關於蓄熱式焚燒爐（RTO）換向閥的結構分析與改（gǎi）進辦法（fǎ）

我（wǒ）們以化工行業普遍應用（yòng）的三室蓄熱式焚燒（shāo）爐（RTO）為例，針對三室RTO共有6個換向閥，在爐底兩兩成對，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（dǎ）開、關閉，引導煙氣通過蓄熱室、燃燒室，最（zuì）終排放（fàng）到大（dà）氣中。工作時（shí）RTO焚（fén）燒爐內呈微負壓狀態。高溫（wēn）側換向閥的外側與煙氣（qì）出口管道連（lián）通，區域溫度最高達300℃；低溫側換向閥的外側與煙（yān）氣進（jìn）口管道連通，區域溫度最高達200℃。爐內廢氣具有一定的腐蝕性。裝置運行時，換（huàn）向閥每60-180s開閉一次（cì），動作頻繁。

換向（xiàng）閥的（de）平麵閥板（bǎn）與密（mì）封端麵通過直接接觸實現（xiàn）密封。閥板閉（bì）合後，因加工、裝（zhuāng）配精度低（dī）導致密封不嚴，廢氣在壓力作用下流動，在閥板處形成少許內漏，不通（tōng）過蓄（xù）熱體及爐膛焚燒直接排放。同時，閥杆在往複運動中對密封填料造成磨損（sǔn），使廢氣通過填料直接泄漏到大氣中，發生（shēng）外漏。

另外，換向（xiàng）閥內部存在高溫煙氣（qì），經長期運行後，原閥（fá）杆與閥板均存在不同程度的腐蝕損壞。由於原換向閥設計存在上（shàng）述問題，加之在（zài）排放（fàng）指標、環保指標更為（wéi）嚴格的情況下，即使少量的泄漏也（yě）會對排放指標產生很大的影響，因此需要通過（guò）改造提（tí）高閥門的密封性、耐蝕性（xìng）和耐用度，使裝置能夠滿足現有工況條件下長期穩定（dìng）運行的要求（qiú），並且使排（pái）放的廢氣滿足（zú）《GB31571-2015 石（shí）油化學工業汙染物排放標準（zhǔn）》的排放指標（biāo）。

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，可以從以下三個方麵對換向閥的結構進行分析，並（bìng）考慮改進辦（bàn）法：

1.閥杆材料及其（qí）連接結構換向（xiàng）閥的主要動件是閥杆和圓形閥板（bǎn），因（yīn）閥門動（dòng）作頻繁，密封結構及（jí）支（zhī）撐結構負荷較大。加之爐中廢氣溫度較高且有較強的（de）腐蝕性，裝（zhuāng）置運行一段（duàn）時間後（hòu），閥杆與閥板均發生（shēng）了一定的磨損與破壞。

經現場測（cè）量、檢查發現，閥板與密封麵之（zhī）間存在一定程度的平行（háng）度（dù）偏差。因此，應對閥板與閥杆采取降低重量、更換材料、增加錯動補償機構（gòu）等措施使動件擁有更長的使用壽命和更好的密封效果。

2.閥板密封結構原設計（jì）中，圓形閥板僅通過與密封麵接觸時自身發生（shēng）形變來（lái）進行密封。

由於加工精（jīng）度無法保證，以及長期運行帶來（lái）的支撐結（jié）構磨損，圓形閥板與密封麵無法在（zài）圓周上所有的位置（zhì）都能緊密（mì）接觸。因此，需要對閥板密封結構進行重新設計（jì），來保證（zhèng）長期運行中閥板密封的可（kě）靠性。

3.閥杆（gǎn）密封結構及支撐結構原設計中，閥杆的密封組件采用（yòng）的是填料式密（mì）封，由（yóu）於換向閥的（de）動作頻率非常高（gāo）（每60-180s動作1次（cì））使得此處密（mì）封填料的損耗非常快。

閥（fá）杆的支撐結（jié）構是在內外兩側對稱布置的由（yóu）三個橡膠輪組成的支撐軸承。

拆除支撐軸（zhóu）承後，發現滑（huá）輪表麵包膠因長期使用表麵（miàn）已發生永久（jiǔ）變形；滑（huá）輪的轉軸（zhóu）因長期與軸（zhóu）套幹磨，已嚴重磨損；部分滑輪（lún）已無法正（zhèng）常轉動。

此外（wài），經檢查發現，支撐軸承雖然有一定（dìng）的調心功能，但當閥杆兩端同時采用此結構時，很難保證閥杆與密封函（hán）的同心度，從而加劇了填料的磨損。填料磨損（sǔn）後，廢氣在此處發生泄漏。因此，需要對（duì）閥杆的密封結構與支（zhī）撐機構進行重新設計，以達到更（gèng）好的閥杆密封效果與更長的（de）使用（yòng）壽命。

一、閥（fá）杆及其連接構件

如某塗布行業企業（yè），一台55000Nm3/h處理量的RTO，在（zài）換向閥設計中的幾（jǐ）個取值（zhí），如（rú）閥杆為直徑60mm的實心杆，材質為不鏽鋼，閥板為直徑 1300mm，厚3-10mm 的圓形板（bǎn），材質同為不鏽鋼（gāng）。在運行一段時間後，閥杆與閥（fá）板表麵均出現了嚴重的腐蝕與磨損。考慮到長期運行時的設備工況（kuàng），需要同時滿足力學性能、表麵硬度、耐腐蝕性三方麵要求，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（chǎng）的使（shǐ）用經驗，選用（yòng）直徑63mm，厚10mm的（de）不鏽鋼鋼管作為替代閥杆材料（liào）。閥板的材料也選用不鏽鋼，直徑（jìng）不（bú）變，厚（hòu）度增（zēng）加。

閥（fá）杆自身的磨損與閥杆支撐軸承的磨損均會導致活塞杆與閥杆的同心度偏差進一步（bù）加大。改進的辦法是在過渡頭與活塞杆之間增加一個浮動（dòng）接頭。浮動接頭（tóu）允許（xǔ）兩側連接杆發生偏心滑動（dòng）和球麵滑動，它能夠對活塞杆與閥（fá）杆之（zhī）間的偏心量（liàng）進行補償，使得（dé）換向閥在長（zhǎng）期使用過程中穩定高效地運行（háng），降低RTO換向閥（fá）運（yùn）行安全隱患。

二、閥板密封構件（jiàn）

1.改（gǎi）進後的閥板密封結構在密封麵上加工兩道密封槽，選用適當的彈性體材料作為密封體（tǐ）；利（lì）用密封體的回彈性補償閥板（bǎn）與密封麵之間的平行度偏差。同時，利用兩道密封（fēng）體形成迷宮（gōng）密封結構，阻（zǔ）止有機廢氣泄漏，提高RTO處理效率。換向閥高溫側的環境溫度最高可達到300℃甚（shèn）至（zhì）更高（如（rú）部分行業需增加反燒工藝），因此要求密封體材料在高溫下具有良（liáng）好的物理、化學特性穩定性。膨脹石墨的耐溫性出色，同時兼具較（jiào）好的回彈性，非（fēi）常適用於目的工況。

2.改進後的（de）閥板密封結構在密封麵（miàn）上增（zēng）加集氣室，增加壓縮空氣接口，內部通入正壓，以保證換向閥的（de）零泄漏。

三、閥杆支撐構件

1.將原結構中（zhōng）的橡膠輪改（gǎi）為40Cr材質（zhì）的鋼輪，提高滑輪在高溫煙氣條（tiáo）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（dà）滑輪（lún）與閥杆的接觸麵積，降低滑輪與閥杆之間接（jiē）觸處的滑動摩擦阻力。

3.在（zài）每（měi）個滑輪內部增加一對自潤滑軸承，使滑（huá）輪的滑動更加順滑，延長滑輪的使用壽命（mìng）。

經過我們的研究和探索，根據上述改進措（cuò）施，換向閥能夠滿足RTO長（zhǎng）期使用的穩定性和重複性，使RTO設備做到（dào）滿足新標準中的排放要（yào）求，達到了預期的改進目的。具體效果總結如下：

1.更換後的不鏽鋼閥杆（gǎn）與（yǔ）閥（fá）板能夠有效（xiào）抵抗腐蝕（shí）並降低閥杆支撐負荷，減（jiǎn）少磨損，具有更長的使用壽命。

2.作為閥板密封體材料，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（yǒu）效阻止RTO運行過程（chéng）中的有機廢氣（qì）泄漏，並對閥杆提供穩固支撐。改進後的（de）閥杆支（zhī）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（yùn）行時的平順性與（yǔ）可靠性；延（yán）長了換向閥（fá）的使用（yòng）壽命。

綜（zōng）合來源：YIHEAC