關於蓄（xù）熱式焚燒爐（RTO）換向（xiàng）閥的結構分析與改進辦法

我們以化工行業（yè）普（pǔ）遍（biàn）應用的三室蓄熱式焚燒（shāo）爐（RTO）為例，針對（duì）三室RTO共有6個換向閥，在爐底兩兩成對，分（fèn）組布（bù）置（如下圖）。

三（sān）組換向閥（fá）與RTO三個蓄熱室對應，通過一定的（de）順序打開、關閉，引導煙（yān）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。高溫側換向閥的外側與煙氣出口管道連通，區（qū）域溫度最高（gāo）達300℃；低溫側換向閥的外（wài）側與煙氣進口管道連通，區域溫度最高達200℃。爐內廢（fèi）氣具有一定的腐蝕性。裝置運行時，換向閥每60-180s開閉一次，動作頻繁。

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（gōng）、裝配精（jīng）度（dù）低導致密封（fēng）不嚴，廢氣在（zài）壓力作用（yòng）下流動，在（zài）閥板處形成少（shǎo）許內漏，不通過蓄熱體及爐膛焚燒直接排放。同時，閥杆在（zài）往（wǎng）複運動中（zhōng）對密封填料造成磨損，使廢氣通過填料（liào）直接（jiē）泄漏到大氣中，發生外漏。

另外，換向閥內部存在高（gāo）溫煙氣（qì），經長期運行後，原閥杆與閥板（bǎn）均存（cún）在不（bú）同程度的（de）腐蝕（shí）損壞（huài）。由於原換向閥設（shè）計存（cún）在上述問題，加之在排放指標、環保指標更為嚴格的情況下，即（jí）使少量（liàng）的泄漏也會對排放指標產生很（hěn）大的影響，因此需要通（tōng）過改（gǎi）造提（tí）高閥門（mén）的密（mì）封性、耐蝕性和耐用度，使裝置能夠滿足現有工況條件下（xià）長期（qī）穩定運行的要求，並且使排放的廢氣滿足《GB31571-2015 石油化學工（gōng）業汙染物排放標準》的排放（fàng）指標。

根據（jù）長（zhǎng）期運行後裝置換向閥（fá）出現的泄露、損壞等問題，結合故（gù）障點的（de）出現位置，可以從以下三個方麵（miàn）對換向閥的（de）結構進行分析，並考慮改進辦法：

1.閥杆材料及其連接結構換向閥（fá）的主要動（dòng）件（jiàn）是閥杆和圓形閥板，因閥門動作頻繁，密封結構及支撐結構（gòu）負荷較大。加之爐中廢氣溫度較高且有較強的腐（fǔ）蝕性，裝置運行一段時間後，閥杆與閥（fá）板均發生了一定的磨損與破壞。

經（jīng）現場測（cè）量、檢查發（fā）現，閥板與密封麵之間存（cún）在一定程度的平行（háng）度偏差。因（yīn）此，應對閥板與閥杆采取降低重量、更換材料、增加錯動補償機構等措施使動（dòng）件擁有更長的（de）使用壽命和更好的密封效果。

2.閥板密封結構原設計中，圓形閥板僅通過與（yǔ）密封麵接觸（chù）時自身發生（shēng）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損，圓形閥板與密（mì）封麵無法在圓周（zhōu）上所（suǒ）有的位置都能緊密接（jiē）觸。因此，需要（yào）對閥板密封（fēng）結構進行重新設計，來（lái）保證長期運行中閥板（bǎn）密封（fēng）的可靠性。

3.閥杆密封結構及支撐結構（gòu）原設計（jì）中，閥杆的密封組件采用的是填料式密封，由於換向閥的動作頻率非常高（每60-180s動作1次）使得此處密封填料的損耗非常（cháng）快。

閥杆的支撐結構是在內外兩（liǎng）側（cè）對稱布置的由三個橡膠輪組成的支（zhī）撐軸承。

拆除支撐軸承後，發現滑輪表麵包膠因長期使用表麵已發生永（yǒng）久變形（xíng）；滑輪的轉軸因長期與軸套幹磨，已嚴重磨損；部分滑輪已無法正常轉動（dòng）。

此外，經檢查發現（xiàn），支撐軸承雖然有一定的調心功能，但當閥杆兩端（duān）同時采用此結構時，很難保證閥杆與（yǔ）密封函的同心度，從而加劇了填料的磨損。填料磨損後，廢氣在此處（chù）發生泄漏。因此，需要對閥杆的密封結構（gòu）與支撐機構進行重新設計，以達到更好的閥（fá）杆密封效果與更長（zhǎng）的使用壽命。

一、閥杆及其連接構件

如某塗布行業企業，一台55000Nm3/h處理量的RTO，在換向閥設計中（zhōng）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（de）圓形板，材（cái）質同為不（bú）鏽鋼。在運行一段時間後，閥杆與閥板表麵均出現了嚴重的腐蝕與磨損。考慮到（dào）長（zhǎng）期（qī）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（de）替（tì）代（dài）材料有調製鋼不鏽鋼或其他合金鋼。

根據現（xiàn）場的使（shǐ）用經驗，選用直徑63mm，厚10mm的（de）不（bú）鏽鋼鋼管作為替代閥杆材料（liào）。閥板的材料也選用不鏽鋼，直徑不變，厚度增加。

閥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（xīn）度（dù）偏差進一（yī）步加大。改進的辦法是在過渡頭與活塞杆之間增加一個浮動接頭。浮動接頭允許兩側（cè）連接杆發（fā）生偏心（xīn）滑動和球麵滑動，它能（néng）夠對（duì）活塞（sāi）杆與閥杆之間的偏心量進（jìn）行補償，使得換向閥在長期使用過程中穩定（dìng）高效地運行，降低RTO換向閥運行安全隱患。

二、閥板（bǎn）密封構件

1.改（gǎi）進後的閥（fá）板密封結構在密封麵上加工兩道密（mì）封槽，選用適當的（de）彈性體材（cái）料作為密封體；利用密封（fēng）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（mì）封體形成迷宮密封結構，阻止有機廢氣泄漏，提高RTO處理效率。換向閥高溫側的環境溫度最高可達到300℃甚至更高（如部分行業需增（zēng）加反燒工（gōng）藝），因此要求密（mì）封體材料在高溫下具有良（liáng）好的物理、化（huà）學特性穩定性。膨脹石墨的耐溫性出色，同時兼具較好的回彈性，非常適用於目的工況。

2.改進後的閥板密封結構在密封麵上增加集氣室，增加壓（yā）縮空氣接口，內（nèi）部通入正壓，以保證（zhèng）換向閥的（de）零泄漏。

三（sān）、閥杆支撐構件

1.將原結構中的橡膠輪改為40Cr材質的鋼輪，提高滑輪在高溫煙氣條件下的（de）耐用性和（hé）耐腐蝕性。

2.增加下部兩個滑輪的寬度，增大滑（huá）輪與閥杆的接觸麵積，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（lún）內部增加一對自潤（rùn）滑軸承，使滑輪的滑動（dòng）更加順滑，延長滑輪的使用壽命（mìng）。

經過我們的研究（jiū）和探索，根據上述改進措施，換向閥能夠滿足RTO長期使用的穩定性和重複性，使RTO設備做到滿（mǎn）足新標準中的排放要求，達到了預（yù）期的（de）改進目的。具體效果總結如下：

1.更換後的不鏽鋼閥杆與閥板能夠有效抵抗（kàng）腐蝕並（bìng）降低閥杆支撐負荷，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（mò）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（mì）封結構能夠有效阻隔灰塵；有效阻止RTO運行（háng）過程中的有機廢氣泄漏，並對閥（fá）杆提供穩固支撐。改進後的閥（fá）杆支撐軸（zhóu）承運轉更加順滑（huá），使用壽命大大增加。

4.改進（jìn）提高了換向閥的密封性；提高了換向閥運行時的平順（shùn）性與可靠性；延（yán）長了換向閥的（de）使用（yòng）壽命。

綜合來源：YIHEAC