淺談水泥余熱發(fā)電煙道閥門存在問題和對策
水泥純低溫余熱發(fā)電是利用窯頭和窯尾的中低溫煙氣來實現(xiàn)的,煙氣量的調(diào)節(jié)就影響到發(fā)電系統(tǒng)和水泥工藝系統(tǒng)的平衡和匹配,以保證噸熟料耗煤量不增加。當窯頭溫度過高時,因汽化率太高、系統(tǒng)不穩(wěn)定,導致窯頭汽包壓力過大,窯頭余風溫度波動較大(180℃~500℃),波動周期短,導致窯頭鍋爐的旁路煙道閥門調(diào)節(jié)頻繁動作,加上由于窯尾的過熱能力不夠,當窯頭產(chǎn)汽量太大時,過熱蒸汽溫度下降,只能通過開啟旁路煙道閥門調(diào)節(jié),以減少入窯頭鍋爐的煙氣量,保證系統(tǒng)穩(wěn)定。所以,對于這幾臺煙道閥門的性能要求很高。
水泥純低溫余熱發(fā)電煙道閥門和其他煙氣閥門不同, 閥的結(jié)構(gòu)及閥內(nèi)件有很大的差異,如導向間隙、閥板轉(zhuǎn)動間隙、軸承方式等。除了從設計、制造方面控制外,還要針對高溫條件下材料的各種物理性能、機械性能發(fā)生變化,分析材料的機械性能、熱脹量、熱交變以及擦傷對調(diào)節(jié)閥的影響。
目前這類閥門在使用中普遍存在著閥門閥板變形、卡死或咬死、泄漏率大等諸多問題。隨著余熱發(fā)電項目運行數(shù)量的增加,目前這類閥門所暴露出來的問題越來越多了。這些閥門一般口徑都是比較大的,制作周期長,運輸不方便,用戶更換不易,給企業(yè)帶來了很多不便。
現(xiàn)在煙道閥門基本選型是:百葉閥型,泄漏率大,一般在5%,不適宜選用;
插板閥型,泄漏率小,閥門體積大,鑒于煙氣溫度高含塵量大的特殊性,使用過程中閥板容易變形卡死,也無法達到密閉的效果;蝶閥型,泄漏率小,有經(jīng)驗廠家也很難做到泄漏率1%,且單片式閥板重量大,加上管道負壓大,閥板振動厲害,執(zhí)行機構(gòu)力矩要增大,目前普遍選用這種結(jié)構(gòu);蝶閥加插板閥型,設計時在蝶閥前面加上一個插板閥,目的是為了達到密閉的效果,但軌道積灰閥板容易變形卡死,也起不到應有的作用,又增加了投資。不管選擇什么樣的閥門,當電廠鍋爐需要停機檢修水泥線繼續(xù)生產(chǎn)的時候,由于閥門的泄漏,鍋爐也無法進行檢修。
因此在煙道閥門的設計和生產(chǎn)過程中首先考慮閥板的材質(zhì)和機械性能、熱脹量、熱交變。一般溫度在450℃以下的可以選擇16Mn鋼板,溫度在450~600℃選擇1Cr18Ni9Ti不銹鋼板,同時也應該考慮閥板的厚度和結(jié)構(gòu)形式,閥體閥板的厚度和結(jié)構(gòu)形式也是變形和磨損的一個重要因素。
其次閥板的卡死或咬死,主要原因在于閥門口徑大閥板重量大,閥板因重力而下垂造成的。對于介質(zhì)溫度高于400℃的場合普通的定位導向結(jié)構(gòu)是不可靠的。我們采用外部軸承結(jié)構(gòu)來保證閥板的定位與支撐,這樣可以避免內(nèi)部高溫對導向結(jié)構(gòu)的影響。軸承與閥板定位,采用”日”字型定位可起到非常好的定位、支撐和保護作用,能保證閥板在縱向的準確定位,避免閥板因重力而下垂造成的堵卡、偏移, 造成單邊卡死或咬死。由于使用管道負壓大(一般7000~8000Pa)、閥板振動大、粉塵多、溫度高的特點,使用滾動軸承,潤滑油很容易干,灰塵容易進入,動作時不靈活,增加啟閉力矩,執(zhí)行器負載大,軸承應該選用耐高溫滑動軸承。閥門的前后軸頸處采用內(nèi)密封,采用專用密封填料密封良好、無外泄、耐高溫。
在高溫條件下實現(xiàn)較高的切斷性能是很困難的,常規(guī)的高性能密封方式是難以實現(xiàn)的,目前為防止因高溫中材料膨脹,而產(chǎn)生的卡阻的問題,密封間隙通常留得較大。因此要達到閥門的泄漏率小,必須改變閥門的結(jié)構(gòu),我們采用在閥體焊接不銹鋼圈,形成閥體上凸臺,閥板密封面上堆焊的耐磨合金的工藝,形成圓線密封面,達到很好的密封效果,泄漏率僅為10-3~10-4,具有了較好的密封可靠性,使用壽命也得以延長,同時在水泥線不停產(chǎn)的情況下,電廠可以照常進行維護檢修了。
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