一種新型高溫?zé)煹勒{(diào)節(jié)裝置的研制和應(yīng)用
高溫?zé)煹?a target="_blank" href="http://smsksx.com/valve/butterfly-valve/">蝶閥是爐膛壓力調(diào)節(jié)裝置。在閥體內(nèi)設(shè)有帶子口的保溫內(nèi)襯，閥板可以和保溫內(nèi)襯的子口貼緊，密封嚴(yán);閥桿軸承與高溫?zé)煔庵g有保溫內(nèi)襯隔絕，閥體和軸承的溫度較低，壽命長;裝配有軸承的閥桿帶動閥板轉(zhuǎn)動，閥板旋轉(zhuǎn)靈活。選用優(yōu)質(zhì)耐火材料生產(chǎn)的保溫內(nèi)襯和優(yōu)質(zhì)耐熱鋼生產(chǎn)的閥桿、閥板，可以在1100℃的高溫?zé)煔庀麻L期使用。配以電動執(zhí)行器可以自動調(diào)節(jié)爐壓。
一臺裝備優(yōu)良、技術(shù)先進(jìn)的燃?xì)夤I(yè)爐，在自動控制系統(tǒng)中必須配備爐溫自動控制、空燃比自動控制和爐膛壓力自動控制三個基本功能。
但是人們對爐溫自動控制和空燃比自動控制比較重視。而對爐膛壓力自動控制缺乏足夠的認(rèn)識，或雖然認(rèn)識到爐壓的重要性，而由于煙道閥(煙道閘板)不好調(diào)節(jié)而無能為力。
筆者在研究、設(shè)計(jì)公安部天津消防研究所構(gòu)件耐火性能實(shí)驗(yàn)爐項(xiàng)目時(shí)，由于建筑構(gòu)件的耐火性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)除對實(shí)驗(yàn)爐的爐溫有特殊的要求外，還對試件在試驗(yàn)時(shí)的爐膛壓力有嚴(yán)格的要求。筆者應(yīng)用了新材料、新技術(shù)開發(fā)了高溫?zé)煹勒{(diào)節(jié)閥，經(jīng)過多臺構(gòu)件耐火性能實(shí)驗(yàn)爐實(shí)際使用，性能良好、調(diào)節(jié)靈活、控制精度高、壽命長，運(yùn)行一年多未出過故障。該產(chǎn)品已通過專利產(chǎn)品審核。
1、煙道調(diào)節(jié)裝置現(xiàn)狀
在以天然氣、輕油為燃料的工業(yè)加熱設(shè)備中，燃料產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^煙道經(jīng)煙囪排出。為了調(diào)節(jié)爐壓，使燃料正常燃燒，達(dá)到工藝要求，給工件提供良好的加熱條件，在煙道上需安裝調(diào)節(jié)裝置。通用的調(diào)節(jié)裝置是：在地下煙道上安裝煙道閘板，煙道閘板是裸露在煙道中，煙道閘板和煙道壁之間的間隙大，密封不好，不利于爐壓調(diào)節(jié)。尤其是加熱爐群共用一個煙囪，由于煙道閘板處密封不好，會造成爐壓不穩(wěn)定;在地上煙道安裝的煙道蝶閥，閥體和閥板全部由金屬制作，為防止在高溫時(shí)金屬閥體和閥板因膨脹卡死，閥體和閥板之間也要留有較大的間隙;煙道蝶閥閥體溫度高，密封不嚴(yán)，使用壽命短。
2、煙道調(diào)節(jié)裝置的研制
為了解決煙道爐壓調(diào)節(jié)裝置處密封不嚴(yán)、閥體溫度高、使用壽命短，提高煙道閥的控制精度，改善工件加熱質(zhì)量，降低能源消耗，提高工業(yè)加熱設(shè)備的自動化水平。筆者結(jié)合公安部天津消防所實(shí)驗(yàn)爐項(xiàng)目實(shí)際，設(shè)計(jì)了一種新型高溫?zé)煹勒{(diào)節(jié)裝置——高溫?zé)煹赖y。該裝置是一種通過調(diào)節(jié)閥板的開啟度控制煙氣流量的大小，實(shí)現(xiàn)爐膛壓力調(diào)節(jié)的裝置，也是調(diào)節(jié)爐壓的關(guān)鍵部件，煙道蝶閥的優(yōu)劣直接影響工業(yè)加熱設(shè)備控制水平。
高溫?zé)煹赖y選用優(yōu)質(zhì)耐火材料的保溫內(nèi)襯和優(yōu)質(zhì)耐熱鋼的閥板，密封性好，可以在1100℃的高溫?zé)煔庀麻L期使用，配以電動執(zhí)行器可以自動調(diào)節(jié)爐壓。
2.1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
將煙道爐壓調(diào)節(jié)裝置設(shè)計(jì)為一個整體，在閥體內(nèi)設(shè)有帶有子口的保溫內(nèi)襯，調(diào)節(jié)閥關(guān)閉時(shí)閥板可以和保溫內(nèi)襯的子口貼緊，解決煙道閥的密封問題;在閥體上安裝的軸承與高溫?zé)煔庵g有保溫內(nèi)襯隔絕，閥體和軸承的溫度較低，閥板旋轉(zhuǎn)靈活，壽命長。
高溫蝶閥結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1.閥體 2.保溫內(nèi)襯 3.銷釘 4.上軸承座 5.滑動軸承 6.閥桿 7.銷釘 8.閥板 9.下軸承座 10.單向推力球軸承
圖1 高溫?zé)煹赖y結(jié)構(gòu)圖
2.2、各部分構(gòu)造及材料選擇
(1)軸承
在閥體上安裝上、下軸承座，下軸承座裝有單向推力球軸承，上軸承座裝有滑動軸承，用于和煙道連接的法蘭盤;固定保溫內(nèi)襯的銷孔，孔徑為Φ10mm，閥體厚度為400mm。閥體由耐熱鑄鐵制造。
(2)閥桿
閥桿用于帶動閥板轉(zhuǎn)動，閥桿一端和閥體的下軸承座中的單向推力球軸承裝配，閥桿另一側(cè)和閥體上軸承座中的滑動軸承裝配;在閥桿的上端有和電動執(zhí)行器裝配的接口;閥桿在閥體內(nèi)的部分固定閥板。閥桿用3Cr25Ni20或1Cr18Ni9Ti材料制造。
(3)閥板
閥板的厚度為5～12mm，兩側(cè)面各焊有3道筋板，防止高溫變形。閥板和閥桿用銷釘固定，閥板和銷釘選用3Cr25Ni20或1Cr18Ni9Ti材料制造。
(4)保溫內(nèi)襯
保溫內(nèi)襯外面為方形或圓形，和閥體用不銹鋼銷釘固定;內(nèi)面為圓形和閥板密封，保溫內(nèi)襯的內(nèi)圓帶有子口，子口的內(nèi)圓直徑小于閥板直徑50mm，子口的外圓直徑大于閥板直徑50mm，內(nèi)圓的子口從閥桿的中心分界，左右子口的方向相反。保溫內(nèi)襯由真空成型高鋁耐火纖維或耐火澆注料制成。
在高溫?zé)煹赖y關(guān)閉時(shí)，閥板和保溫內(nèi)襯內(nèi)圓的子口貼緊，阻止高溫?zé)煔馔ㄟ^，高溫?zé)煹赖y打開時(shí)，高溫?zé)煔忭樌ㄟ^。電動執(zhí)行器可以調(diào)節(jié)閥板的開啟度，控制煙氣的流量，實(shí)現(xiàn)爐壓的自動調(diào)節(jié)。
3、實(shí)際應(yīng)用
3.1、工藝流程
在消防所構(gòu)件耐火性能試驗(yàn)館每個實(shí)驗(yàn)爐后的煙道上設(shè)置由耐熱鋼制造的高溫?zé)煹赖y(旋轉(zhuǎn)式煙道閘板)，通過調(diào)節(jié)煙道閘板的開啟度，來調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)爐的爐膛壓力。
通過爐膛的壓力傳感器測到爐膛壓力信號傳至壓力調(diào)節(jié)儀表，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的爐膛壓力值再由爐膛壓力調(diào)節(jié)儀表輸出4～20mA電流信號，將調(diào)節(jié)電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動煙道閘板的轉(zhuǎn)動，使煙道閘板調(diào)至合適的位置，滿足爐膛壓力的調(diào)整，確保爐膛壓力的穩(wěn)定可靠，從而確保了爐溫的均勻性。
在閥桿的上端有和電動調(diào)節(jié)閥裝配的接口，電動調(diào)節(jié)閥可以調(diào)節(jié)閥板的開啟度，控制煙氣的流量，實(shí)現(xiàn)爐壓的自動調(diào)節(jié)。
3.2、實(shí)施方法
高溫?zé)煹赖y由閥體的法蘭盤用螺栓和煙道連接并固定。在高溫?zé)煹赖y關(guān)閉時(shí)，閥桿帶動閥板旋轉(zhuǎn)，閥板的鋼板和保溫內(nèi)襯內(nèi)圓子口的耐火纖維貼緊，阻止高溫?zé)煔馔ㄟ^，如圖2所示。
圖2 高溫?zé)煹赖yI-I剖面圖
在高溫?zé)煹赖y打開時(shí)，電動執(zhí)行器依據(jù)工藝設(shè)定的爐壓數(shù)值，根據(jù)煙氣流量的變化，接受輸入的4～20mA信號，電動執(zhí)行器帶動閥桿和閥板旋轉(zhuǎn)并開啟，電動執(zhí)行器不斷地調(diào)節(jié)閥板的開啟度，控制高溫?zé)煔獾牧髁浚瑢?shí)現(xiàn)爐壓的自動調(diào)節(jié)。
在閥體上安裝的單向推力球軸承和滑動軸承，與高溫?zé)煔庵g有保溫內(nèi)襯隔絕，間距為150mm，單向推力球軸承和滑動軸承處的溫度較低，閥桿旋轉(zhuǎn)靈活，壽命長。
4、結(jié)語
新型高溫?zé)煹勒{(diào)節(jié)裝置在公安部天津消防研究所構(gòu)件耐火性能實(shí)驗(yàn)爐上運(yùn)行可靠，爐壓調(diào)節(jié)穩(wěn)定，爐溫均勻性好。此項(xiàng)技術(shù)成果值得推廣使用。
