材料的安装。特别是窑尾由于负压大,密闭性能差会导致大量冷空气漏入，引起风温下降，影响水泥窑的正常运行。

 

　　（2） 旁路阀门需调节好叶片角度，调整阀板。若调整不一致，关闭后，个别阀板没能合严，会有缝隙造成漏风。

 

　　（3） 加焊梅花筋。烟气管道壁较薄，容易变形，因此在阀门两端管道内大约阀门三分之二口径的管道里加焊梅花筋，加强管道的机械性能，避免因管道变形，导致阀门阀板打不开。

 

　　（4） 及时清理阀门内腔和两边管道内杂物和钢筋，以免影响阀门的正常启闭。安装阀门时，为了使吊装时阀板不会晃动，用钢筋把阀板焊接固定，阀门装好后，若忘了拆除焊接的钢筋，调试时会发现阀板不能打开。

 

　　（5） 执行器需调整好零度与满度，否则机械限位与电器限位的不一致会导致执行器的作用力将执行器与阀门连杆扭弯，使底座和轴承座断裂。

 

 

 

　　参考文献：

 

　　【1】彭岩，陈秀林，陈金环.余热发电系统废气阀门存在的问题及改进【J】.水泥，2009（1）；37-39.     

 

 

 

                                                      ( 来源：《水泥》杂志 2010年第一期 )