RTO系統(tǒng)換向閥的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化
本文以化工行業(yè)普遍應(yīng)用的三室蓄熱式氧化爐（RTO）為例，針對三室RTO共有6個換向閥，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直接接觸實現(xiàn)密封。閥板閉合后，因加工、裝配精度低導(dǎo)致密封不嚴(yán)，廢氣在壓力作用下流動，在閥板處形成少許內(nèi)漏，不通過蓄熱體及爐膛焚燒直接排放。同時，閥桿在往復(fù)運動中對密封填料造成磨損，使廢氣通過填料直接泄漏到大氣中，發(fā)生外漏。 另外，換向閥內(nèi)部存在高溫?zé)煔?，?jīng)長期運行后，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(shè)計存在上述問題，加之在排放指標(biāo)、環(huán)保指標(biāo)更為嚴(yán)格的情況下，即使少量的泄漏也會對排放指標(biāo)產(chǎn)生很大的影響，因此需要通過改造提高閥門的密封性、耐蝕性和耐用度，使裝置能夠滿足現(xiàn)有工況條件下長期穩(wěn)定運行的要求，并且使排放的廢氣滿足《GB31571-2015 石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的排放指標(biāo)。 根據(jù)長期運行后裝置換向閥出現(xiàn)的泄露、損壞等問題，結(jié)合故障點的出現(xiàn)位置，可以從以下三個方面對換向閥的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并考慮改進(jìn)辦法： 閥桿材料及其連接結(jié)構(gòu)換向閥的主要動件是閥桿和圓形閥板，因閥門動作頻繁，密封結(jié)構(gòu)及支撐結(jié)構(gòu)負(fù)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(xiàn)場測量、檢查發(fā)現(xiàn)，閥板與密封面之間存在一定程度的平行度偏差。因此，應(yīng)對閥板與閥桿采取降低重量、更換材料、增加錯動補償機構(gòu)等措施使動件擁有更長的使用壽命和更好的密封效果。 閥板密封結(jié)構(gòu)原設(shè)計中，圓形閥板僅通過與密封面接觸時自身發(fā)生形變來進(jìn)行密封，結(jié)構(gòu)如圖四所示。 由于加工精度無法保證，以及長期運行帶來的支撐結(jié)構(gòu)磨損，圓形閥板與密封面無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(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計，來保證長期運行中閥板密封的可靠性。 圖三 圖四 閥桿密封結(jié)構(gòu)及支撐結(jié)構(gòu)原設(shè)計中，閥桿的密封組件采用的是填料式密封，由于換向閥的動作頻率非常高（每60-180s動作1次）使得此處密封填料的損耗非?？欤鐖D五所示。 閥桿的支撐結(jié)構(gòu)是在內(nèi)外兩側(cè)對稱布置的由三個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(xiàn)滑輪表面包膠因長期使用表面已發(fā)生永久變形；滑輪的轉(zhuǎn)軸因長期與軸套干磨，已嚴(yán)重磨損；部分滑輪已無法正常轉(zhuǎn)動。 此外，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，支撐軸承雖然有一定的調(diào)心功能，但當(dāng)閥桿兩端同時采用此結(jié)構(gòu)時，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(jié)構(gòu)與支撐機構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計，以達(dá)到更好的閥桿密封效果與更長的使用壽命。 
附圖一
附圖二
來源：合肥義禾，VOCs減排工作站再編輯。
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