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RTO系統(tǒng)換向閥的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化

本文以化工行業(yè)普遍應(yīng)用的三室蓄熱式氧化爐(RTO)為例,針對(duì)三室RTO共有6個(gè)換向閥,在爐底兩兩成對(duì),分組布置(附圖一)。

image.png附圖一


換向閥與RTO三個(gè)蓄熱室對(duì)應(yīng),通過一定的順序打開、關(guān)閉,引導(dǎo)煙氣通過蓄熱室、燃燒室,最終排放到大氣中。工作時(shí)RTO焚燒爐內(nèi)呈微負(fù)壓狀態(tài)。高溫側(cè)換向閥的外側(cè)與煙氣出口管道連通,區(qū)域溫度最高達(dá)300℃;低溫側(cè)換向閥的外側(cè)與煙氣進(jìn)口管道連通,區(qū)域溫度最高達(dá)200℃。爐內(nèi)廢氣具有一定的腐蝕性。裝置運(yùn)行時(shí),換向閥每60-180s開閉一次,動(dòng)作頻繁(附圖二)。


image.png 附圖二


換向閥的平面閥板與密封端面通過直接接觸實(shí)現(xiàn)密封。閥板閉合后,因加工、裝配精度低導(dǎo)致密封不嚴(yán),廢氣在壓力作用下流動(dòng),在閥板處形成少許內(nèi)漏,不通過蓄熱體及爐膛焚燒直接排放。同時(shí),閥桿在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中對(duì)密封填料造成磨損,使廢氣通過填料直接泄漏到大氣中,發(fā)生外漏。


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另外,換向閥內(nèi)部存在高溫?zé)煔?,?jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行后,原閥桿與閥板均存在不同程度的腐蝕損壞。由于原換向閥設(shè)計(jì)存在上述問題,加之在排放指標(biāo)、環(huán)保指標(biāo)更為嚴(yán)格的情況下,即使少量的泄漏也會(huì)對(duì)排放指標(biāo)產(chǎn)生很大的影響,因此需要通過改造提高閥門的密封性、耐蝕性和耐用度,使裝置能夠滿足現(xiàn)有工況條件下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的要求,并且使排放的廢氣滿足《GB31571-2015 石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的排放指標(biāo)。


根據(jù)長(zhǎng)期運(yùn)行后裝置換向閥出現(xiàn)的泄露、損壞等問題,結(jié)合故障點(diǎn)的出現(xiàn)位置,可以從以下三個(gè)方面對(duì)換向閥的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,并考慮改進(jìn)辦法:


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閥桿材料及其連接結(jié)構(gòu)換向閥的主要?jiǎng)蛹情y桿和圓形閥板,因閥門動(dòng)作頻繁,密封結(jié)構(gòu)及支撐結(jié)構(gòu)負(fù)荷較大。加之爐中廢氣溫度較高且有較強(qiáng)的腐蝕性,裝置運(yùn)行一段時(shí)間后,閥桿與閥板均發(fā)生了一定的磨損與破壞,如圖三所示。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、檢查發(fā)現(xiàn),閥板與密封面之間存在一定程度的平行度偏差。因此,應(yīng)對(duì)閥板與閥桿采取降低重量、更換材料、增加錯(cuò)動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)等措施使動(dòng)件擁有更長(zhǎng)的使用壽命和更好的密封效果。



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閥板密封結(jié)構(gòu)原設(shè)計(jì)中,圓形閥板僅通過與密封面接觸時(shí)自身發(fā)生形變來進(jìn)行密封,結(jié)構(gòu)如圖四所示。


由于加工精度無法保證,以及長(zhǎng)期運(yùn)行帶來的支撐結(jié)構(gòu)磨損,圓形閥板與密封面無法在圓周上所有的位置都能緊密接觸。因此,需要對(duì)閥板密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì),來保證長(zhǎng)期運(yùn)行中閥板密封的可靠性。



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          圖三                     圖四


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閥桿密封結(jié)構(gòu)及支撐結(jié)構(gòu)原設(shè)計(jì)中,閥桿的密封組件采用的是填料式密封,由于換向閥的動(dòng)作頻率非常高(每60-180s動(dòng)作1次)使得此處密封填料的損耗非???,如圖五所示。


閥桿的支撐結(jié)構(gòu)是在內(nèi)外兩側(cè)對(duì)稱布置的由三個(gè)橡膠輪組成的支撐軸承,如圖六所示。


拆除支撐軸承后,發(fā)現(xiàn)滑輪表面包膠因長(zhǎng)期使用表面已發(fā)生永久變形;滑輪的轉(zhuǎn)軸因長(zhǎng)期與軸套干磨,已嚴(yán)重磨損;部分滑輪已無法正常轉(zhuǎn)動(dòng)。


此外,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn),支撐軸承雖然有一定的調(diào)心功能,但當(dāng)閥桿兩端同時(shí)采用此結(jié)構(gòu)時(shí),很難保證閥桿與密封函的同心度,從而加劇了填料的磨損。填料磨損后,廢氣在此處發(fā)生泄漏。因此,需要對(duì)閥桿的密封結(jié)構(gòu)與支撐機(jī)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì),以達(dá)到更好的閥桿密封效果與更長(zhǎng)的使用壽命。


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圖片

來源:合肥義禾,VOCs減排工作站再編輯。

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