粟德

（宣達(dá)實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，浙江 溫州 325105）

1 概述

現(xiàn)有的煙氣蝶閥經(jīng)常由于在高溫的原因出現(xiàn)填料煙氣泄漏、由于含塵、含易結(jié)垢的煙塵進(jìn)入閥桿與軸套函內(nèi)導(dǎo)致閥桿與軸套，閥桿與軸套函，閥桿與閥桿孔的大量結(jié)垢、板結(jié)現(xiàn)象，使得閥桿在一段時(shí)間后就無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)了，導(dǎo)致閥門(mén)無(wú)法開(kāi)關(guān)、閥門(mén)失效、工廠無(wú)法正常運(yùn)行的停工停產(chǎn)的情況。還有現(xiàn)有的煙氣蝶閥很難使用到超過(guò)600℃以上的高溫，因?yàn)殚y桿填料都是要使用石墨材質(zhì)，石墨超過(guò)600℃容易高溫氧化，所以超高溫蝶閥的閥桿動(dòng)密封也是一個(gè)行業(yè)技術(shù)難題。也經(jīng)常出現(xiàn)閥門(mén)在高溫下無(wú)法開(kāi)關(guān)導(dǎo)致工廠停產(chǎn)，停產(chǎn)后溫度降低了后閥門(mén)又能靈活開(kāi)關(guān)了，這些在超高溫閥門(mén)上經(jīng)常出現(xiàn)。高溫卡阻，軸端結(jié)垢卡死打不開(kāi)關(guān)不了，高溫導(dǎo)致填料密封泄漏問(wèn)題。這是高溫?zé)煔獾y的一個(gè)普遍問(wèn)題，一直行業(yè)內(nèi)都沒(méi)有很好的解決。為了解決行業(yè)難題，針對(duì)高溫?zé)煔獾y的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其更好地滿足工況條件及操作要求。該閥并獲得了國(guó)家專利，專利號(hào)：ZL 2019221704347。優(yōu)化后的高溫?zé)煔獾y能夠使用到超過(guò)溫度1000℃不卡阻，開(kāi)關(guān)靈活，通過(guò)上軸、下軸端的彈性金屬密封圈可以將高溫?zé)煔夂蜔焿m或細(xì)小顆粒隔離到軸與軸套之外，防止結(jié)垢或板結(jié)后卡死閥軸而打不開(kāi)。另外，由于超高溫閥門(mén)的溫度變化區(qū)間大，部件的膨脹也大，容易出現(xiàn)膨脹不均導(dǎo)致閥軸卡死，閥的軸向限位采取了柔性可調(diào)限位。填料密封也容易在超高溫下失效，所以采用了雙重的閥桿密封，首先，是前端的彈性金屬組合密封，后端散熱后的填料密封，后端填料密封要在前端彈性金屬密封失效后才開(kāi)始工作。耐高溫的柔性閥桿結(jié)構(gòu)防止閥桿在超高溫下不均勻膨脹或收縮進(jìn)行軸向補(bǔ)償，防止閥桿在軸向被卡死開(kāi)關(guān)不動(dòng)。

2 設(shè)計(jì)參數(shù)

閥體材質(zhì)：不銹鋼+重質(zhì)耐火材料/輕質(zhì)耐火材料。

內(nèi)件材料：310S。

介質(zhì)：高溫?zé)煔狻?/p>

最高允許溫度：1000℃。

連接方式：對(duì)焊連接。

傳動(dòng)方式：電動(dòng)，蝸輪，氣動(dòng)，液動(dòng)等。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及特點(diǎn)

超高溫?zé)煔獾y的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示，閥體是由通過(guò)Y型釘和龜甲網(wǎng)等內(nèi)襯重質(zhì)耐火材料、輕質(zhì)耐火材料，閥板，閥桿是由310S特種合金制作，采用上、下閥桿結(jié)構(gòu)，閥桿密封采用遠(yuǎn)離閥體的上下支撐結(jié)構(gòu)，密封采用可靠的彈性金屬密封與遠(yuǎn)離熱源的填料密封相結(jié)合，結(jié)構(gòu)上充分考慮熱變形和熱膨脹對(duì)開(kāi)關(guān)靈活性的影響，充分考慮煙氣的特殊性對(duì)軸套孔的影響進(jìn)行特殊結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，產(chǎn)品通過(guò)長(zhǎng)期的使用，已經(jīng)解決了目前行業(yè)內(nèi)存在的問(wèn)題。

圖1

3.1 閥體

閥體采用鋼板卷制成筒體，外加加強(qiáng)圈和加強(qiáng)筋，防止閥體高溫變形導(dǎo)致通道不圓使閥板被卡阻，閥體內(nèi)部通過(guò)Y型釘、龜甲網(wǎng)和擋板等的組合運(yùn)用，再通過(guò)特殊工藝襯耐火材料，可以保證在超高溫的情況下，閥體的有足夠的強(qiáng)度而不變形，超高溫下襯里耐高溫耐火層不開(kāi)裂、不脫落且高硬度。

3.2 耐高溫閥桿密封結(jié)構(gòu)

由于超高溫工況，一般溫度超過(guò)600℃的情況，容易出現(xiàn)閥桿填料在高溫下失效，出現(xiàn)泄漏高溫?zé)煔獾那闆r，長(zhǎng)期使用后，軸套內(nèi)板結(jié)、結(jié)垢導(dǎo)致出現(xiàn)打不開(kāi)和關(guān)不上的情況，整個(gè)閥門(mén)失效導(dǎo)致整個(gè)工廠停工停產(chǎn)。針對(duì)高溫情況，設(shè)置加高加長(zhǎng)的填料函，中間用軸套、隔環(huán)等，并在外面加裝散熱片，保證填料底部溫度低于600℃，填料的高溫問(wèn)題解決了，但是，這種情況含塵或細(xì)小顆粒煙氣會(huì)進(jìn)入軸套間導(dǎo)致結(jié)垢，所以在前端設(shè)置了耐高溫的雙金屬?gòu)椥悦芊馊?。彈性密封圈與軸套函底面之間是有金屬面的貼合密封，其密封力由填料壓蓋提供，填料壓蓋在帶有彈性墊片的螺母預(yù)緊下傳遞到填料壓蓋，再傳遞到填料、隔環(huán)以及填料墊，填料墊與碟形彈簧設(shè)計(jì)有彈性壓縮余量，已保證把足夠的預(yù)緊力傳遞到軸套，軸套緊緊地壓住彈性密封圈的平面，在軸套函的底部面與彈性密封圈的平面之間達(dá)到金屬密封的必須比壓，已形成有效的金屬密封，阻止了介質(zhì)從彈性密封圈的平面與軸套函底部的泄漏進(jìn)入軸套函及上端的填料套內(nèi)，再由于彈性密封圈的彈性面與閥桿之間的彈性動(dòng)密封，完全讓介質(zhì)無(wú)法進(jìn)入閥桿與軸套及填料等組件的縫隙里面，杜絕煙塵及易結(jié)垢介質(zhì)的縫隙板結(jié)卡死現(xiàn)象，再則，閥桿外圓與閥體內(nèi)孔圓柱面之間的縫隙是比較大而且距離很短，所以不易形成結(jié)垢卡組導(dǎo)致閥門(mén)無(wú)法開(kāi)關(guān)。

彈性密封圈與閥桿和軸套函底部之間的完全密封也有效地把高溫介質(zhì)阻斷了，高溫介質(zhì)不能進(jìn)入軸套縫隙和填料函，所以此處的溫度就會(huì)比較低，再加上軸套函外面還有散熱片，也使溫度大大地降低，所以閥門(mén)在1000℃的工況時(shí)，填料函的溫度可以完全控制在600℃以下，再則填料密封只是一個(gè)保險(xiǎn)的第二重密封，在第一道彈性密封長(zhǎng)期使用后如果出現(xiàn)微量泄漏的時(shí)候進(jìn)入縫隙的只是少量的不含粉塵的煙氣，不會(huì)結(jié)垢和板結(jié)。經(jīng)過(guò)兩次的彈性密封面后，煙氣的壓力也大大地降低了，在極低的壓力下的填料密封效果也會(huì)很好。閥體設(shè)置上支頭和下支頭，上支頭設(shè)置上閥桿的密封裝置，再連接支架、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；下支頭設(shè)置下閥桿密封裝置，再連接軸承座、軸承、組合彈簧、軸承壓蓋等的柔性閥桿機(jī)構(gòu)。

3.3 耐高溫的柔性閥桿結(jié)構(gòu)。

高溫?zé)煔獾y的口徑一般都比較大，上、下閥桿與閥板都是采用銷連接，在軸向方向形成了剛性連接，一般直線長(zhǎng)度都達(dá)兩三米，在溫度變化近1000℃的情況下，膨脹和收縮量都很大，其部件不同部位也有不同的溫度，特別是閥桿與閥板的組合變化很大。所以設(shè)置一個(gè)柔性閥桿組合件特別重要，其結(jié)構(gòu)包括下閥桿、軸承座、軸承、碟簧、軸套壓蓋。 閥桿下端設(shè)置安裝軸承的環(huán)槽，軸承安裝于內(nèi)，閥桿向上竄動(dòng)時(shí)，軸承座限位；向下竄動(dòng)時(shí)，下閥桿底端設(shè)置多組蝶型彈簧限位。當(dāng)各部件升溫不一致時(shí)，閥桿伸長(zhǎng)，彈簧被壓縮可以防止閥桿高溫頂死，且組合碟簧遠(yuǎn)離熱源，其彈性不受影響。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)超高溫?zé)煔獾y的軸套前端密封結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，對(duì)組合填料的巧妙運(yùn)用，對(duì)彈性金屬密封件的巧妙安裝，對(duì)閥桿底部的組合碟簧設(shè)置，對(duì)閥體耐高溫強(qiáng)度設(shè)計(jì)，對(duì)閥體耐火材料特殊襯里工藝運(yùn)用保證高溫不裂或脫落等。解決了行業(yè)內(nèi)高溫?zé)煔獾y的高溫膨脹卡死、高溫填料漏煙氣、軸套內(nèi)的結(jié)垢卡死、高溫變形卡死、高溫耐火材料裂或脫落等問(wèn)題。大大地延長(zhǎng)了該閥門(mén)的使用壽命，開(kāi)關(guān)可靠性穩(wěn)定，保證工廠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，不會(huì)因閥門(mén)問(wèn)題導(dǎo)致停工停產(chǎn)。為石油、石化、化工、冶金、制酸、礦肥、電站等行業(yè)中的高溫氣體管道、高爐配風(fēng)、鍋爐管道等管路設(shè)備提供可靠的控制設(shè)備。