双蓄热式加热炉换向阀应用优化

第３７卷第６期　２０１７年１２月　江　西　冶　金　Ｖｏ１．３７，Ｎｏ．６　Ｄｅｅｅｍｂｅｒ　２０１７　ＪＩＡＮＧＸＩ　ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ　文章编号：１００６－２７７７（２０１７）０６－００３５－０３　双蓄热式加热炉换向阀应用优化　廖达清，马文彬　（新余钢铁集团有限公司，江西新余３３８００１）　摘　要：　针对新钢高速棒材生产线双蓄热式加热炉换向阀在使用中出现的侧阀板密封圈损坏、换向阀阀杆与箱　体间漏煤气、阀杆变形卡死、换向阀开关不到位、管道内壁的锈蚀物堵塞三联件或是气源管路以及阀杆与阀板的连接方式在设　计上存在缺陷等问题，采取了严格控制炉温、定期更换阀杆密封圈、增加隔热材料及优化换向阀结构等措施，减少了换向阀的　故障率，提高了换向阀的安全运行可靠性。　关键词：双蓄热式加热炉；换向阀；密封　文献标志码：Ｂ　中图分类号：ＴＧ１５５．１　２　Ｒｅｖｅｒｓｉｎｇ　Ｖａｌｖｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｄｏｕｂｌｅ　Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ　Ｒｅｈｅａｔｉｎｇ　Ｆｕｒｎａｃｅ　Ｌｉａｏ　Ｄａｑｉｎｇ，Ｍａ　Ｗｅｎｂｉｎ　（Ｘｉｎｙｕ　Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．Ｘｉｎｙｕ　３３８００１　Ｊｉａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ａｉｍｉｎｇ　ａｔ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｃｃｕｒｓ　ｉｎ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｒｅｖｅｒｓｉｎｇ　ｖａｌｖｅ　ｏｆ　ｄｏｕｂｌｅ　ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ　ｒｅｈｅａｔｉｎｇ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｉｎ　ｔｌｌｅ　ｈｉｓｈ　ｓｐｅｅｄ　ｗｉｒｅ　ｒｏｂ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｌｉｎｅ，ｌｉｋｅ：ｄａｍａｇｅｄ　ｓｅａｌｉｎｇ　ｒｉｎｇ　ｏｆ　ｓｉｄｅ　ｖａｌｖｅ　ｐｌａｔｅ，ｇａｓ　ｌｅａｋａｇｅ　ｂｅｔｗｅｅｍ　ｔｈｅ　ｖａｌｖｅ　ｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｂｏｄｙ，ｖａｌｖｅ　ｒｏｄ　ｄｅ—　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｔｕｃｋ，ｒｅｖｅｒｓｉｎｇ　ｖａｌｖｅ　ｓｗｉｔｃｈ　ｉｓ　ｎｏｔ　ｉｎ　ｐｌａｃｅ，ＦＲＬ　ｂｌｏｃｋ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｉｎｎｅｒ　ｗａｌｌ　ｒｕｓｔ。ｄｅｓｉｇｎ　ｄｅｆｅｃｔｓ　ｆｏｒ　ｇａｓ　ｓｏｕｒｃｅ　ｐｉｐｅｌｉｎｅ　ａｎｄ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｖａｌｖｅ　ｒｏｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｖａｌｖｅ　ｐｌａｔｅ，ｍｅａｓｕｒｅｓ　ａｒｅ　ｔａｋｅｎ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｖａｌｖｅ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｒａｔｅ，ｓｕｃｈ　ａｓ：ｓｔｒｉｃｔ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｙｓ—　ｔｅｍ，ｒｅｇｕｌａｒ　ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｖａｌｖｅ　ｓｔｅｍ　ｓｅａｌ，ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｈｅａｔ　ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ａｎｄ　ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｒｅｖｅｒｓｉｎｇ　ｖａｌｖｅ　ｒｅｇｕｌａｒ　ｒｅ—　ｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｖａｌｖｅ　ｓｔｅｍ　ｓｅａｌｓ，ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｔｈｅ　ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｖａｌｖｅ　ｓｔｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ，ｔｒｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｓａｆｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｅ　ｖａｌｔｖｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｄｏｕｂｌｅ　ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ　ｒｅｈｅａｔｉｎｇ　ｆｕｒｎａｃｅ；ｒｅｖｅｒｓｉｎｇ　ｖａｌｖｅ；ｓｅａｌ　向阀控制换向的分段集中换向系统。换向阀分５　０前言　换向阀是新钢高速棒材生产线双蓄热式加热炉　的核心设备，其运行状态的好坏直接影响到加热炉　段，共有ｌ０对２Ｏ个阀，每对换向阀控制一段煤气　（空气）蓄热烧嘴供气或排烟。　１换向燃烧系统工作原理　加热炉采用两侧上下加热方式，空气（煤气）蓄　热烧嘴左右配对组合。各段煤气或空气蓄热烧嘴的　的安全运行及高棒生产的正常进行。新钢高速棒材　生产线加热炉采用以蜂窝体为蓄热体的空气、煤气　双蓄热燃烧技术，并采用气动双气缸的二位三通换　收稿日期：２０１７—０９—２１　作者简介：廖达清（１９６４一），男，江西大余人，工程师，从事轧钢技术管理工作。　・３６・　江西冶金　２０１７年１２月　换向控制由两台双气缸的二位三通换向阀控制，每　台换向阀均由换向阀本体、控制系统及气动气源组　成，电磁阀控制换向阀进气和排气的启闭动作，两只　接近开关控制阀杆上下定位。二位三通换向阀结构　见图１。　ｌ一气缸；２一阀杆；３一阀板；４一密封圈盖板；　５一密封圈螺栓：６一阀板密封圈　图１　二位三通换向阀结构　自动换向时要遵守先关后开的原则，换向阀在　换向过程中起切断作用，避免了煤气（空气）短路的　可能。向加热炉内送煤气或空气时，加热炉各段一　侧的气缸起气源通过的作用，气缸先带动阀杆、阀板　将排烟口封闭后，再打开进气口，使煤气或空气通过　换向阀的出气口而进入炉膛进行燃烧；各段另一侧　的换向阀同时将进气口封闭，排烟口打开，通过煤气　（空气）引风机将炉膛内的烟气依次经过蓄热烧嘴、　沿线管路、引风机、烟囱而排出炉外。两侧换向阀根　据设定时间不断做换向切换动作，确保了炉内实现　一侧燃烧、另一侧排烟气。由于换向周期一般为３０　～５０　ｓ，年动作次数高达１００万次以上，因此换向阀　的可靠性、耐久性和密封性非常重要。　２换向阀在应用中存在的问题　１）排烟口侧阀板密封圈长期工作在温度波动大　的环境下，并承受着阀板的周期性冲击，容易老化甚　至损坏。侧阀板密封圈损坏后，不但影响换向阀闭　合时的密封效果，而且阀板与箱体直接接触也容易　使阀板弯曲变形。　２）组合式密封可以保证换向阀阀杆与箱体间的　严密性。换向阀气缸频繁动作，阀杆与阀板密封圈　的摩擦会导致密封圈的磨损越来越严重，当密封圈　磨损到不能保证换向阀的气密性时，煤气就会从换　向阀处泄漏。　３）换向阀阀板密封圈损坏到一定程度后，阀板　会与密封圈盖板直接接触，导致阀杆震动过大，如果　长时间得不到处理，阀杆就会逐渐变形。另外，在调　节炉压的操作影响下，当排烟温度低于烟气露点时，　换向阀等金属构件的腐蚀将加剧，导致阀杆与箱体　的摩擦力增大。阀杆与密封圈之问的摩擦力增大　后，阀杆动作不灵活，经常出现卡死现象，影响该组　换向系统正常工作。　４）在靠近进出料侧炉门上方或炉墙密封不严的　部位，接近开关受高温烘烤易损坏，使换向阀开关不　到位，最终造成一组或多组换向阀不能正常工作，影　响加热炉炉温。　５）换向系统采用压缩空气作为动力源，换向阀　前安装了三联件，管道内壁的锈蚀物有时会堵住三　联件或是气源管路，影响换向系统正常工作。　６）阀杆与阀板的连接方式在设计上存在缺陷，　使用一段时间后部分换向阀出现了排烟温度异常的　现象。打开换向阀维修人孔检查内部部件时，发现　阀杆与阀板脱落。当排烟口侧阀板脱落时，会一直　出现抽烟气现象，换向时就会出现空气（煤气）流　失，支管排烟温度偏低；当进气口侧阀板脱落时，会　出现一直向炉内和排烟口供气的现象，引起空气（煤　气）流失，使供入炉内的燃料减少，支管排烟温度　偏高。　新钢高速棒材生产线换向阀阀板脱落及影响生　产时间情况见表１。　表１　换向阀阀板脱落及影响生产时间情况　３换向阀故障判断　３．１排烟温度过高　当某个换向阀排烟支管出现温度过高时，很可　能是出现了换向阀进气侧阀板脱落。当进气侧阀板　与阀杆脱离时，阀板掉落到进气口上某个位置，供入　的气体大大减少。当换向阀处于排烟状态时，一部　分的空气（煤气）从排烟口随大部分烟气一起排出　炉外；当换向阀处于供气状态时，只有小部分的气体　被供入炉内。由于蓄热体传给人炉气体的热量远低　第３７卷第６期　廖达清，马文彬：双蓄热式加热炉换向阀应用优化　于烟气传给蓄热体的热量，因此支管的排烟温度比　正常时要高。　３．２排烟温度过低　阀杆的密封情况，定期更换密封件。　３）对处于高温烘烤区域的换向阀，采用耐火纤　维毯或硅酸铝纤维板进行防护处理，在接近开关与　当某个换向阀排烟支管温度过低时，很可能是　出现了换向阀排烟侧阀板脱落。当排烟侧阀板与阀　箱体间增加隔热材料，以削弱箱体对接近开关的热　辐射，延长接近开关的使用寿命。　４）针对安装初期气源管路内部因锈蚀而存在污　杆脱离时，阀板掉落到排烟口上某个位置，排出的烟　气流量大大减少。当换向阀处于供气状态时，大部　物的问题，定期更换洁净的三联件，并增设一路更加　分空气（煤气）进人炉内，少部分的空气（煤气）从排　烟口排出；当换向阀处于排烟状态时，只有小部分的　干净的氮气气源作为仪表气源，将压缩空气作为备　用仪表气源，以减少污物堵塞气源管路的概率。在　烟气被排出炉外。由于蓄热体传给人炉气体的热量　氮气和压缩空气这两种气源之间设置切换阀门，以　远高于烟气传给蓄热体的热量，所以支管的排烟温　确保一种气源出现故障时可以切换到另一路气源，　度比正常时要低。　但在正常使用时，两种气源应处于可靠的断开状态。　５）对换向阀的结构进行了优化：　４优化换向阀　将原换向阀球头与连杆之间的螺纹连接改成螺　纹连接加贯穿销轴固定；　排烟温度过高或过低时，要在停炉时对脱落的　在球头与连杆的连接面处增加约４５。的焊接面　阀板进行处理，并更换密封圈。　进行强化；　为了确保换向阀更好地工作，还进行了一系列　将球头压板由原来的１０　ｍｍ厚改为２０　ｍｍ厚，　优化工作。　并将压板与球头和连杆的接触角由原来的９０。改　１）严格执行好炉温制度，调节炉压确保排烟温　为４５。；　度维持在合适范围，对个别排烟温度超标的蓄热烧　将原普通材质的６个长度为２５　ｍｍ的固定螺杆　嘴，在不影响正常生产的情况下，可暂时关闭一组蓄　改为长４４　ｍｍ的不锈钢螺杆；　热烧嘴，避免换向阀的阀板密封件和阀杆进一步损　在６个固定螺杆安装完毕后，将６个螺杆用　坏，并利用计划检修机会处理故障。　５．５　ｍｍ的圆钢连接，即将换向阀的阀杆与阀板连　２）当用于控制煤气的换向阀阀杆密封出现损坏　接螺栓防松装置形式改为串联圆钢防松法。　时，煤气会外泄，造成现场操作环境恶化，导致存在　优化前后的换向阀结构图见图２中（ａ），（ｂ）　一定的安全风险。平时工作中，要根据煤气换向阀　所示。　（ａ）优化前　（ｂ）优化后　图２换向阀结构图　构改进后至今，仅出现了一次空气换向阀阀板脱落　５效果　的事故，停机处理１７０　ｍｉｎ，可见优化后的换向阀事　故明显减少，确保了生产的正常进行。　２０１６年２月利用计划检修的机会对换向阀结