RTO系統換向閥的結構分析與優(yōu)化
本文以化工行業(yè)普遍應用的三室蓄熱式氧化爐（RTO）為例，針對三室RTO共有6個(gè)換向閥，在爐底兩兩成對，分組布置（附圖一）。
換向閥的平面閥板與密封端面通過(guò)直接接觸實(shí)現密封。閥板閉合后，因加工、裝配精度低導致密封不嚴，廢氣在壓力作用下流動(dòng)，在閥板處形成少許內漏，不通過(guò)蓄熱體及爐膛焚燒直接排放。同時(shí)，閥桿在往復運動(dòng)中對密封填料造成磨損，使廢氣通過(guò)填料直接泄漏到大氣中，發(fā)生外漏。 另外，換向閥內部存在高溫煙氣，經(jīng)長(cháng)期運行后，原閥桿與閥板均存在不同程度的腐蝕損壞。由于原換向閥設計存在上述問(wèn)題，加之在排放指標、環(huán)保指標更為嚴格的情況下，即使少量的泄漏也會(huì )對排放指標產(chǎn)生很大的影響，因此需要通過(guò)改造提高閥門(mén)的密封性、耐蝕性和耐用度，使裝置能夠滿(mǎn)足現有工況條件下長(cháng)期穩定運行的要求，并且使排放的廢氣滿(mǎn)足《GB31571-2015 石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標準》的排放指標。 根據長(cháng)期運行后裝置換向閥出現的泄露、損壞等問(wèn)題，結合故障點(diǎn)的出現位置，可以從以下三個(gè)方面對換向閥的結構進(jìn)行分析，并考慮改進(jìn)辦法： 閥桿材料及其連接結構換向閥的主要動(dòng)件是閥桿和圓形閥板，因閥門(mén)動(dòng)作頻繁，密封結構及支撐結構負荷較大。加之爐中廢氣溫度較高且有較強的腐蝕性，裝置運行一段時(shí)間后，閥桿與閥板均發(fā)生了一定的磨損與破壞，如圖三所示。 經(jīng)現場(chǎng)測量、檢查發(fā)現，閥板與密封面之間存在一定程度的平行度偏差。因此，應對閥板與閥桿采取降低重量、更換材料、增加錯動(dòng)補償機構等措施使動(dòng)件擁有更長(cháng)的使用壽命和更好的密封效果。 閥板密封結構原設計中，圓形閥板僅通過(guò)與密封面接觸時(shí)自身發(fā)生形變來(lái)進(jìn)行密封，結構如圖四所示。 由于加工精度無(wú)法保證，以及長(cháng)期運行帶來(lái)的支撐結構磨損，圓形閥板與密封面無(wú)法在圓周上所有的位置都能緊密接觸。因此，需要對閥板密封結構進(jìn)行重新設計，來(lái)保證長(cháng)期運行中閥板密封的可靠性。 圖三 圖四 閥桿密封結構及支撐結構原設計中，閥桿的密封組件采用的是填料式密封，由于換向閥的動(dòng)作頻率非常高（每60-180s動(dòng)作1次）使得此處密封填料的損耗非?？?，如圖五所示。 閥桿的支撐結構是在內外兩側對稱(chēng)布置的由三個(gè)橡膠輪組成的支撐軸承，如圖六所示。 拆除支撐軸承后，發(fā)現滑輪表面包膠因長(cháng)期使用表面已發(fā)生永久變形；滑輪的轉軸因長(cháng)期與軸套干磨，已嚴重磨損；部分滑輪已無(wú)法正常轉動(dòng)。 此外，經(jīng)檢查發(fā)現，支撐軸承雖然有一定的調心功能，但當閥桿兩端同時(shí)采用此結構時(shí)，很難保證閥桿與密封函的同心度，從而加劇了填料的磨損。填料磨損后，廢氣在此處發(fā)生泄漏。因此，需要對閥桿的密封結構與支撐機構進(jìn)行重新設計，以達到更好的閥桿密封效果與更長(cháng)的使用壽命。 
附圖一
附圖二
來(lái)源：合肥義禾，VOCs減排工作站再編輯。
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