余熱發(fā)電系統(tǒng)閥門選型及安裝
2011-01-28 00:00
高溫?zé)煹篱y門作為水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)的輔機(jī)設(shè)備，在數(shù)量上、價(jià)值上雖然很小，但對(duì)余熱發(fā)電系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行至關(guān)重要。水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)高溫?zé)煹篱y門與一般火電廠的不同。火電廠風(fēng)闊基本不存在闊板高溫變形和粉塵磨損的問題。一般采用0.235鋼板焊接，而且厚度很薄，大多在6mm以下。如在余熱發(fā)電系統(tǒng)中也采用此閥門,勢必造成闊板變形、卡死,旁路泄漏率大，浪費(fèi)了大量廢氣資源的同時(shí)，調(diào)節(jié)性能較差。SP爐旁路閥門每漏風(fēng)1%，發(fā)電量下降0.6%，因此必須嚴(yán)格控制，設(shè)計(jì)要求旁路闊漏風(fēng)率為1%，最大不應(yīng)超過1.5%，但實(shí)際情況遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1.5%，有的甚至達(dá)到5%。AQC爐旁路閥門泄漏率的增大也會(huì)降低煙氣的品質(zhì)。
隨著水泥窯余熱發(fā)電閥門供應(yīng)市場競爭日趨激烈，作為非標(biāo)產(chǎn)品，高溫?zé)煹篱y門產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，有些將闊體和闊板厚度刻意減?。踔劣行╅熭S也是采用20號(hào)鍋爐鋼，時(shí)間長了會(huì)銹死。由于廢氣閥門安裝位置高，生產(chǎn)周期長，運(yùn)輸費(fèi)用高，更換閥門的代價(jià)比較大，因此要根據(jù)閥門的工藝布置[1]來選擇?，F(xiàn)筆者就多條余熱發(fā)電系統(tǒng)閥門安裝及維護(hù)經(jīng)驗(yàn)．對(duì)閥門的選型及安裝作一總結(jié)。
1 高溫?zé)煹篱y門選型
1.1 AQC爐閥門
（1）進(jìn)口閥
進(jìn)口閥設(shè)在篦冷機(jī)出風(fēng)口與沉降室之間,調(diào)節(jié)篦冷機(jī)出風(fēng)口煙氣量，要求該閥調(diào)節(jié)性能好，動(dòng)作可靠。余熱發(fā)電一般在篦冷機(jī)中部靠前取風(fēng),設(shè)計(jì)溫度為300~360℃,最高時(shí)達(dá)到450℃以上．同時(shí)出篦冷機(jī)氣體介質(zhì)中含有濃度不大于30mg/m3，(標(biāo)態(tài))的熟料粉塵．速度一般在8~15m/s．對(duì)閥板沖刷力非常大．因此要求該閥的閥板在高溫下耐磨性能好，以提高閥門的使用壽命。
該閥可以根據(jù)實(shí)際情況選擇圓形或方形的,此處溫度很不穩(wěn)定,篦冷機(jī)料床的厚薄直接影響到廢氣溫度的變化,據(jù)用戶反映,這里的溫度長時(shí)間在450℃左右，但有時(shí)在650℃左右，而且能維持2h左右。設(shè)計(jì)溫度≤450℃的閥板采用16Mn或20號(hào)鍋爐鋼．設(shè)計(jì)溫度≥600℃的閥板采用304不銹鋼．這兩種材質(zhì)的閥板在高溫下機(jī)械性能幾乎沒有了,更談不上耐磨性能好了。通過現(xiàn)場走訪和用戶的反饋，得知在溫度不超過設(shè)計(jì)范圍的時(shí)候,一般使用壽命在1—2年,如果溫度超過設(shè)計(jì)范圍，使用壽命最多半年。因此，閥板必須采用焊高強(qiáng)度龜甲網(wǎng)，撓注具有高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、高溫蠕變率低、熱膨脹小、抗化學(xué)侵蝕性強(qiáng)、抗熱震等優(yōu)點(diǎn)的撓注料，經(jīng)過高溫烘烤處理后才具有較強(qiáng)的抗高溫和耐磨特性，延長使用壽命。可以通過加長閻軸并在執(zhí)行器和閥門連桿之間焊上一塊薄鋼板來做好執(zhí)行器的防熱輻射工作。
閥門選型：
結(jié)構(gòu)形式：百葉式；
連接形式：對(duì)焊、法蘭；
泄漏率：1.5%~2%；
適合介質(zhì)壓力：0.1MPa；
閥體材質(zhì)：20號(hào)鍋爐鋼襯隔熱材料和耐高溫耐磨撓注料；
閥板材質(zhì)：≤450℃時(shí)用20號(hào)鍋爐鋼襯耐高溫耐磨澆注料,≥600℃時(shí)用304不銹鋼襯耐高溫耐磨撓注料；
閻軸材質(zhì)：2crl3、304不銹鋼。
管道有內(nèi)襯撓注料的需要向閥門廠家注明澆注料的厚度。以免閥門裝上后閥板碰到管道的撓注料而打不開。閥門的閥體應(yīng)該打上和管道同樣厚度的保溫層和耐磨撓注料。這樣做的好處是氣流不會(huì)產(chǎn)生紊流．避免廢氣對(duì)閥體和閥板產(chǎn)生更大的沖刷。保溫層和耐磨撓注料使閥體受熱溫度大大降低。
?。?） 旁路閥與冷風(fēng)閥
旁路閥設(shè)在篦冷機(jī)尾部到電除塵器之間，冷風(fēng)閥設(shè)在沉降室前用于進(jìn)冷風(fēng)。窯頭余風(fēng)溫度波動(dòng)較大(180~500℃)，波動(dòng)周期短，旁路調(diào)節(jié)閥頻繁動(dòng)作，當(dāng)窯頭產(chǎn)汽量太大時(shí)，過熱蒸汽溫度下降，開啟旁路調(diào)節(jié)閻，以減少人窯頭鍋爐的煙氣量。保證系統(tǒng)穩(wěn)定。AOC爐旁路廢氣雖然溫度不高，但閥板受到熟料粉塵的沖刷與磨損后泄漏率增大，嚴(yán)重時(shí)閥板產(chǎn)生脫落，造成系統(tǒng)漏風(fēng)嚴(yán)重，導(dǎo)致AOC爐蒸發(fā)量降低。當(dāng)進(jìn)口煙溫過高，通過冷風(fēng)閥給沉降室加冷風(fēng)，該閥不會(huì)出現(xiàn)磨損的情況，但泄漏率大，會(huì)降低煙氣的品質(zhì)。因此，這兩個(gè)閥門要求密封性能比較好。
結(jié)構(gòu)形式：單板式、百葉式；
連接形式：對(duì)焊、法蘭；
泄漏率：單板式1%，百葉式1.5%~2%；
適合介質(zhì)壓力：0.1Mpa；
使用溫度：≤450℃；
閥體材質(zhì)：20號(hào)鍋爐鋼；
閥板材質(zhì)：16Mn；
閥軸材質(zhì)：2Crl3。
建議采用單板式閥板(百葉式泄漏率高)，并提高加工精度，把泄漏率控制在1％以內(nèi)，旁路閥要加強(qiáng)耐磨耐腐蝕性能，減少鍋爐運(yùn)行時(shí)旁路的漏風(fēng)量。
?。?） 出口閥
出口閥設(shè)在爐與電除塵器之間，此處廢氣溫度一般在360℃以下，溫度波動(dòng)較小，粉塵磨損也較弱，閥門啟閉動(dòng)作少。一般情況下是在開啟狀態(tài)，當(dāng)AQC爐檢修時(shí)，才把閥門關(guān)閉。該閥要求關(guān)閉時(shí)的密封性能好，以保證鍋爐檢修和人員安全。
閥門形式：插板式；
連接形式：對(duì)焊、法蘭；
泄漏率：≤0.5%；
適合介質(zhì)壓力：0.1Mpa；
使用溫度：330~450℃；
閥體材質(zhì)：20號(hào)鍋爐鋼；
閥板材質(zhì)：16Mn：
閥軸材質(zhì)：2Crl3。
該閥設(shè)計(jì)為插板閥結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)裝置采用鏈輪式，避免了因閥體積灰導(dǎo)致的閥門啟閉時(shí)閥板變形、閥桿彎曲或燒壞電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的故障。需要注意的是在沉降室到拉鏈機(jī)之間應(yīng)設(shè)置一套手動(dòng)插板閥和剛性葉輪給料機(jī)，以清除鍋爐停止運(yùn)行期間所積累的大量粉塵。這里的溫度最高可達(dá)到450℃，所以葉輪給料機(jī)閥體和電動(dòng)機(jī)連接方式采用聯(lián)軸器連接，為防止料倉落人異物卡阻卸料器葉輪．燒損電動(dòng)機(jī)，采用干式過載保護(hù)離臺(tái)器，代替了產(chǎn)品中的安全銷，同時(shí)在葉輪上方的殼體加裝了檢查孔，閥軸加長，軸承外置，增設(shè)加油孔，從而減少因卡料、高溫產(chǎn)生的故障。
?。?） 過熱器閥門
過熱器閥門一般設(shè)置在篦冷機(jī)前端到過熱器之間，此處廢氣溫度一般在500~650℃，含塵量30mg/m3(標(biāo)態(tài)),目前設(shè)計(jì)部門增加過熱器設(shè)計(jì)的還比較少。
該閥一般設(shè)計(jì)為百葉式,閥板材質(zhì)為304不銹鋼。據(jù)用戶反應(yīng),實(shí)際上這里的溫度大多維持在650℃．很多時(shí)候能達(dá)到900℃。由于該閥所受煙氣溫度、腐蝕和沖刷特別嚴(yán)重．使用壽命很短。因此閥體應(yīng)澆注與管道同樣厚度的隔熱材料和澆注料,確保氣流不產(chǎn)生紊流,閥板材質(zhì)最低也應(yīng)該采用304雙面焊龜甲網(wǎng)澆注耐高溫耐磨高強(qiáng)度澆注料,確保閥門的調(diào)節(jié)性能，保證熟料生產(chǎn)線的正常運(yùn)行。
閥門形式：百葉式；
連接形式：對(duì)焊、法蘭；
泄漏率：1.5%~2%；
適合介質(zhì)壓力：0.1MPa；
使用溫度：450~650℃；
閥體材質(zhì)：20號(hào)鍋爐鋼襯隔熱材料和耐高溫耐磨澆注料；
閥板材質(zhì)：304不銹鋼襯耐高溫耐磨澆注料；
閩軸材質(zhì)：304不銹鋼。
1.2 SP爐閥門
進(jìn)口閥設(shè)置在預(yù)熱器與爐之間，出口閥設(shè)置在爐出口至增濕塔之間，旁路閥設(shè)置在預(yù)熱器和高溫風(fēng)機(jī)之間，由于窯尾廢氣溫度比較穩(wěn)定，而且廢氣中的生料粉塵對(duì)閥門磨損很小，關(guān)鍵是要確保閥軸能長期使用不生銹，調(diào)節(jié)靈恬，閥板不產(chǎn)生變形卡死。
閥門形式：單板式、百葉式；
連接形式：對(duì)焊、法蘭；
泄漏率：單板式1%，百葉式1.5%~2%；
適合介質(zhì)壓力：0.1MPa；
使用溫度：330~450℃；
閥體材質(zhì)：20號(hào)鍋爐鋼；
閥板材質(zhì)：16Mn；
閥軸材質(zhì)：2crl3。
進(jìn)口閥平時(shí)都是開的。泄漏率的大小并不引起注意。當(dāng)SP爐停爐檢修的時(shí)候．進(jìn)口閥就起著切斷煙氣的作用。保證SP爐的正常維修。有時(shí)會(huì)出現(xiàn)設(shè)置不當(dāng)造成進(jìn)口閥門因積灰而打不開或關(guān)不上的現(xiàn)象，進(jìn)而影響水泥窯及電站的正常生產(chǎn)運(yùn)行、調(diào)整和檢修。
旁路閥容易積灰．因此把該閥設(shè)計(jì)為傾斜式(傾斜角度為45°)結(jié)構(gòu)。為防止檢修時(shí)漏風(fēng)，要求閥門關(guān)閉時(shí)密封性能好。
SP爐的啟停和爐煙氣量的調(diào)節(jié)涉及到窯系統(tǒng)工況的波動(dòng)和窯尾高溫風(fēng)機(jī)電流的波動(dòng)。SP爐啟停操作和風(fēng)量調(diào)節(jié)時(shí)，原則上只要保持C1出口壓力和溫度不變，就不會(huì)影響窯系統(tǒng)的穩(wěn)定。實(shí)現(xiàn)這一原則的重要手段是SP爐進(jìn)出口擋板、旁路擋板及窯尾高溫風(fēng)機(jī)液力偶合器三者的協(xié)調(diào)操作。因此,SP爐閥門要確保閥體閥板有足夠的機(jī)械性能,加大閥體和閥板的厚度,葉片之間采用304不銹鋼做搭接密封,以達(dá)到良好的密封性能。
2 高溫?zé)煹篱y門安裝注意事項(xiàng)
?。?） 管道法蘭接口的嚴(yán)密性。由于管道法蘭直徑都比較大,現(xiàn)場制作平整度低,法蘭連接面接觸不實(shí)。密封填料在負(fù)壓風(fēng)抽吸下,局部填料損壞,接口出現(xiàn)縫隙產(chǎn)生漏風(fēng)。施工中要注意密封材料的安裝。特別是窯尾由于負(fù)壓大,密閉性能差會(huì)導(dǎo)致大量冷空氣漏入，引起風(fēng)溫下降，影響水泥窯的正常運(yùn)行。
?。?） 旁路閥門需調(diào)節(jié)好葉片角度，調(diào)整閥板。若調(diào)整不一致，關(guān)閉后，個(gè)別閥板沒能合嚴(yán)，會(huì)有縫隙造成漏風(fēng)。
?。?） 加焊梅花筋。煙氣管道壁較薄，容易變形，因此在閥門兩端管道內(nèi)大約閥門三分之二口徑的管道里加焊梅花筋，加強(qiáng)管道的機(jī)械性能，避免因管道變形，導(dǎo)致閥門閥板打不開。
?。?） 及時(shí)清理閥門內(nèi)腔和兩邊管道內(nèi)雜物和鋼筋，以免影響閥門的正常啟閉。安裝閥門時(shí)，為了使吊裝時(shí)閥板不會(huì)晃動(dòng)，用鋼筋把閥板焊接固定，閥門裝好后，若忘了拆除焊接的鋼筋，調(diào)試時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)閥板不能打開。
?。?） 執(zhí)行器需調(diào)整好零度與滿度，否則機(jī)械限位與電器限位的不一致會(huì)導(dǎo)致執(zhí)行器的作用力將執(zhí)行器與閥門連桿扭彎，使底座和軸承座斷裂。
參考文獻(xiàn)：
【1】彭巖，陳秀林，陳金環(huán).余熱發(fā)電系統(tǒng)廢氣閥門存在的問題及改進(jìn)【J】.水泥，2009（1）；37-39.
( 來源：《水泥》雜志 2010年第一期 )
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