關於蓄熱式焚燒爐（RTO）換向閥的結構分析與改進（jìn）辦法

我們以化工行業普遍應用的三（sān）室蓄熱式（shì）焚燒爐（RTO）為例，針對三室RTO共有6個（gè）換向閥，在爐底兩兩成對，分組布置（如下圖）。

三（sān）組換向閥與RTO三個（gè）蓄熱室對應（yīng），通過一定的順序打開、關閉，引（yǐn）導煙氣通過蓄熱室、燃燒室，最終排放到大氣中。工作時RTO焚燒爐內呈微負壓狀態。高溫側換向閥的外（wài）側與煙氣出口管道連通，區域溫度最高達（dá）300℃；低（dī）溫側換向閥的（de）外（wài）側與煙氣進口管道連通，區域溫度最高達（dá）200℃。爐內廢氣具有一定的腐蝕性。裝置運行時，換向閥每60-180s開閉一次，動（dòng）作（zuò）頻繁。

換向閥的平麵閥板與密封端麵通過直接接觸實現密封。閥板閉合後，因加工、裝配精度低導致密封不嚴，廢氣在壓力作用下流動（dòng），在閥板（bǎn）處形成（chéng）少許內漏，不通過（guò）蓄熱體及爐膛焚燒直接排放。同（tóng）時，閥杆在往複運動中對密（mì）封填料造（zào）成磨損，使廢氣通過填料直接泄漏到大氣中，發生外漏。

另外，換向（xiàng）閥內部存在高溫煙氣，經長期（qī）運行後，原閥杆與閥板均存在（zài）不同程度的腐蝕損壞。由（yóu）於原換向（xiàng）閥設計存在上述問題，加之在排放指標、環保指（zhǐ）標更為嚴格的情況下，即使少量的泄漏也會（huì）對排放指（zhǐ）標產生很（hěn）大（dà）的影響，因此（cǐ）需要通過改（gǎi）造提高（gāo）閥門的密封性、耐蝕性和耐用度，使裝置能（néng）夠滿足現有工（gōng）況條件下長期穩（wěn）定（dìng）運行的要（yào）求，並且使（shǐ）排放的（de）廢氣（qì）滿足《GB31571-2015 石油化學（xué）工業汙染物排放標準》的（de）排（pái）放（fàng）指標。

根據（jù）長期運行後裝（zhuāng）置換向閥出現的泄露、損壞等問題，結合故障點的出現位（wèi）置，可以從以下三個方麵對換向閥的結構進行分析，並考慮改進辦法（fǎ）：

1.閥杆材料及其連接結構換向閥的主要動件是閥杆和圓（yuán）形閥板，因（yīn）閥門動作頻繁，密封結構及支撐結構負荷較大。加之爐中廢氣溫度較高且有較強的腐蝕性，裝置運行一段時間後（hòu），閥杆與閥板均發生了一定（dìng）的磨損（sǔn）與破壞。

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

2.閥板密封結構原設計中，圓形閥板僅通過與密封麵接觸時自（zì）身發生形變來進行密封。

由於加工精度無法保證（zhèng），以及長期運行帶來的支撐結構磨（mó）損，圓形閥板與密封（fēng）麵無法在圓周上所有的位置都能緊密接觸。因此，需要對閥板密封結構進行重新設計，來保證長期運行中閥板密封的可靠性。

3.閥杆（gǎn）密封結（jié）構及支（zhī）撐結構原設計中（zhōng），閥杆（gǎn）的密封組件（jiàn）采用的（de）是填料式密封，由於換向（xiàng）閥的動作（zuò）頻率非常高（每60-180s動作1次）使（shǐ）得此處密封填料的損耗非常快。

閥杆的支撐（chēng）結構是在內外兩側對稱布置的由三個橡膠輪組成的支撐（chēng）軸承。

拆除（chú）支撐（chēng）軸承後，發現（xiàn）滑輪（lún）表麵包膠因長（zhǎng）期（qī）使用表麵已發生永久變形；滑輪的轉軸因長期與軸套幹磨（mó），已嚴重磨損；部分滑輪已無法正常轉動。

此外，經（jīng）檢查發現，支撐軸承雖然有一定的調心功能，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（ér）加劇了（le）填料的磨損。填料磨損後，廢（fèi）氣在此處發生泄漏。因此（cǐ），需要對閥（fá）杆（gǎn）的密（mì）封結構與（yǔ）支撐機構（gòu）進行重新設（shè）計，以達到更好的閥杆密封（fēng）效果與更長的使用壽命。

一、閥杆及其（qí）連接構件

如某塗布行業企業，一台55000Nm3/h處理量的RTO，在換向閥設計中的（de）幾個取值，如閥杆為直徑60mm的實心杆，材質為不鏽鋼，閥板為直徑 1300mm，厚3-10mm 的圓形（xíng）板，材質同為不鏽鋼。在運行一段時間後，閥杆與閥板表麵均出（chū）現了嚴（yán）重的腐蝕與磨損（sǔn）。考慮到長期運（yùn）行時（shí）的設備工況，需要同時滿足力學性能、表（biǎo）麵硬度、耐腐蝕性三方麵要求，因此理想的替代材料有調（diào）製鋼不鏽鋼或其他合金鋼。

根據現（xiàn）場的使（shǐ）用經驗，選（xuǎn）用直徑63mm，厚10mm的不鏽鋼鋼管作為替代閥（fá）杆材料。閥板的材料也選用不鏽鋼，直徑不變，厚度（dù）增加。

閥杆自身的磨損與閥杆支撐軸承（chéng）的磨損均會（huì）導（dǎo）致活塞杆與閥杆的同心度偏（piān）差進一步加大。改進（jìn）的辦法是在過渡頭與活塞杆之間增加一個浮動接頭。浮動接頭（tóu）允許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杆（gǎn）之（zhī）間的偏心量進行補償，使得換向閥在長期使用過程中穩定高效（xiào）地運行，降低RTO換向閥運行安全隱患。

二、閥板密封構件

1.改進後的閥板（bǎn）密封結構在密封麵上加工兩道密封槽，選用適當的（de）彈性（xìng）體材料作為密封體；利用密封體的回彈性補償閥板與密封麵之間（jiān）的平行度偏差。同時，利用兩道密封體形（xíng）成迷宮密封結構，阻止有（yǒu）機廢氣泄漏，提高（gāo）RTO處理效（xiào）率。換向閥高（gāo）溫側的環境溫度最高可達到300℃甚至更高（如（rú）部分行業需增加（jiā）反燒（shāo）工藝），因此要求密封體材料在高溫下具有良好的物（wù）理、化學特性穩定性。膨脹石墨的耐溫性（xìng）出色，同時兼具較好（hǎo）的回（huí）彈性，非常（cháng）適用於目的（de）工況。

2.改（gǎi）進後的閥板密封結構在密封麵上增加集氣（qì）室，增加（jiā）壓縮（suō）空氣接口，內部通入正壓（yā），以保（bǎo）證換向閥的零泄漏。

三、閥杆支撐構件

1.將原結構中（zhōng）的橡膠輪改為（wéi）40Cr材質的（de）鋼（gāng）輪，提高滑輪在高溫煙氣條件下的耐用性和耐腐蝕性。

2.增加下部（bù）兩個滑輪的寬度，增大滑輪與（yǔ）閥杆的接（jiē）觸麵積，降低滑輪與閥杆之間接觸處的滑動摩擦阻力。

3.在每個滑輪內部增加（jiā）一對自潤滑軸承，使滑輪的滑（huá）動更（gèng）加順滑，延長滑（huá）輪的使用壽（shòu）命。

經（jīng）過我們的研究和探索，根據上述改（gǎi）進措施，換（huàn）向閥能夠滿足RTO長期使用的穩定性和重複性，使RTO設備做到滿足新（xīn）標準中的排放要（yào）求，達到了預期的（de）改進目的。具體效（xiào）果總結如下（xià）：

1.更換後的不鏽鋼閥杆與閥板能夠有效抵抗腐蝕並降（jiàng）低閥杆（gǎn）支（zhī）撐負荷，減少磨損，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（gāo）溫下具有良好的熱穩定性和（hé）良好的回彈率。

3.改進後的閥杆密封結構能夠有（yǒu）效阻隔灰塵；有效阻止RTO運行（háng）過程中的有機廢氣泄漏，並對閥杆提供穩固（gù）支撐。改進後的（de）閥杆支撐軸承運轉更（gèng）加順（shùn）滑，使用（yòng）壽命大大增加。

4.改進提高了換向閥（fá）的密封（fēng）性；提高了換向閥運行時的平順性與可靠性（xìng）；延長了換向閥（fá）的使用壽命（mìng）。

綜（zōng）合來源：YIHEAC