曾 虎

(洛陽萬基鋁鈦合金新材料有限公司,河南 新安 471800)

目前，大部分蓄熱式熔煉爐的主排煙管路只能排出燃燒產(chǎn)物的80%左右，因此還應(yīng)設(shè)有輔助排煙管路及煙閘，來排放剩余的燃燒產(chǎn)物，并設(shè)計將20%左右的爐膛煙氣作為爐壓控制回路可獨立調(diào)節(jié)的平衡點[1]。煙閘是用來調(diào)整爐壓和輔助排煙的關(guān)鍵設(shè)備，在爐子燃燒升溫時，天然氣在爐膛內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈺a(chǎn)生爐壓，當(dāng)爐壓超過設(shè)定值時，煙閘內(nèi)的閘板通過爐壓控制系統(tǒng)驅(qū)動被提升打開進(jìn)行泄壓，爐壓低于設(shè)定值時，控制系統(tǒng)驅(qū)動閘板下落關(guān)閉，從而使?fàn)t子在燃燒時爐膛內(nèi)始終保持微正壓狀態(tài)，一般爐壓控制在10Pa～20Pa，可以防止冷空氣進(jìn)入爐內(nèi)和火焰外噴[2-3]，當(dāng)停止加熱時，煙閘自動關(guān)閉。

在當(dāng)前環(huán)保形勢下，使用熔煉爐的生產(chǎn)廠家都安裝有除塵器，熔煉爐的輔助排煙管道與除塵器相連。為節(jié)約投資，除塵器大多設(shè)計為一托多模式，各熔煉爐的工作時間不可能一致，會存在有些處于燃燒升溫階段，有些處于?；鹱鳂I(yè)階段，但除塵器一直開啟運行，始終對排煙管有抽力作用，熔煉爐爐膛和輔助排煙管道是通過煙閘內(nèi)的閘板隔離的。閘板在超高溫環(huán)境中頻繁開啟和關(guān)閉，其受到高溫?zé)煔飧g和閘板通道的摩擦，容易掉塊摩擦損耗，造成閘板的隔離效果不好，在爐子燃燒升溫時，導(dǎo)致調(diào)整爐壓的精度下降，?；鹱鳂I(yè)期間，爐內(nèi)高溫會源源不斷的被除塵器抽走，導(dǎo)致天然氣耗氣量增加。另外，閘板損耗的加劇，還導(dǎo)致檢修費用增加。因此，提高煙閘內(nèi)閘板的耐用性和密封性意義重大。

1 存在問題分析

目前，常用煙閘的結(jié)構(gòu)包括風(fēng)冷機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、煙閘箱、閘板、安裝架等，驅(qū)動系統(tǒng)包括控制程序、差壓變送器、鏈條、鏈輪、氣缸及配重等。煙閘的閘板和煙閘箱主體均是用耐火材料燒結(jié)制成。其中，煙閘的閘板安裝在煙閘箱內(nèi)，結(jié)構(gòu)與煙閘箱內(nèi)部空間適配。在常規(guī)狀態(tài)下，閘板是通過鏈條來對其提升和下降的，與煙閘箱內(nèi)壁有輕微摩擦，當(dāng)煙閘安裝在輔助煙道上處于工作狀態(tài)時，熔煉爐燃燒產(chǎn)生的爐內(nèi)高壓和除塵器風(fēng)機的抽力對煙閘板有雙重作用力。在當(dāng)前煙閘的結(jié)構(gòu)條件下，閘板是通過鏈條被提升，提升的方向只能通過煙閘箱內(nèi)腔來限制，但其限制精度差，不能克服閘板受到的雙重作用力，從而導(dǎo)致閘板執(zhí)行升降動作時均受較大的摩擦力，且在高溫的工作環(huán)境中，閘板主體的耐火材料也很容易被含氯的高溫?zé)煔飧g，被腐蝕的閘板更容易被磨擦損耗，其損耗程度隨運行時間加劇。當(dāng)閘板受損后，不僅在熔煉爐工作時對爐壓的調(diào)節(jié)精度降低，甚至失去調(diào)節(jié)作用，導(dǎo)致氣耗增加，爐子升溫慢，燃燒時間長、鋁液燒損大等一系列問題。而且在熔煉爐?；鹱鳂I(yè)期間，爐內(nèi)熱量會通過煙閘箱內(nèi)通道被除塵器不斷的抽走，停爐作業(yè)時間越長，爐內(nèi)溫度下降越多，當(dāng)下一爐次開始升溫時，需要更多的燃?xì)夂牟拍苓_(dá)到工藝要求溫度。另外，煙閘箱上蓋的供冷卻風(fēng)管穿插的通孔，不論是在熔煉爐燃燒時還是在?；鹱鳂I(yè)期間均或多或少的有熱能和煙氣排出，對現(xiàn)場環(huán)境及能耗也有影響。

通過對問題的分析，我們需對煙閘結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使閘板減少摩擦并提高閘板和煙閘箱通道的密封性，還需對煙閘箱上蓋的通孔進(jìn)行密封設(shè)計。

2 煙閘的優(yōu)化設(shè)計

針對問題，我們對現(xiàn)有煙閘結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，通過加裝升降導(dǎo)向裝置，對煙閘板的升降角度進(jìn)行限制，可最大限度的減少閘板和煙閘箱內(nèi)壁摩擦造成損壞；通過改變煙閘板和與之適配的煙閘箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使熔煉爐停火作業(yè)時，閘板和煙閘箱密封更加嚴(yán)密，并對閘板冷卻風(fēng)管和煙閘箱上蓋之間加裝密封，來進(jìn)一步減少熱量散失。

2.1升降導(dǎo)向裝置設(shè)計[4]

升降導(dǎo)向裝置包括直線滑軌、滑塊和連接板，直線滑軌設(shè)置兩根，對稱安裝在煙閘的安裝架兩內(nèi)側(cè)，直線滑軌通過內(nèi)六角螺栓與安裝架兩側(cè)支撐固定連接，便于拆卸檢修；兩直線滑軌上均設(shè)有能沿相應(yīng)直線滑軌滑動的滑塊，兩滑塊分別與連接板的兩端通過螺栓可拆卸固定連接；煙閘的閘板上冷卻風(fēng)管穿過連接板的中部并與連接板固定連接。安裝結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1-安裝架；2-直線滑軌；3-滑塊；4-連接板；5-冷卻風(fēng)管；6-閘板；7-配重塊；8-導(dǎo)向護(hù)罩；9-氣缸；10-煙閘箱圖1 導(dǎo)向裝置安裝結(jié)構(gòu)Fig.1 Installation structure of guide device

滑塊安裝在連接板上后和閘板形成一體結(jié)構(gòu)，通過滑塊和直線滑軌緊密配合，不僅可以克服閘板所受雙重作用力的影響，避免或減少閘板與煙閘箱內(nèi)壁摩擦，而且可以使閘板的升降更為平穩(wěn)，使其調(diào)整爐壓的精度更加精準(zhǔn)，導(dǎo)向裝置均方便拆卸，能為檢修提供便利。

2.2 結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

常規(guī)煙閘的閘板主體是有耐火材料制成的方型結(jié)構(gòu)，煙閘箱內(nèi)部通道與之適配，為了能使閘板升降靈活，煙閘箱內(nèi)部的閘板通道尺寸大于閘板的尺寸。當(dāng)熔煉爐?；鹱鳂I(yè)時，即使閘板不受損，爐內(nèi)熱量也會通過閘板兩邊部面被除塵器少量抽走，當(dāng)閘板的兩邊部面和底面受損時，熱量散失更為嚴(yán)重。為了提高密封性，我們利用自重密封原理對閘板和閘板通道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，把閘板耐火材料部分兩邊部面設(shè)計為楔形，閘板通道形狀與之適配，此設(shè)計不影響閘板的升降，在煙閘關(guān)閉時，閘板兩邊部面可以與煙閘箱內(nèi)閘板通道內(nèi)壁楔形貼合，從而提高其密封性能；把之前閘板上的固定連接冷卻風(fēng)管的固定板去除，加裝連接板，連接板和冷卻風(fēng)管固定連接，連接板兩邊部和滑塊可拆卸連接后，冷卻風(fēng)管、連接板、滑塊和閘板主體就形成一體結(jié)構(gòu)。新型閘板結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1-連接板；2-冷卻風(fēng)管；3-楔形面圖2 新型閘板Fig.2 New damper gate

新型閘板把邊部面與底面的角度從90°改為80°～85°，煙閘箱內(nèi)閘板通道與閘板接觸面也改進(jìn)角度與閘板邊部面適配，改進(jìn)后仍能對輔助排煙通道進(jìn)行有效阻斷，并且當(dāng)煙閘關(guān)閉時，通過面接觸使密封效果增強，解決了之前間隙大、熱量散失大的問題。

2.3 加裝密封

常規(guī)煙閘箱的上部設(shè)計有箱蓋，箱蓋與煙閘箱由螺栓固定連接，箱蓋上有用于冷卻風(fēng)管活動穿插的通孔，通孔直徑大于閘板冷卻風(fēng)管的直徑。為減少爐內(nèi)熱量從通孔散失，我們在連接板上冷卻風(fēng)管的通孔下部焊接密封固定套，當(dāng)冷卻風(fēng)管和連接板固定連接后， 固定套和冷卻風(fēng)管之間就形成環(huán)形腔。 環(huán)形腔內(nèi)裝入耐高溫密封繩，固定套內(nèi)有倒牙，可對密封起到固定作用，固定套和密封繩的高度以煙閘關(guān)閉時，耐高溫密封繩剛好壓到通孔四周，并且不影響閘板楔形面和煙閘箱內(nèi)對應(yīng)面的壓緊，從而起到減少熱量從通孔散失的作用(圖3)。耐高溫密封繩需定期更換，以便始終保持其密封效果。

1-連接板；2-滑塊螺栓孔；3-密封固定套；4-冷卻風(fēng)管通孔圖3 連接板結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Structure diagram of connection plate

通過以上優(yōu)化設(shè)計，煙閘工作時閘板在鏈條的帶動下只沿滑軌方向平穩(wěn)的上下滑動；通過閘板楔形面及箱內(nèi)適配面的設(shè)計，實現(xiàn)了楔形貼合，消除了閘板側(cè)面間隙；通過在連接板下面設(shè)計固定套并加裝密封，可很好的對煙閘箱蓋上的通孔進(jìn)行密封。通過對煙閘的整體創(chuàng)新設(shè)計， 可實現(xiàn)減少爐內(nèi)熱量散失， 提高爐壓控制精度，降低燃?xì)庀?，延長閘板使用壽命的目的。

3 結(jié)語

通過對當(dāng)前蓄熱式熔煉爐輔助排煙煙閘存在的問題進(jìn)行分析，結(jié)合生產(chǎn)實踐，運用創(chuàng)新思維，給煙閘閘板升降設(shè)計了升降導(dǎo)向裝置，對閘板和煙閘箱的形狀進(jìn)行微改，對煙閘上的冷卻風(fēng)管通孔加裝了密封，從而解決了存在的問題；并且煙閘的優(yōu)化設(shè)計方案具有投資少，適用性強，經(jīng)濟效益好的特點，對同類企業(yè)有較好的參考價值。