PDF《水泥余热发电高温烟气阀门选型常识》

水泥余热发电高温烟气阀门选型常识 前言 增强余热发电系统设备可靠性对于提高提高余热发电运转率和余热回收效率至关重要,也是设 计者和业主所共同关注的.

高温烟道废气阀门作为纯低温余热发电与水泥生产线连接的关键辅机设 备之一,直接关系到整个余热发电系统运行效率和可靠性,也是水泥企业提高余热发电效益,降低 生产成本的有效措施.笔者从余热电站高温烟道阀门的设计、制造、使用等角度阐述水泥窑余热发 电系统的烟气阀门选型. 1. 水泥窑余热发电系统高温烟道阀门选型重要性 随着国家节能产业政策的落实,水泥窑余热发电建设如火如荼,水泥窑余热发电系统高温烟道 阀门也不断为适应水泥窑发电技术的进步而得到长足发展. 水泥窑余热发电系统高温烟道阀门不同于一般火电厂风阀,火电厂风阀一般在室内安装,工作 介质一般是洁净的空气,阀门的作用主要是风量的调节,不存在阀板高温变形和粉尘磨损的问题阀 门,材质一般采用 Q235 钢板焊接,而且厚度很薄,大多在 6mm 一下,泄漏率要求比较高.水泥窑余 热发电系统烟气温度高(350~450℃) ,并含有大量粉尘、速度高、负压大,特别是窑尾含尘量达到 80mg 以上、负压 7000Pa.如在余热发电也同样采用此阀门,势必造成阀板变形,出现阀板卡死,旁 路泄漏大,浪费了大量废气资源,流量无法调节. 就水泥窑余热发电系统本身,阀门的泄漏量也关系到余热电站的发电量.就SP 旁路阀门的漏 风对发电量影响很大,旁路阀门每漏风 1%,发电量下降 0.6%,因此必须严格控制,设计要求旁路 阀漏风率为 1%,最大不应超过 1.5%,但实际情况远远大于 1.5%,甚至达到 5%.AQC 炉也一样, 旁路阀门泄漏率大了,同样也能降低烟气的品质,造成 AQC 炉出力不足 但是随着水泥窑余热发电阀门供应市场竞争日趋激烈,作为非标产品,高温烟道阀门产品质量 良莠不齐.高温阀门的阀体材质和阀板厚度不尽相同,有些高温阀门阀体和阀板厚度刻意减薄、甚 至有些阀轴也是采用 20#材质,时间长了出现锈死.如在余热发电也同样采用此阀门,势必造成阀 板变形,出现阀板卡死和漏风流量无法调节,浪费了大量废气资源.由于废气阀门的位置和生产运 输的特殊性,决定了更换阀门所付出的代价特别高.由于阀门口径特别大,生产制造周期比较长, 运输超宽,运费特别高,运输时间长,给业主增加了成本.特别是 SP 炉进口阀和旁路阀,安装位置 高,更换一个阀门的安装费用就等于阀门本身的价钱,如果再加上电站不能正常运行所造成的损失, 那就未免太大了啊. 2. 高温烟气阀门选型

1 2.1 AQC 炉阀门 2.1.1 AQC 炉进口阀 篦冷机进口阀,该阀设在篦冷机出风口于沉降室之间,开口在篦冷机中部靠前,作为调节篦冷 机出风口烟气量,该阀门是确保生产线和 AQC 炉正常运行的关键设备.因此要求该阀调节性能好, 动作可靠.余热发电一般在篦冷机中部靠前抽风,设计正常时温度为 300-360℃,最高时达到

450 ℃以上, 同时出篦冷机气体介质中含有不大于 30mg/m

3 (标态) 的熟料粉尘浓度, 速度一般在 8-15m/s, 对该阀的阀板冲刷量非常大,因此要求该阀的阀板能在高温下耐磨性能好,提高阀门的使用寿命. 该阀根据实际情况有的选择圆形有的选择方形的,这里的温度是很不稳定的,很多设计院根据 理论上的计算,最高温度定在≤450℃,但实际运行中很多时间都是超过的,篦冷机料床的厚薄直接 影响到废气的温度变化,据不少用户反映,这里的温度都是长时间在

450 左右,有时温度在 650℃左右,而且能维持

20 分钟左右.设计温度一般在≤450℃的阀板都采用 16Mn 或20 锅材质,在≥600 ℃的阀板都采用

304 不锈钢材质,这两种材质的阀板在高温下机械性能几乎没有了,更谈不上耐磨 性能好了.就我们到现场走访和用户的反馈,在温度不超过设计范围的时候,一般使用寿命在一到 两年之间,如果温度超过设计范围,使用寿命最多半年.由于这个地方废气温度高腐蚀性大,熟料 颗粒对阀板冲刷厉害,因此,阀板必需采用焊高强度龟夹网打注具有高温结构强度高、高温蠕变率 低、热膨胀小、抗化学侵蚀性强、抗热震等优点的浇注料,经过高温烘烤处理,阀板具有较强的抗 高温和耐磨特性,可以大大的延长阀板的使用寿命. 结构形式:百叶式 连接形式:对焊、法兰 泄漏率:百叶式(泄漏率:1.5%-2%) 适合介质压力:0.1Mpa 阀体材质:20#锅炉钢衬保温层和耐高温耐磨浇注料 阀板材质:≤ 450℃20#锅炉钢衬耐高温耐磨浇注料,≥ 450℃304 不锈钢衬耐高温耐磨浇注料 阀轴材质:2Cr13,304 不锈钢 但这里必须强调注意的是,管道有内衬浇注料的,需要给阀门厂家注明浇注料的厚度,以免阀 门装上后阀板碰到管道的浇注料而打不开.阀门的阀体应该打上和管道同样厚度的保温层和耐磨浇 注料,这样做的好处是气流不会产生紊流,避免对废气对阀体和阀板产生更大的冲刷,而且由于保 温层和耐磨浇注料使得阀体受热温度大大降低,阀体因此而不受高温而降低机械强度. 2.1.2 AQC 炉旁路阀与冷风阀 AQC 锅炉旁路阀,设在篦冷机尾部的烟气到电除尘之间,冷风阀设在沉降室前用于进冷风.窑 头余风温度波动较大(180℃~500℃),波动周期短,旁路调节阀频繁动作,当窑头产汽量太大时,过2热蒸汽温度下降,开启旁路调节阀,以减少入窑头锅炉的烟气量,保证系统稳定.AQC 炉旁路废气虽 然温度不高,但含有 30mg/m

3 (标态)的熟料粉尘颗粒浓度,对阀板磨损比较厉害,而且具有一定的 腐蚀性,阀板受到冲刷与磨损后泄漏率增大,严重时阀板产生脱落,造成系统漏风严重,同样造成 AQC 炉蒸发量的降低.当进口烟温过高,通过冷风阀给沉降室加冷风,该阀不会出现磨损的情况, 但泄漏率大了,同样也能降低烟气的品质.因此,这两个阀门要求密封性能比较高. 阀门选型: 结构形式:单板式、百叶式 连接形式:对焊、法兰 泄漏率:单板式(泄漏率:1%)、百叶式(泄漏率:1.5%-2%) 适合介质压力:0.1Mpa 使用温度:≤ 450℃ 阀体材质:20#锅炉钢 阀板材质:16Mn 阀轴材质:2Cr13 这两个阀门往往不引起人们的重视,订货时一般都是采用百叶窗式的,百叶窗式的阀门泄漏率 是最高的,加工好的一般在百分

2 左右,很多都在百分五以上.我们建议采用单叶式阀板,提高加 工精度,把泄漏率控制在 1%以内,特别是旁路阀要加强耐磨耐腐蚀性能,减少锅炉运行时旁路的漏 风量,提高 AQC 炉的运行效率. 2.1.3 AQC 锅炉出口阀 AQC 锅炉出口阀设在 AQC 锅炉与电收尘器之间, 该阀废气温度一般在 360℃以下, 温度波动较小、 粉尘磨损也较弱,阀门启闭动作量少.一般情况下是在开启状态,当AQC 锅炉检修时,才把阀门关 闭,因此它的主要性能是切断性能,关闭时的密封性能好,切断该阀后,检修不受影响,而且保证 检修的安全性. 阀门选型: 结构形式:插板式 连接形式:对焊、法兰 泄漏率: ≤0.5% 适合介质压力:0.1Mpa 使用温度:330℃~450℃ 阀体材质:20#锅炉钢

3 阀板材质:16Mn 阀轴材质:2Cr13 对于该阀大部分都是设计电动百叶阀.采用百叶阀,泄漏率比较高,当锅炉需要检修而水泥生 产线不停的时候,由于阀门的泄漏,还有一部分高温烟气从电收尘器往锅炉进,使得检修人员无法 进入锅炉进行检修,给检修带来很大的困难.我们把该阀设计为插板阀结构,在阀体上设有 50mm 宽 的密封面,在插板上设有斜块,同时阀体上对应部位也设有斜块,插板和阀门的通径大 100mm 作为 和阀体密封接触,当插板阀关闭时越关越紧,起到阀门关闭时的密封效果,同时在阀体的外部设置 夹紧螺栓作为预备夹紧装置,在插板阀的底部设置吹灰口,当插板阀关闭不严时,打开吹灰口,清 理灰尘后再关闭上述插板阀的结构特征,因此它的密封效果非常显著,其泄露率小于 0.1%,是目 前百叶阀无法比拟的,给锅炉检修带来了方便和安全保证.但需要注意的是在沉降室到拉链机之间 应设置一套手动插板阀和刚性叶轮给料机,以清除锅炉停止运行期间所积累的大量粉尘.这里的温 度最高可达到 450℃,所以叶轮给料机阀体和电机联接方式采用联轴器联接,轴承座分体制造的方 式,从而减少因高温产生的故障. 2.1.4 过热器阀门 过热器阀门一般设置在篦冷机前端,抽取高品位热风供 AQC 炉过热器使用,抽取点在窑头罩, 废气温度一般都在 500~650℃,含尘量 30mg/m

3 (标态).目前设计部门增加过热器设计的还比较少. 该阀一般设计为百叶式,阀板材质为

304 不锈钢.使用寿命很短.据用户反应,实际上这里的 温度大多维持在 650℃,很多时候达到 900℃.由于该阀所受烟气温度、腐蚀和冲刷特别严重,阀体 应采用打与管道同样厚度的保温层和浇注料,确保气流不产生紊流而对阀体和阀板的冲刷,阀板材 质最低也应该采用

304 双面焊龟甲网浇注耐高温耐磨高强度浇注料,确保阀门的调节性能,保证熟 料生产线的正常运行. 阀门选型: 结构形式:百叶式 连接形式:对焊、法兰 泄漏率:百叶式(泄漏率:1.5%-2%) 适合介质压力:0.1Mpa 使用温度: 450~650℃ 阀体材质:20#锅炉钢衬保温层和耐高温耐磨浇注料 阀板材质:304 不锈钢衬耐高温耐磨浇注料 阀轴材质:304 不锈钢

4 2.2 SP 炉阀门 2.2.1 SP 炉进口阀与出口阀 SP 锅炉的进口阀设置使用在 SP 锅炉与预热器之间,预热器废气进入 SP 锅炉.该阀一般使用温 度为 330℃左右,最高 450℃,该烟气使用温度波动较小、粉尘磨损也较弱,阀门开启动作量少,当SP 炉停运时打开旁路阀而关闭进口阀.目前设计使用温度≤450℃,含尘量 80mg/m

3 (标态),负压 7000pa~9000pa.SP 锅炉的出口阀,设置在 SP 锅炉出口至增湿塔之间,设计温度最高在 400℃.由 于进 SP 炉温度比较稳定,而且废气中主要含的是粉尘,对阀门磨损很小,关键是要确保阀轴能长期 使用不能生锈,调节灵活,阀体阀板在该使用温度情况下有足够的机械性能,不产生变形卡死. 阀门选型: 结构形式:单板式、百叶式 连接形式:对焊、法兰 泄漏率:单板式(泄漏率:1%)、百叶式(泄漏率:1.5%-2%) 适合介质压力:0.1Mpa 使用温度:330℃―450℃ 阀体材质:20#锅炉钢 阀板材质:16Mn 阀轴材质:2Cr13 SP 锅炉的进口阀平时都是常开的,泄漏率的大小并不引起注意.当SP 炉检修停炉的时候,打 开旁路阀关闭进口阀,这时进口阀就起着切断烟气的作用,保证 SP 炉的正常维修.该阀门的设置往 往不能给予足够重视,因阀门设置不当造成阀门因积灰而打不开或关不上的问题产生,使其影响水 泥窑及电站的正常生产运行、调整和检修.因此,如何设置窑尾 SP 炉废气进口管道阀门也是需慎重 考虑的问题之一. 2.2.2 SP 炉旁路阀 锅炉旁路阀设置在高温风机与预热器之间,一般使用温度为 330℃~450℃,该烟气使用温度波 动较小,烟气含尘浓度在 60~120g/Nm3 左右,含尘量大,粒径小,平均粉尘粒径 1~30μm,容易积 灰,造成阀门打不开或关不上的问题,因此把该阀设计为倾斜式的结构.要求阀轴能长期使用不能 生锈,阀体阀板在该使用温度情况下有足够的机械性能.该阀一般情况下该阀是在关闭状态,当SP 锅炉检........