解析余熱發電系統閥門選型及安裝

解析余熱發電系統閥門選型及安裝

        高溫煙道閥門作為水泥窯余熱發電系統的輔機設備，在數量上、價值上雖然很小，但對余熱發電系統的安全經濟運行至關重要。水泥窯余熱發電系統高溫煙道閥門與一般火電廠的不同，火電廠風閥基本不存在閥板高溫變形和粉塵磨損的問題，一般采用Q235鋼板焊接，而且厚度很薄，大多在6mm以下。如在余熱發電系統中也采用此閥門，勢必造成閥板變形、卡死，旁路泄漏率大，浪費了大量廢氣資源的同時，調節性能較差。SP爐旁路閥門每漏風1%，發電量下降0.6%，因此必須嚴格控制，設計要求旁路閥漏風率為1%，zui大不應超過1.5%，但實際情況遠遠大于1.5%，有的甚至達到5%。AQC爐旁路閥門泄漏率的增大也會降低煙氣的品質。
        隨著水泥窯余熱發電閥門供應市場競爭日趨激烈，作為非標產品，高溫煙道閥門產品質量良莠不齊，有些將閥體和閥板厚度刻意減薄，甚至有些閥軸也是采用20號鍋爐鋼，時間長了會銹死。由于廢氣閥門安裝位置高，生產周期長，運輸費用高，更換閥門的代價比較大，因此要根據閥門的工藝布置來選擇。現就多條余熱發電系統閥門安裝及維護經驗，對閥門的選型及安裝作一總結。

• 高溫煙道閥門選型

        1.1 AQC爐閥門
        1）進口閥
        進口閥設在篦冷機出風口與沉降室之間，調節篦冷機出風口煙氣量，要求該閥調節性能好，動作可靠。余熱發電一般在篦冷機中部靠前取風，設計溫度為300～360℃，zui高時達到450℃以上，同時出篦冷機氣體介質中含有濃度不大于30mg/m3（標態）的熟料粉塵，速度一般在8～15m/s，對閥板沖刷力非常大，因此要求該閥的閥板在高溫下耐磨性能好，以提高閥門的使用壽命。
        該閥可以根據實際情況選擇圓形或方形的，此處溫度很不穩定，篦冷機料床的厚薄直接影響到廢氣溫度的變化，據用戶反映，這里的溫度長時間在450℃左右，但有時在650℃左右，而且能維持2h左右。設計溫度≤450℃的閥板采用16Mn或20號鍋爐鋼，設計溫度≥600℃的閥板采用304不銹鋼，這兩種材質的閥板在高溫下機械性能幾乎沒有了，更談不上耐磨性能好了。通過現場走訪和用戶的反饋，得知在溫度不超過設計范圍的時候，一般使用壽命在1～2年，如果溫度超過設計范圍，使用壽命zui多半年。因此，閥板必須采用焊高強度龜甲網，澆注具有高溫結構強度高、高溫蠕變率低、熱膨脹小、抗化學侵蝕性強、抗熱震等優點的澆注料，經過高溫烘烤處理后才具有較強的抗高溫和耐磨特性，延長使用壽命。可以通過加長閥軸并在執行器和閥門連桿之間焊上一塊薄鋼板來做好執行器的防熱輻射工作。
        閥門選型：
        結構形式：百葉式；
        連接形式：對焊、法蘭；
        泄漏率：1.5%～2%；
        適合介質壓力：0.1MPa；
        閥體材質：20號鍋爐鋼襯隔熱材料和耐高溫耐磨澆注料；
        閥板材質：≤450℃時用20號鍋爐鋼襯耐高溫耐磨澆注料，≥600℃時用304不銹鋼襯耐高溫耐磨澆注料；
        閥軸材質：2Cr13、304不銹鋼。
        管道有內襯澆注料的，需要向閥門廠家注明澆注料的厚度，以免閥門裝上后閥板碰到管道的澆注料而打不開。閥門的閥體應該打上和管道同樣厚度的保溫層和耐磨澆注料，這樣做的好處是氣流不會產生紊流，避免廢氣對閥體和閥板產生更大的沖刷，保溫層和耐磨澆注料使閥體受熱溫度大大降低。
        2）旁路閥與冷風閥
        旁路閥設在篦冷機尾部到電除塵器之間，冷風閥設在沉降室前用于進冷風。窯頭余風溫度波動較大（180～500℃），波動周期短，旁路調節閥頻繁動作，當窯頭產汽量太大時，過熱蒸汽溫度下降，開啟旁路調節閥，以減少入窯頭鍋爐的煙氣量，保證系統穩定。AQC爐旁路廢氣雖然溫度不高，但閥板受到熟料粉塵的沖刷與磨損后泄漏率增大，嚴重時閥板產生脫落，造成系統漏風嚴重，導致AQC爐蒸發量降低。當進口煙溫過高，通過冷風閥給沉降室加冷風，該閥不會出現磨損的情況，但泄漏率大，會降低煙氣的品質。因此，這兩個閥門要求密封性能比較好。
        閥門選型：
        結構形式：單板式、百葉式；
        連接形式：對焊、法蘭；
        泄漏率：單板式1%，百葉式1.5%～2%；
        適合介質壓力：0.1MPa；
        使用溫度：≤450℃；
        閥體材質：20號鍋爐鋼；
        閥板材質：16Mn；
        閥軸材質：2Cr13。
        建議采用單板式閥板（百葉式泄漏率高），并提高加工精度，把泄漏率控制在1%以內，旁路閥要加強耐磨耐腐蝕性能，減少鍋爐運行時旁路的漏風量。
        3）出口閥
        出口閥設在爐與電除塵器之間，此處廢氣溫度一般在360℃以下，溫度波動較小，粉塵磨損也較弱，閥門啟閉動作少。一般情況下是在開啟狀態，當AQC爐檢修時，才把閥門關閉。該閥要求關閉時的密封性能好，以保證鍋爐檢修和人員安全。
        閥門選型：
        結構形式：插板式；
        連接形式：對焊、法蘭；
        泄漏率：≤0.5%；
        適合介質壓力：0.1MPa；
        使用溫度：330~450℃；
        閥體材質：20號鍋爐鋼；
        閥板材質：16Mn；
        閥軸材質：2Cr13。
        該閥設計為插板閥結構，傳動裝置采用鏈輪式，避免了因閥體積灰導致的閥門啟閉時閥板變形、閥桿彎曲或燒壞電動執行機構的故障。需要注意的是在沉降室到拉鏈機之間應設置一套手動插板閥和剛性葉輪給料機，以清除鍋爐停止運行期間所積累的大量粉塵。這里的溫度zui高可達到450℃，所以葉輪給料機閥體和電動機連接方式采用聯軸器連接。為防止料倉落入異物卡阻卸料器葉輪，燒損電動機，采用干式過載保護離合器，代替了產品中的安全銷，同時在葉輪上方的殼體加裝了檢查孔，閥軸加長，軸承外置，增設加油孔，從而減少因*、高溫產生的故障。
        4）過熱器閥門
        過熱器閥門一般設置在篦冷機前端到過熱器之間，此處廢氣溫度一般在500～650℃，含塵量30mg/m3（標態），目前設計部門增加過熱器設計的還比較少。
        該閥一般設計為百葉式，閥板材質為304不銹鋼。據用戶反應，實際上這里的溫度大多在650℃，很多時候能達到900℃。由于該閥所受煙氣溫度、腐蝕和沖刷特別嚴重，使用壽命很短。因此閥體應澆注與管道同樣厚度的隔熱材料和澆注料，確保氣流不產生紊流，閥板材質zui低也應該采用304雙面焊龜甲網澆注耐高溫耐磨高強度澆注料，確保閥門的調節性能，保證熟料生產線的正常運行。
        閥門選型：
        結構形式：百葉式；
        連接形式：對焊、法蘭；
        泄漏率：1.5%～2%；
        適合介質壓力：0.1MPa；
        使用溫度：450~650℃；
        閥體材質：20號鍋爐鋼襯隔熱材料和耐高溫耐磨澆注料；
        閥板材質：304不銹鋼襯耐高溫耐磨澆注料；
        閥軸材質：304不銹鋼。
        1.2 SP爐閥門
        進口閥設置在預熱器與爐之間，出口閥設置在爐出口至增濕塔之間，旁路閥設置在預熱器和高溫風機之間，由于窯尾廢氣溫度比較穩定，而且廢氣中的生料粉塵對閥門磨損很小，關鍵是要確保閥軸能長期使用不生銹，調節靈活，閥板不產生變形卡死。
        閥門選型：
        結構形式：單板式、百葉式；
        連接形式：對焊、法蘭；
        泄漏率：單板式1%，百葉式1.5%～2%；
        適合介質壓力：0.1MPa；
        使用溫度：330～450℃；
        閥體材質：20號鍋爐鋼；
        閥板材質：16Mn；
        閥軸材質：2Cr13。
        進口閥平時都是開的，泄漏率的大小并不引起注意。當SP爐停爐檢修的時候，進口閥就起著切斷煙氣的作用，保證SP爐的正常維修。有時會出現設置不當造成進口閥門因積灰而打不開或關不上的現象，進而影響水泥窯及電站的正常生產運行、調整和檢修。    
        旁路閥容易積灰，因此把該閥設計為傾斜式（傾斜角度為45°）結構。為防止檢修時漏風，要求閥門關閉時密封性能好。
        SP爐的啟停和入爐煙氣量的調節涉及到窯系統工況的波動和窯尾高溫風機電流的波動。SP爐啟停操作和風量調節時，原則上只要保持C1出口壓力和溫度不變，就不會影響窯系統的穩定。實現這一原則的重要手段是SP爐進出口擋板、旁路擋板及窯尾高溫風機液力偶合器三者的協調操作。因此，SP爐閥門要確保閥體閥板有足夠的機械性能，加大閥體和閥板的厚度，葉片之間采用304不銹鋼做搭接密封，以達到良好的密封性能。

• 高溫煙道閥門安裝注意事項

        1）管道法蘭接口的嚴密性。由于管道法蘭直徑都比較大，現場制作平整度低，法蘭連接面接觸不實。密封填料在負壓風抽吸下，局部填料損壞，接口出現縫隙產生漏風。施工中要注意密封材料的安裝。特別是窯尾由于負壓大，密閉性能差會導致大量冷空氣漏入，引起風溫下降，影響水泥窯的正常運行。
        2）旁路閥門需調節好葉片角度，調整閥板。若調整不一致，關閉后，個別閥板沒能合嚴，會有縫隙造成漏風。
        3）加焊梅花筋。煙氣管道壁較薄，容易變形，因此在閥門兩端管道內大約閥門三分之二口徑的管道里加焊梅花筋，加強管道的機械性能，避免因管道變形，導致閥門閥板打不開。
        4）及時清理閥門內腔和兩邊管道內雜物和鋼筋，以免影響閥門的正常啟閉。安裝閥門時，為了使吊裝時閥板不會晃動，用鋼筋把閥板焊接固定，閥門裝好后，若忘了拆除焊接的鋼筋，調試時會發現閥板不能打開。
        5）執行器需調整好零度與滿度，否則機械限位與電器限位的不一致會導致執行器的作用力將執行器與閥門連桿扭彎，使底座和軸承座斷裂。