三次風(fēng)閥門現(xiàn)狀與進(jìn)展

唐新宇

（天津中材工程研究中心有限公司， 天津 300400）

水泥熟料生產(chǎn)線的三次風(fēng)閥門是預(yù)熱器風(fēng)量調(diào)節(jié)的重要設(shè)備，其工作原理是通過(guò)調(diào)整閥門開(kāi)度來(lái)改變?nèi)物L(fēng)管阻力進(jìn)而分配回轉(zhuǎn)窯與三次風(fēng)管的風(fēng)量。分解爐燃燒所需的三次風(fēng)量對(duì)燒成系統(tǒng)正常運(yùn)行有直接影響。

1 三次風(fēng)閥門的主要問(wèn)題

現(xiàn)在使用的三次風(fēng)閥門，大多數(shù)是閘板閥，很少是蝶閥。蝶閥的整個(gè)閥板甚至軸都在三次風(fēng)管內(nèi)，接受三次風(fēng)和熟料粉塵的沖刷，使用壽命一般不超過(guò)3 個(gè)月，現(xiàn)在已經(jīng)極少使用，基本被淘汰。所以一般所說(shuō)的三次風(fēng)閥門通常都是閘板閥。閘板閥通過(guò)調(diào)節(jié)閥板的插入深度，改變?nèi)物L(fēng)管的通風(fēng)面積，從而改變?nèi)物L(fēng)管的阻力。閘板閥的上部為長(zhǎng)方形，下部為弧形，閥板只有一部分在三次風(fēng)管內(nèi)，因此收到的沖刷小于蝶閥。但是由于三次風(fēng)閥門的工作環(huán)境非常惡劣，三次風(fēng)溫度在1000℃以上，壓力低于大氣壓力且常常攜帶100g/Nm3 以上的熟料粉塵。因此，閘板閥的壽命與其他水泥設(shè)備相比，仍然偏短。筆者認(rèn)為理想的三次風(fēng)閥門需要解決以下2 個(gè)問(wèn)題：

第一，閥門必須有較長(zhǎng)的使用壽命。由于閥門內(nèi)部不同材料存在熱膨脹系數(shù)差異，且考慮到三次風(fēng)的高溫，必須想辦法減弱不同材料熱膨脹不同導(dǎo)致的應(yīng)力。目前三次風(fēng)閥門在水泥廠使用時(shí)間一般不超過(guò)8 個(gè)月，有的甚至只有幾個(gè)月。另外由于三次風(fēng)管內(nèi)粉塵濃度較高，需要提高閥門的抗沖刷能力。

第二，閥門的氣密性要好，防止大氣中的空氣竄入三次風(fēng)管，導(dǎo)致三次風(fēng)溫度降低，造成分解爐燃燒情況變差。

2 生產(chǎn)中解決三次風(fēng)閥門問(wèn)題的方案

水泥企業(yè)在生產(chǎn)中主要是想辦法提高三次風(fēng)閥門的使用壽命。針對(duì)三次風(fēng)管內(nèi)粉塵濃度過(guò)大的問(wèn)題，很多水泥企業(yè)采用在三次風(fēng)管中加耐火磚的形式，延長(zhǎng)三次風(fēng)閥門的壽命。李錦標(biāo)[1]在三次風(fēng)閥門前0.1 米處用耐火磚砌筑2 道同一剖面的弓形，弓形的弦與水平面垂直。該方案的優(yōu)點(diǎn)一方面三次風(fēng)管的通風(fēng)面積縮小，閘板寬度減小同時(shí)插入深度縮短，延長(zhǎng)了閘板壽命；另一方面縮小了三次風(fēng)管局部區(qū)域的當(dāng)量直徑，增加了三次風(fēng)量的可調(diào)節(jié)性，其缺點(diǎn)是必然增加三次風(fēng)管的阻力。胡飛云[2]在閥門前0.2 米處砌筑耐火磚墻，遮蓋處50%的通風(fēng)面積，同時(shí)為了引流和提高磚墻強(qiáng)度將磚墻砌筑成沿氣流方向小于45°，減少三次風(fēng)對(duì)磚墻的沖擊力。李迎春[3]與前兩者類似，也延長(zhǎng)了閘板閥壽命。黃鋒[4]則是直接將閘板處的三次風(fēng)風(fēng)管直徑縮小做成一個(gè)縮口，其原理也是通過(guò)縮短三次風(fēng)管的通風(fēng)面積，減小閘板與三次風(fēng)的接觸面積，縮小閘板的尺寸。

此外，李迎春[3]用黑膠布纏繞在把丁上，有效緩解澆注料與鋼之間不同熱膨脹系數(shù)的帶來(lái)的內(nèi)應(yīng)力影響。朱永璋[5]發(fā)現(xiàn)如果在閥板上開(kāi)孔，閥板會(huì)在孔的位置產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，而應(yīng)力則被分散到圓形的邊，因此在閥板上開(kāi)數(shù)量和直徑適宜的圓孔可以提高閥板的強(qiáng)度。

3 三次風(fēng)閥門的新進(jìn)展

柴曉東[6]發(fā)明了一種新的三次風(fēng)閘板閥，他將一個(gè)整塊的閥板分割為多塊互相平行的閥板，具有如下優(yōu)點(diǎn)：第一，通過(guò)調(diào)整每一塊閥板的插入深度，調(diào)整方式更加多樣化，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門阻力的可控調(diào)整；第二，由于不同閥板之間可發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，因此具備主動(dòng)清理結(jié)皮的功能；第三，方便檢修和維護(hù)；第四，閥板整體在一個(gè)密封的空間內(nèi)，減少三次風(fēng)管的漏風(fēng)。

在密封問(wèn)題上，琚瑞喜[7]在閘板四周用硅酸鈣板密封，用扁鐵、彈簧固定硅酸鈣板，同時(shí)用調(diào)節(jié)螺絲調(diào)節(jié)彈簧的松緊度，使硅酸鈣板與閘閥閥板緊貼，起到很好的密封效果，應(yīng)用中可以把三次風(fēng)溫度從870 度提升到890 度，有力改善了分解爐內(nèi)的燃燒狀況。黃鋒[2]也是采用彈簧壓緊密封的方式，改善了原有的密封效果。郭義剛[8]則用陶瓷纖維板作為密封板壓在閘板。吳有還[9]還增加了密封合進(jìn)一步保證氣密性。

為了充分削弱閥板內(nèi)應(yīng)力，魯鳳鳴[10]發(fā)明了一種子閥塊機(jī)械安裝在閥板的閘板閥，子閥塊之間通過(guò)凸凹槽連接，該方法拆卸方便，便于更換。在此基礎(chǔ)上陳廷偉[11]發(fā)明了一種復(fù)合結(jié)構(gòu)的閥板。閥板的框架與陶瓷塊采用機(jī)械結(jié)合的形式成型，預(yù)留熱膨脹縫并平鋪陶瓷纖維毯，在使用時(shí)熱膨脹縫可以起到消減內(nèi)應(yīng)力的作用，因此該類型閥板較難發(fā)生應(yīng)力集中與變形等問(wèn)題。此類型閥板還有陶瓷材料耐磨性強(qiáng)，陶瓷塊單個(gè)更換維護(hù)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。

4 總結(jié)

水泥熟料生產(chǎn)線的三次風(fēng)閥門是預(yù)熱器風(fēng)量調(diào)節(jié)的重要設(shè)備，在使用中主要存在使用壽命短、密封差等問(wèn)題。水泥工作者在生產(chǎn)和研究中逐步采用了耐火磚砌墻、閥板開(kāi)孔、把丁消減應(yīng)力、壓片密封、將單一閥板改變?yōu)槎嚅y板或多個(gè)獨(dú)立零件等方式提高閥門性能。目前，三次風(fēng)閥門還處在大規(guī)模升級(jí)換代的前夜，值得水泥工作者關(guān)注。