余熱發(fā)電電動超高溫?zé)煹赖y

                                余熱發(fā)電電動超高溫?zé)煹赖y

                                   上海申弘閥門有限公司

之前介紹SAF2507雙相不銹鋼高壓自力式調(diào)節(jié)閥，現(xiàn)在介紹余熱發(fā)電電動超高溫?zé)煹赖y本系列高溫蝶閥采用耐溫鋼內(nèi)襯耐火材料，高使用溫度可達(dá)1150℃（采用水冷結(jié)構(gòu)設(shè)計高可使用至1300℃，瞬間高溫1400℃），采用的結(jié)構(gòu)設(shè)計，具有耐高溫，易維護(hù)，動用靈敏，性能可靠的優(yōu)點。加快實施節(jié)能減排重點工程，支持重點節(jié)能工程建設(shè)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、淘汰落后產(chǎn)能、城鎮(zhèn)污水垃圾處理、重點流域水污染治理，以及節(jié)能環(huán)保能力建設(shè)等，形成年節(jié)能能力8000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。要確保實現(xiàn)“十一五”節(jié)能減排目標(biāo)。我們國家是世界上鐵合金生產(chǎn)大國，同時也是能源非常緊缺的國家。企業(yè)間的競爭也是日益激烈，節(jié)能減排和科技創(chuàng)新是企業(yè)能夠發(fā)展的一個重要途徑。鐵合金行業(yè)是耗能大戶，因此利用余熱發(fā)電則是節(jié)能減排的有效辦法。我公司作為早致力于水泥余熱發(fā)電煙道閥門產(chǎn)品研發(fā)、制造、銷售為一體的專業(yè)化企業(yè)，在這幾年來成功為水泥、化工、鋼鐵、玻璃等行業(yè)近百條生產(chǎn)線余熱發(fā)電提供的高溫?zé)煔忾y門，為節(jié)能減排做出了貢獻(xiàn)。鐵合金余熱發(fā)電是我國新興的余熱發(fā)電項目，增強余熱發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備可靠性對于提高余熱發(fā)電運轉(zhuǎn)率和余熱回收效率至關(guān)重要，也是設(shè)計者和業(yè)主所共同關(guān)注的問題。高溫?zé)煹缽U氣閥門作為余熱發(fā)電與生產(chǎn)線連接的關(guān)鍵輔機(jī)設(shè)備之一，直接關(guān)系到整個余熱發(fā)電系統(tǒng)運行效率和可靠性，也是企業(yè)提高余熱發(fā)電效益，降低生產(chǎn)成本的有效措施。下面我從鐵合金余熱電項目中使用的高溫?zé)煹篱y門的工況特性等角度介紹,提供給大家作為煙氣閥門的選型、設(shè)計制造、安裝使用參考。



一、余熱發(fā)電電動超高溫?zé)煹赖y余熱電站高溫?zé)煹篱y門工況
二、硅鐵爐煙氣中粉塵的化學(xué)成分
粉塵種類 CaO C SiO2 Fe2O3 Al2O3 Mg0 其它 
百分比(%) 2.0 3.5 82 2 1.5 0.91 8.09

     上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥從上表可以看出硅鐵爐煙氣中粉塵的化學(xué)成分75%是硅鐵。硅鐵爐煙氣中粉塵的粒徑分布


 
粒徑μm 0～0.1 0.1～0.5 0..5～10 1～10 >10 
百分比% 11.3 61.5 14.2 8.6 2.3

       從上表可以看出煙塵中的灰塵屬飛灰，粒度較小，煙塵粒度(小于2μm  77%；2-5μm  18%； 5-10μm  3% ；大于10μm  2%)。煙氣灰塵含量8—20 g/m3。
       硅鐵爐煙氣中粉塵的化學(xué)成分75%是硅鐵，硅系鐵合金冶煉煙氣中主要粉體成分是二氧化硅微粉。而微硅粉屬于水硬性粉塵，一接觸水份便會發(fā)生化學(xué)變化形成硅酸鹽，產(chǎn)生硬化、結(jié)塊、膨脹等現(xiàn)象。同時粉塵特別細(xì)，平均料徑在0.1—0.2um之間，吸附力特別強。鐵合金礦熱爐煙氣在礦石和焦碳在電爐中冶煉時形成。它的溫度隨加料出料工藝存在波動，一般在300—700℃范圍。
二、高溫?zé)煹篱y門的設(shè)計選型
       根據(jù)鐵合金煙氣的工況條件，一般閥門容易產(chǎn)生卡死熱變形、閥門閥板和管壁粉塵粘結(jié)及管道灰堵，導(dǎo)致閥門不能正常啟閉，影響系統(tǒng)的正常運行。因此，我們針對鐵合金發(fā)電的特點進(jìn)行設(shè)計煙氣閥門。
      煙道蝶閥主要用于煙氣的切斷或調(diào)節(jié)介質(zhì)目的，當(dāng)該閥作為調(diào)節(jié)使用的煙道蝶閥在選型時應(yīng)該滿足一下條件；從蝶閥的結(jié)構(gòu)特點可知：在開啟角小于10°時，由于閥板由一定厚度，其流通截面的變化幾乎等于零；開啟角大于70°時，由于閥的轂部(即軸和軸套)由一定厚度，其相對流量的變化很小，已起不到多少調(diào)節(jié)的作用了；在開啟角達(dá)到73°時，其旋轉(zhuǎn)的作用力矩達(dá)到大值，甚至使閥顫動而不能穩(wěn)定，所以，一般都以25°~70°作為蝶閥的有效工作范圍。在確定閥徑的計算中，常選用蝶閥的大流量開度為60°這是因為蝶閥的特性在60°以內(nèi)是近似等百分比特性，超過60°，特性就改變了。為了使用這一段等百分比工作特性，取大流量時蝶閥開啟角度為60°，但是，為充分利用閥的流通能力，也可以選70°為大開啟角，這樣在設(shè)備選用上比較經(jīng)濟(jì)。
     同時在選型應(yīng)該考慮小的流量不能小于20°~25°，這樣這樣選取閥徑可以保留一定的工況生產(chǎn)的需要，以滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要。
     在考慮閥門的使用溫度時，應(yīng)該要充分考慮瞬間的溫度對閥門的閥門材質(zhì)的影響，同時要充分考慮瞬間的具體時間概念，在條件允許的情況下應(yīng)該要高于使用溫度150°作為對閥門的使用溫度要求。確保閥門在高溫情況下的塑性變形不會對閥門的影響。
     蝶閥計算當(dāng)量截面法，(當(dāng)量截面法的計算公式)


     在一定條件(壓力、溫度、密度和壓降)之下，流過閥門的流量與閥的開啟截面積成正比。如算出在大流量下，閥可能的大開啟截面，就可求得應(yīng)選的閥徑。這個方法稱為：“當(dāng)量截面法”。
當(dāng)量截面法的實用流量公式從閥徑計算的基本公式推導(dǎo)而得。又
 D的單位由(m)換成(cm)，的單位由()換成()則得
式中     ——容積流量
         ——流束膨脹系數(shù)
        ——蝶閥閥板直徑，
       ——閥兩端的壓降，
        ——介質(zhì)密度，
        系數(shù)——
變換公式(2)可得
              (3)
式中叫做閥板直徑為D的蝶閥在一起開啟下“當(dāng)量截面”其中為流量系數(shù)，m為相對流通截面，求的值，在一定開啟角下，就可決定需用的閥徑D。

GcD941W高溫?zé)煹赖y應(yīng)用范圍：

本系列高溫蝶閥廣泛應(yīng)用建材，冶金，鋼鐵，玻璃，水泥，環(huán)保，余熱發(fā)電等行業(yè)，與蝸輪，電動，氣動等執(zhí)行機(jī)構(gòu)組合成工業(yè)自控系統(tǒng)中高性能執(zhí)行單元，接受不同控制的電（氣）信號對管道中的高溫氣體介質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)或切斷。

GcD941W高溫?zé)煹赖y執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：

產(chǎn)品型號：GcD941W-6

結(jié)構(gòu)長度：GB12221-2005

法蘭尺寸：GB/T 9115.7-1988

注：法蘭尺寸及結(jié)構(gòu)長度可按用戶要求制造。

GcD941W高溫?zé)煹赖y主要性能參數(shù)：

公稱壓力	0.6MPa
殼體試驗壓力	0.15MPa
適用溫度	450℃～650℃，650℃～1150℃，1150℃～1300℃
適用介質(zhì)	高溫氣體，含塵氣體
泄漏率	普通型≤3% 是，低泄漏型≤1.5%
閥體	Q235-A,0Cr18Ni9,OCr25Ni20
閥板	0Cr18Ni9,OCr25Ni20,GH3037
閥軸	0Cr18Ni9,OCr25Ni20,GH3037
填料	高溫柔性石墨+因科乃爾
內(nèi)襯	耐火材料



GcD941W高溫?zé)煹赖y電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)參數(shù)：

閥門啟閉速度	DKJ	25秒/90°
	DMR	35.7秒/90°
輸入信息（直流）		Ⅱ型0-10mAⅢ型4-20mA
輸出通道		3個
輸入電阻		Ⅱ型200ΩⅢ型250Ω
電源電壓	DKJ	單相220V/50Hz
	DMR	三相380V/50Hz
介質(zhì)流速		≤25m/s

GcD941W高溫?zé)煹赖y結(jié)構(gòu)圖：



煙道蝶閥的設(shè)計：
       高溫?zé)煔忾y門與其它煙氣閥門不同，其閥的結(jié)構(gòu)及閥內(nèi)件有很大的差異，如導(dǎo)向間隙、閥板轉(zhuǎn)動間隙軸承方式等。除了從設(shè)計制造方面控制外，還要針對高溫條件下的各種物理性能、機(jī)械性能發(fā)生變化，分析材料的機(jī)械性熱脹冷縮、材質(zhì)在高溫情況下的不同變形等對閥門使用性能的影響。高溫?zé)煔忾y門主要起截流或調(diào)節(jié)流量的作用, 特別是大口徑閥門, 工況條件影響閥門的變形因素較多且變形量不易控制, 所以結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮環(huán)境因素的影響。根據(jù)上述介紹的使用工況條件，由于煙氣中的微硅粉屬于水硬性粉塵，一接觸水份便會發(fā)生化學(xué)變化形成硅酸鹽，產(chǎn)生硬化、結(jié)塊、膨脹等現(xiàn)象，粉塵特別細(xì)。由于粉塵對閥門的使用影響是非常大，它容易產(chǎn)生閥門閥板和管壁粉塵粘結(jié)造成閥板卡死，粉塵容易進(jìn)入閥軸和滑動軸承之間，使之卡死閥軸，導(dǎo)致閥門不能正常啟閉影響系統(tǒng)的正常運行。因此，在該場合使用的煙道閥門不同于一般火電廠風(fēng)門和除塵系統(tǒng)上使用的閥門，它們主要是風(fēng)量的調(diào)節(jié)，不存在閥板高溫變形和粉塵吸附等問題，材質(zhì)一般采用Q235鋼板焊接，而且厚度很薄，大多在6mm一下，泄漏率要求也不高。 隨著國家節(jié)能產(chǎn)業(yè)政策的落實，水泥窯余熱發(fā)電建設(shè)如火如荼，水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)高溫?zé)煹篱y門也不斷為適應(yīng)水泥窯發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步而得到長足發(fā)展。



    水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)高溫?zé)煹篱y門不同于一般火電廠風(fēng)閥，火電廠風(fēng)閥一般在室內(nèi)安裝，工作介質(zhì)一般是潔凈的空氣，閥門的作用主要是風(fēng)量的調(diào)節(jié)，不存在閥板高溫變形和粉塵磨損的問題閥門，材質(zhì)一般采用Q235鋼板焊接，而且厚度很薄，大多在6mm一下，泄漏率要求比較高。水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)煙氣溫度高（350～450℃），并含有大量粉塵、速度高、負(fù)壓大，特別是窯尾含塵量達(dá)到80mg以上、負(fù)壓7000Pa。如在余熱發(fā)電也同樣采用此閥門，勢必造成閥板變形，出現(xiàn)閥板卡死，旁路泄漏大，浪費了大量廢氣資源，流量無法調(diào)節(jié)。


    鐵合金余熱發(fā)電系統(tǒng)煙氣溫度高(300—900℃)，并含有大量粉塵，如在余熱發(fā)電也同樣采用此閥門，勢必造成閥板變形，出現(xiàn)閥板卡死，旁路泄漏大，浪費了大量廢氣資源，同時無法調(diào)節(jié)進(jìn)余熱鍋爐的煙氣量。因此閥板在設(shè)計是要充分考慮機(jī)械強度，我們閥板厚度一般設(shè)計在15mm(口徑大時加厚)，保證閥板不受高溫產(chǎn)生變形。采用徑向密封應(yīng)用過程中受溫度影響易產(chǎn)生熱卡阻，影響閥門的啟閉；通常無密封圈的通徑密封結(jié)構(gòu)，在受熱變形或管道稍微積灰的情況下不能啟閉。因此，在高溫?zé)煔忾y門中應(yīng)設(shè)計閥體有密封圈結(jié)構(gòu)。蝶板外徑可以小于閥體通徑，在閥體對應(yīng)兩側(cè)加副密封，以減少閥門的泄漏率，同時即使閥門內(nèi)腔管壁有粘結(jié)也能方便開啟。閥體外部和閥板設(shè)置合適的加強筋，增加閥門的機(jī)械強度，保證閥門受熱不變形。同時在葉片與葉片之間設(shè)置密封條，使閥門的泄漏率得到有效的控制。特別是旁路閥漏風(fēng)對發(fā)電量影響很大，旁路閥門泄漏率大了，降低煙氣的品質(zhì)，造成余熱爐出力不足，降低了發(fā)電量。當(dāng)鍋爐故障維修時，打開旁路閥關(guān)閉進(jìn)口閥，進(jìn)口閥主要性能是切斷性能，關(guān)閉時的密封性能好，切斷該閥后，檢修不受影響，才能而且保證檢修的安全性。所以，在閥門設(shè)計和制造過程中要根據(jù)不同使用位置不同的工況確定的閥門的主要功能，保證其滿足現(xiàn)場運行的需要。同時我們在閥門閥體適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置吹灰口，運行一段時間后，可以接入壓縮空氣，把吸附在閥板和管壁粉塵吹落。


除以上說說的，高溫?zé)煔忾y門還必須注意以下的幾個問題：
1、閥軸端結(jié)構(gòu)采用具有隔熱和密封效果優(yōu)良的外置式支撐結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)閥門二軸端先密封后支撐，便于調(diào)節(jié)的功能，不會產(chǎn)生軸端卡阻。在直連式或曲柄連桿機(jī)構(gòu)與傳動機(jī)構(gòu)連接時，加長閥軸長度，加裝隔熱套，能有效遠(yuǎn)離高溫環(huán)境對傳動裝置的影響，保證閥門的正常工作。
2、煙氣溫度隨加料出料工藝存在波動，一般在300—900℃范圍。因此它對閥門的要強度有則嚴(yán)格的要求，防止金屬材料在高溫塑性變形積累和蠕變。因此閥板的厚度和焊接結(jié)構(gòu)都是非常重要的，
3、控制閥門動作的電動執(zhí)行器不易采用直接連接方式，應(yīng)該采用閥軸上的曲柄和電動執(zhí)行器上的曲柄再通過連桿帶動閥門旋轉(zhuǎn)，這樣可以方便檢修同時能降低閥體對電動執(zhí)行器的熱傳遞。
4、硅系鐵合金冶煉煙氣中粉塵特別細(xì)，吸附力強，為了解決煙氣中的粉塵對閥門的使用影響，因此我們在閥門閥體適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置吹灰口，運行一段時間后，可以接入壓縮空氣，把吸附在閥板和管壁粉塵吹落。同時要求安裝時應(yīng)在閥門開啟端或閥門連接轉(zhuǎn)角處設(shè)計封閉型漏斗，當(dāng)管道積灰嚴(yán)重的情況下，打開卸灰口，卸掉積壓在管道的灰塵，然后再開啟閥門，這樣既保護(hù)了執(zhí)行機(jī)構(gòu)不因為閥門積灰產(chǎn)生過力矩或燒壞電機(jī)，使閥門正常運行。


三、安裝煙道閥門時必須要注意一下事項
1、閥軸必須要在水平位置，或則會使閥板單邊位移，使閥板和閥體卡死。
2、由于管道一般強度比較差，在溫度的變化，產(chǎn)生變形，而管道變形不影響使用，但管道的變形會拉動閥體的變形，產(chǎn)生閥門變形而卡死，以此建議在閥門的周圍管道上增加加強圈，減少管道的變形對閥門的影響。
3、在高溫管道上安裝高溫蝶閥時，由于電動執(zhí)行器對環(huán)境溫度有一點的要求，溫度直接影響電動執(zhí)行器的使用壽命，對電動執(zhí)行器來說，它的溫度來自3方面1是環(huán)境溫度，2是熱傳遞，3是熱輻射，由于環(huán)境溫度沒有辦法解決，但熱傳遞我們一般在閥門設(shè)計的時候應(yīng)該給與充分的考慮，但熱輻射，是管道的保溫效果比較差造成，以此我們建議在電動執(zhí)行器和管道之間增加隔熱板，充分利用空氣的來隔熱，效果是非常明顯的，也是有效的辦法。
4、對水平管道上安裝閥門時，同時閥門旁邊的管道允許的情況下，建議在管道下方開一個人孔，便于開孔清理粉塵。
5、由于煙氣管道壁厚薄，容易變形，因此在閥門兩端管道內(nèi)大約閥門三分之一多口徑的管道里加焊梅花筋，加強管道的機(jī)械性能，避免因管道變形，導(dǎo)致閥門閥板打不開。
6、定期除灰以防止灰塵堆積過多，便于閥板的轉(zhuǎn)動。
7、閥門安裝好了應(yīng)該檢查閥門內(nèi)腔和兩邊管道內(nèi)是否有雜物或焊渣和鋼筋，發(fā)現(xiàn)及時清理，以免影響閥門的正常啟閉。     



     平時有發(fā)現(xiàn)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，可把閥門裝好了，忘了拆除焊接的鋼 筋，等到調(diào)試時才發(fā)現(xiàn)閥板不能打開。
      鐵合金余熱發(fā)電系統(tǒng)用高溫?zé)煔忾y門作為電站系統(tǒng)的輔機(jī)設(shè)備，在數(shù)量上、價值上雖然很小，但對余熱發(fā)電系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運行至關(guān)重要，其發(fā)揮的作用不是其數(shù)量或價值比例所決定的。鑒于此，用戶需就鐵合金余熱發(fā)電工藝設(shè)計特點進(jìn)行正確選型。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：不銹鋼籃式過濾器過柴油應(yīng)用