關於蓄熱式焚燒爐（RTO）換向閥（fá）的結（jié）構分析與改進辦法

我（wǒ）們以化工行業普遍應用的三室蓄熱式焚燒爐（RTO）為例，針對三室RTO共有6個換向閥，在爐底兩（liǎng）兩成對，分組布置（如下圖）。

三組換向閥與RTO三個蓄熱室對應，通過一定的順序打開、關閉，引導煙氣通過蓄熱室、燃燒室，最終排放到大氣中。工作時RTO焚燒爐內呈微負壓狀（zhuàng）態。高溫側換向閥的外側與煙氣出口管道連通，區域溫度最高達300℃；低溫側（cè）換向閥的外側與煙氣進口管道連通，區域溫度最高（gāo）達200℃。爐內廢氣具有一（yī）定的腐蝕性。裝置運行時，換向閥每60-180s開閉一（yī）次，動作頻（pín）繁。

換向閥的平麵閥板與密封端麵通過直接接觸（chù）實現密封。閥板（bǎn）閉合後，因加工、裝配精度低導致密封不嚴，廢（fèi）氣（qì）在（zài）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（jiē）排（pái）放。同時，閥杆在往複運動中對密封填料造成磨損，使廢氣通過填料直接泄漏到大氣中，發生外漏。

另外（wài），換向閥（fá）內部存在高溫煙氣，經長期運行（háng）後，原閥杆（gǎn）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，加之在排放指標、環保指標更為嚴格的（de）情況下，即使少量（liàng）的泄漏也會對排放指標產生很大（dà）的影響，因此需要通過改造提高閥門的密封性（xìng）、耐蝕性和（hé）耐用度，使裝（zhuāng）置能夠滿足現有工況條件下長期穩定運行（háng）的要求，並（bìng）且使排放的廢（fèi）氣滿足《GB31571-2015 石油化學工業汙染物排放標準》的排放（fàng）指標。

根（gēn）據長期運行後裝置換向閥出現的泄露、損壞等問題（tí），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（jié）構進行分析，並考慮改進辦法：

1.閥杆材料及其（qí）連接結構換向閥的主要動件是閥杆和（hé）圓形閥板，因閥（fá）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蝕性，裝置運行一（yī）段時間後，閥杆與閥板均發生了一定的磨損與破壞。

經現場測量、檢查發（fā）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（fá）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件擁有更長的使（shǐ）用壽命和更好的密封（fēng）效果。

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

由於（yú）加工精度無法保證，以及長期運行帶來的支撐結構（gòu）磨損，圓形閥（fá）板與密封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（háng）重新設計，來保證長期運行中閥（fá）板密封的可（kě）靠性。

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

閥（fá）杆的支撐結構是在內外兩側對稱布置的（de）由三個橡膠輪組成的支撐軸承（chéng）。

拆除支撐軸承後，發現滑輪表麵包膠因（yīn）長（zhǎng）期使用表麵已（yǐ）發生永久變形；滑輪的（de）轉軸因長期與軸套幹（gàn）磨，已嚴（yán）重磨損；部分（fèn）滑輪已（yǐ）無法正常轉（zhuǎn）動。

此外，經（jīng）檢查（chá）發現，支撐軸承雖然有一定的調心（xīn）功能，但當閥杆兩端（duān）同時采（cǎi）用此結構時，很難（nán）保證（zhèng）閥杆與密（mì）封函的同心度，從而加劇（jù）了填料的磨損。填料磨損後，廢氣在此處發生泄（xiè）漏。因此，需要對（duì）閥杆的密封（fēng）結（jié）構與支撐機構進行重新設計，以達到更好的閥杆密封效果與更長的使用壽命。

一、閥杆及其連接構件

如（rú）某塗布行（háng）業企業（yè），一台55000Nm3/h處理量的RTO，在換向閥設計（jì）中的（de）幾個取值（zhí），如閥杆為直徑（jìng）60mm的實心杆，材質為（wéi）不鏽鋼，閥板（bǎn）為直徑 1300mm，厚3-10mm 的圓形板，材質同為不（bú）鏽鋼。在運行一（yī）段（duàn）時間後（hòu），閥杆與閥板表（biǎo）麵均（jun1）出現了嚴重的腐蝕與磨損。考慮到長期運行（háng）時的設備工況，需要同時滿足（zú）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製鋼不鏽鋼或其他合（hé）金鋼。

根據現場的使用經（jīng）驗，選用直徑63mm，厚10mm的不鏽（xiù）鋼鋼管作為替代閥杆材料。閥板的材料也選用不鏽（xiù）鋼，直徑不變，厚度增（zēng）加。

閥杆自身的磨損（sǔn）與閥杆支撐軸承的磨損均（jun1）會導致活塞杆與閥杆的同心度偏差進一步加大。改（gǎi）進的辦法是在（zài）過渡頭與活塞杆之間增加一個浮動接頭。浮動接頭允許兩側連接杆發生偏心滑動和球麵滑動，它能夠對活塞杆與閥杆之間的（de）偏（piān）心量進行補償，使得換向閥在長期使（shǐ）用過程中穩定高效（xiào）地運行，降低RTO換向（xiàng）閥運行安全隱患。

二、閥板密封構（gòu）件（jiàn）

1.改（gǎi）進後的（de）閥（fá）板密封結構在（zài）密封麵上加工兩道密封（fēng）槽，選用適當的彈性體材料（liào）作為密封體；利用密封（fēng）體的回彈性補償閥板與密封（fēng）麵之間的平行度偏差（chà）。同時，利用（yòng）兩道密封體形成迷宮密封（fēng）結構，阻止有機廢氣泄漏，提（tí）高RTO處（chù）理效率。換向閥高溫側的環境溫度最高（gāo）可達到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在高溫下（xià）具有良好的物理、化學特性穩定性。膨脹石墨的耐溫性出色，同時兼具較好的回彈性，非常適用於目（mù）的（de）工況。

2.改進後的閥板密（mì）封結（jié）構在密封麵上增加集氣室，增加壓縮空氣接（jiē）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（yuán）結構中的橡膠輪改為40Cr材質的（de）鋼輪，提高滑輪在高溫煙氣條件（jiàn）下（xià）的耐用性和（hé）耐腐蝕性。

2.增加下部兩個滑輪的寬度，增大（dà）滑輪與閥杆的接觸麵積，降低（dī）滑輪與閥杆之間接觸處的滑動摩擦（cā）阻力。

3.在每個滑輪內部增加一（yī）對自潤滑軸承，使滑輪（lún）的滑動更加順滑，延長（zhǎng）滑輪的使（shǐ）用（yòng）壽命。

經過我們（men）的研究（jiū）和探索（suǒ），根據上述改進（jìn）措施（shī），換向閥能夠（gòu）滿足RTO長期使用的穩定性和重複性，使RTO設備做到滿足新標準中的排放（fàng）要求，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）與閥板能夠有效抵抗腐蝕並降低（dī）閥杆（gǎn）支（zhī）撐負荷，減少磨損（sǔn），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（wēn）下具有（yǒu）良好的熱（rè）穩定性和良好的（de）回彈率。

3.改進後的閥杆（gǎn）密（mì）封結構能夠有效阻隔灰塵；有效阻止RTO運行過程（chéng）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（yùn）轉更加順（shùn）滑，使用壽命大大增加。

4.改（gǎi）進提高了換向閥的密封性；提高了換向閥（fá）運行時的平順性與可靠（kào）性；延長了換向閥的使用壽命。

綜合來源：YIHEAC