關於蓄熱式焚燒爐（RTO）換向閥的結構分析與改進辦法

我們以化工行業普遍應用的三室蓄（xù）熱式（shì）焚燒爐（RTO）為例，針對三室RTO共有6個換向閥，在（zài）爐底兩兩成對，分（fèn）組布置（如下圖）。

三組換向閥（fá）與RTO三個蓄熱室對應，通過一定的順序打開（kāi）、關閉，引導煙氣通（tōng）過蓄熱室、燃燒室，最終（zhōng）排（pái）放到大氣中。工作時RTO焚燒爐內呈微負壓（yā）狀態。高溫側換向閥的外側與煙氣出口管道（dào）連通，區域溫度（dù）最高達300℃；低溫側換（huàn）向閥的外側與煙氣進口管道連通，區域溫度（dù）最高達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，動作頻（pín）繁。

換向閥的平麵閥板與密（mì）封端麵通過直接接觸實現密封。閥板閉合後，因加工、裝配（pèi）精度低導致密封不嚴，廢氣在壓力作用下流動，在閥板處形成少許內漏，不通過蓄熱體及爐膛焚燒直接排放。同時，閥（fá）杆在（zài）往複運動中對密封（fēng）填料造成磨（mó）損，使廢氣通（tōng）過填料（liào）直接泄漏到大氣（qì）中，發生外漏。

另外，換向閥內部存在高溫煙氣，經長期運行後（hòu），原（yuán）閥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述問題，加之在排放指（zhǐ）標、環保指標更為嚴格的情況下，即（jí）使少量的泄漏也會對（duì）排放指標產生很大的（de）影響，因此需要通過改造（zào）提高閥門的（de）密封性、耐蝕性和耐用度，使裝置能夠滿足現有工況條件下長（zhǎng）期穩定運行的要求，並且使排放的廢氣滿足《GB31571-2015 石油化學工業汙染物排放（fàng）標準》的排（pái）放指標（biāo）。

根據長期運行後裝（zhuāng）置（zhì）換向閥出現的泄露、損（sǔn）壞（huài）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（fèn）析，並考慮改進辦法：

1.閥杆材料（liào）及其連接結構換向閥的主要動件是閥杆和圓形閥板（bǎn），因閥門動作（zuò）頻繁，密封（fēng）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，閥杆與閥板（bǎn）均發生了一定的（de）磨損與破壞。

經現（xiàn）場測量、檢查發現，閥板與密封麵之間存在一定程度的平行度偏差。因此，應對閥板與閥杆采取降低重量、更換材料、增加錯動補償機構等措施使動（dòng）件擁（yōng）有更長的使（shǐ）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（jǐn）通過與密封麵接觸時自身發生形變來進行密封。

由於加工精度無法保證，以及長期運行帶來的支撐結構磨損，圓（yuán）形閥板與密封麵無法在圓周（zhōu）上所有的位置都能緊密接觸。因此，需要對閥板密封結構（gòu）進（jìn）行重新設計，來保（bǎo）證長期運行（háng）中閥板密封的可靠（kào）性。

3.閥杆密封結構及支（zhī）撐（chēng）結構原設計中，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（shǐ）得此處密封填料的損（sǔn）耗非常快。

閥杆的（de）支撐結構是（shì）在（zài）內（nèi）外兩側對稱布置的由三個橡膠（jiāo）輪組（zǔ）成（chéng）的支撐（chēng）軸承（chéng）。

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久（jiǔ）變形；滑輪的（de）轉軸因長期與軸（zhóu）套幹磨，已嚴重磨損；部分滑輪已無法正常轉動。

此外（wài），經檢查發（fā）現，支撐（chēng）軸（zhóu）承雖然有（yǒu）一定的調心功能，但當閥杆兩端同時采（cǎi）用（yòng）此結構時，很難（nán）保證閥杆與密封函的同心度，從而加劇了填料的磨損。填料磨損後，廢氣在此處發生泄漏。因此，需要對閥杆的密封結構與支撐機構進行重新設計，以達到更好的閥（fá）杆密封效果與更長的使用壽命。

一、閥杆及其（qí）連接構件

如某（mǒu）塗布行業企業（yè），一台55000Nm3/h處理量的RTO，在換向閥設計中的幾個取（qǔ）值，如閥杆為直徑60mm的實心杆（gǎn），材質為不鏽鋼，閥板為直徑 1300mm，厚3-10mm 的圓形板，材質同為不鏽鋼。在運行一（yī）段（duàn）時間後，閥杆與閥板表麵均出現了嚴重（chóng）的腐蝕與磨（mó）損。考慮到（dào）長期運行時的（de）設備工況，需要同時滿足力學性（xìng）能、表麵硬度、耐（nài）腐蝕性三方麵要求，因此（cǐ）理想的替代材料有調製（zhì）鋼不鏽鋼或其他合金鋼。

根據現場的使用經驗，選用直徑63mm，厚10mm的不鏽鋼鋼管作為替代閥杆（gǎn）材料。閥板的材料也選用（yòng）不鏽鋼，直（zhí）徑不（bú）變，厚度（dù）增加（jiā）。

閥杆（gǎn）自身的磨損與閥杆支（zhī）撐軸承的磨（mó）損（sǔn）均（jun1）會導致活（huó）塞杆與閥（fá）杆的同心度偏差進一步加大。改進（jìn）的辦法是在過渡頭與活（huó）塞杆之間（jiān）增（zēng）加一個浮動接（jiē）頭。浮動接頭允許兩側連接杆發生偏心滑動和球麵滑動，它（tā）能（néng）夠對活塞杆（gǎn）與閥（fá）杆之間的偏（piān）心量（liàng）進行補償，使得換（huàn）向（xiàng）閥在長期使用過程中穩（wěn）定高效地運行，降低RTO換向閥運行安全隱患（huàn）。

二、閥板密封構件

1.改進後（hòu）的閥板密封（fēng）結（jié）構在密封麵上加工兩道密封槽，選（xuǎn）用適當的彈（dàn）性體材料作為密封體；利用密封體的回彈性補償閥板與密封麵之間的平行度偏差。同時，利用兩道密封體形（xíng）成迷宮密封結構（gòu），阻（zǔ）止有機廢氣泄漏，提高RTO處理效率（lǜ）。換向閥（fá）高（gāo）溫側（cè）的環境（jìng）溫度最高可達（dá）到300℃甚至更高（如部分行業需增加反燒工藝），因此要求密封體材料（liào）在（zài）高溫下具有（yǒu）良好的物理、化學（xué）特性穩定（dìng）性。膨脹石墨的耐（nài）溫性出色，同時兼具（jù）較好的回彈性，非常適用於（yú）目的工況（kuàng）。

2.改進後的閥（fá）板（bǎn）密封結構在密封麵上增加集氣室，增加壓縮空氣接口，內部通入正壓，以保證換向閥的零泄（xiè）漏。

三、閥杆支撐構件

1.將原結構中（zhōng）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耐用性和耐（nài）腐蝕性。

2.增加（jiā）下部兩個滑輪（lún）的寬度，增大（dà）滑（huá）輪與閥杆的接觸（chù）麵積，降低滑輪與閥杆之間接觸處的（de）滑動摩擦阻力。

3.在每個滑輪內部增加一對自潤滑軸承，使滑輪的滑動更加順滑，延長滑（huá）輪的使用（yòng）壽命。

經過我們的研究和探索，根據上述（shù）改進措施，換（huàn）向閥能夠滿（mǎn）足RTO長期使用的穩定性和重（chóng）複性，使RTO設備做到滿足（zú）新標準中（zhōng）的排放要求，達到了預期的改進（jìn）目的。具體效果總結如下：

1.更換後的不鏽鋼（gāng）閥杆與閥板能（néng）夠有效抵抗腐蝕並（bìng）降低閥杆支撐負荷，減少磨損，具有更長的使用壽（shòu）命。

2.作為閥板密封體材料，膨（péng）脹石（shí）墨在高溫（wēn）下（xià）具有良好的熱穩定性和良（liáng）好的回彈率。

3.改進後的閥杆密封結構能夠有效阻隔灰塵；有效阻止RTO運行過程中的有機廢氣泄漏，並對閥杆提供穩固支撐。改進後的閥杆支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（mì）封性（xìng）；提（tí）高（gāo）了換向閥運行（háng）時的平順性與可靠性；延長了換向閥的使用壽命。

綜合來源：YIHEAC