循環流化床鍋爐雙捅渣灰控閥結構設計

［摘 要］為解決鍋爐運行中廣泛存在的排渣堵塞問題，文章提出了創新的循環流化床鍋爐雙捅渣灰控閥的結構設計方案，闡述了這一新型閥門結構的關鍵部分，即驅動結構和螺旋式閥桿結構，并探討了如何將這兩個核心組件集成于循環流化床鍋爐的雙捅渣灰控閥中。研究結果表明，該結構設計不僅可以有效解決排渣堵塞問題，還能顯著提高鍋爐的運行效率和安全性，為新能源產業的可持續發展作出貢獻。

［關鍵詞］驅動結構；螺旋式閥桿；雙捅渣灰控閥；新能源產業

［中圖分類號］TK229 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）02–0056–03

隨著全球對清潔能源和可持續發展戰略的不斷追求，循環流化床鍋爐技術已成為煤炭高效利用和減少環境污染的重要手段。該技術綜合了節能、潔凈燃燒、安全可靠及降低污染排放等多種優勢，是實現煤炭清潔利用的先進技術之一，特別是在減少NOx 和硫化物排放方面，循環流化床鍋爐展現了顯著的環境友好特性。

然而，在實際運行過程中，鍋爐的某些局部結構問題仍然是影響其運行效率和安全性的關鍵因素，其中，排渣口堵塞問題尤為突出。頻繁的堵塞不僅增加了維護成本，還會導致鍋爐排渣功能失常，進而嚴重影響鍋爐的安全經濟運行。因此，針對循環流化床鍋爐的排渣問題進行深入研究，并設計出更為高效和可靠的排渣系統，成為提升鍋爐整體性能的關鍵。

1 結構設計

1.1 驅動結構設計

新的雙捅渣灰控閥驅動結構，旨在優化灰控閥的操作效率和疏通效果。新型驅動機構的核心創新是使絲桿固定，同時允許捅渣閥桿在絲桿上進行旋轉動作，這一獨特設計允許捅渣閥桿沿絲桿軸線執行往復旋進運動，賦予了其更多的運動自由度，極大地提升了疏通效率。

驅動機構的組成包括閥桿支架、絲桿及回轉驅動機構。閥桿支架被固定在灰控閥的閥體上，而絲桿則穩固地連接在閥桿支架上，絲桿的主要功能是通過螺紋與捅渣閥桿相連，確保了捅渣閥桿的精準控制。回轉驅動機構則靈活地安裝在閥桿支架上，可以沿絲桿軸向滑動，從而驅動捅渣閥桿的轉動。在閥桿支架的設計中，還引入了法蘭端蓋和滑桿，法蘭端蓋通過螺栓緊固在灰控閥的閥體上，4 個平行的滑桿在法蘭端蓋的遠端通過固定板連接，絲桿位于這4 個滑桿之間，并在一端與固定板連接固定。驅動機構還包括電動執行器和回轉驅動器，這兩個組件均安裝在滑桿上，電動執行器的輸出端與回轉驅動器相連，而回轉驅動器的齒圈巧妙地套裝在捅渣閥桿上。

為提高整體結構的穩定性，捅渣閥桿上裝有連接法蘭，通過螺釘與回轉驅動器的殼體連接。此外，在4 個滑桿之間安裝了支撐套，這個支撐套通過軸承套裝在捅渣閥桿上，并通過安裝板與滑桿進行滑動連接。

雙捅渣灰控閥的驅動機構的整體結構示意如圖1所示。

1.2 螺旋式閥桿設計

新的雙捅渣灰控閥的螺旋式閥桿設計主要目的在于克服現有技術的局限性，以提高效率和可靠性。這種螺旋式閥桿設計的核心在于，當閥桿從排渣口退出時，其能夠通過螺紋結構攜帶并清除部分灰渣，有效防止灰渣在排渣口內積聚，大幅提高了疏通效果，延長了鍋爐清潔后再次堵塞的時間間隔。

在結構上，螺旋式閥桿包括1 個圓錐形的閥頭及1 個水冷閥桿，水冷閥桿的一端被巧妙地嵌入閥頭的大直徑端內。此外，該設計中還包含了1 個捅渣桿，其與閥頭的小直徑端相連。捅渣桿的外壁沿其長度方向設計有螺紋結構，使其在旋進運動過程中，在排渣口內有效地破碎灰渣，并在旋轉退出時，通過螺紋結構帶出部分破碎的灰渣。捅渣桿遠端固定有錘頭，其與捅渣桿的大直徑端連接，錘頭還具備灰渣管路的關斷能力。捅渣桿上還巧妙地設置了進風通道，與內管的內孔相通，利用壓縮空氣對破碎的灰渣進行吹掃，有效增強了灰渣的流動性，提高了疏通效果和效率。為了進一步優化排渣效果，螺紋結構采用了梯形螺紋或焊接螺旋結構。

在水冷系統的設計上，水冷閥桿包括外管、中間管、內管和有孔端頭，有孔端頭被嵌入設置在閥頭內部，與外管固定連接。中間管和內管分別穿設在外管和中間管內，并與有孔端頭固定連接，形成有效的冷卻通道。這種水冷系統設計可在高溫環境下保持閥桿的正常運行。

此外，外管遠離有孔端頭的一端設計有進水口，與第一冷卻通道相通，中間管遠端的側壁開設有出水口，與第二冷卻通道相連，保障了冷卻水的有效循環。內管遠端延伸至中間管外部，并配備了密封套，與中間管連接，保證了冷卻水只能從指定的進出口流通，提升了整體的冷卻效率。

雙捅渣灰控閥的螺旋式閥桿的內部結構示意如圖2 所示。

2 試驗研究

2.1 灰控閥的疏通效果檢測

在試驗中，采用了固定絲桿的方法，并通過驅動捅渣閥桿旋轉來實現其沿絲桿軸線的旋進運動。這一設計簡化了驅動方式，實現了捅渣閥桿僅需單一驅動源即可完成旋轉和平移的多自由度運動。并且通過回轉驅動機構的正反轉動，捅渣閥桿執行往復運動，有效地疏通了堵渣。

此外，試驗還驗證了支撐套在驅動結構中的重要作用。支撐套為捅渣閥桿提供穩定支撐，顯著降低了受到的力矩，從而延長了捅渣閥桿的使用壽命。支撐套與滑桿之間的滑動連接，以及其與捅渣閥桿的轉動連接設計，確保了捅渣閥桿在旋進過程中的有效轉動，并帶動支撐套移動，這一機制保持了捅渣閥桿與支撐套之間的相對位置恒定，從而確保了操作的平穩性和系統的整體穩定性，大幅提升了灰控閥的疏通效果和效率。

2.2 高效排渣效果檢測

在試驗中，系統核心的螺旋式閥桿經過精心設計，實現了在排渣口內的高效往復運動。這種運動模式在試驗中顯示出顯著的破碎效果，有效地減少了排渣口處灰渣的堆積現象。特別是當捅渣桿以旋轉動作退出排渣口的過程中，其獨特的螺紋結構能夠帶走部分碎灰渣，從而有效清理堵塞。

同時，在試驗過程中，捅渣桿的排渣能力也是重點關注的對象，通過采用梯形螺紋或焊接螺旋結構，捅渣桿在退出排渣口時能夠攜帶更多的灰渣，從而顯著提高了排渣效果。這一發現對于優化整體排渣系統具有重要意義。

水冷閥桿設計的試驗研究則表明，通過將進水口和出水口巧妙地布置在同一端，冷卻水的流通路徑得到了顯著優化。實驗結果顯示，這種設計使得冷卻水先填充第一冷卻通道，然后大量流入第二冷卻通道，通過出水口排出，從而實現了有效的冷卻效果和換熱均勻性。

此外，試驗結果表明，壓縮空氣通過捅渣桿附近的入口進入鍋爐，沿著捅渣桿的路徑流動，可使壓縮空氣形成強有力的氣流，從而清掃和破碎灰渣，幫助維持鍋爐內部的清潔和正常運行，最后通過捅渣桿上的吹掃孔或噴嘴吹出。這意味著，雙捅渣灰控閥結構的應用有效提升了灰渣處理的效率，進一步提高了整個系統的疏通效果和穩定性。

3 結束語

面對鍋爐運行中常見的排渣堵塞問題，提出了針對循環流化床鍋爐的雙捅渣灰控閥的新型結構方案，介紹了結構中的關鍵組成部分“驅動結構和螺旋式閥桿結構”，以及如何將這兩個重要組件有效地集成到循環流化床鍋爐雙捅渣灰控閥結構中。通過試驗對鍋爐雙捅渣灰控閥結構的功能和效能進行了全面評估，證實了雙捅渣灰控閥結構不僅理論上設計周全，而且在實際應用中展現出了卓越的性能。綜上所述，本文的研究成果不僅對于循環流化床鍋爐的優化具有重要意義，而且能夠為煤炭的清潔利用和能源的可持續發展作出重要貢獻，推動新能源為主導的現代火力發電系統向更高效、更環保的方向發展。

參考文獻

[1] 邵中明，袁生明，郭新茹，等. 循環流化床鍋爐技術發展與應用研究[J]. 電站系統工程，2023，39（4）：31-32，38.

[2] 盧嘯風. 循環流化床鍋爐技術與工程應用創新發展論壇[J]. 電力學報，2023，38（4）：262.

[3] 陳武增，趙宇杰. 循環流化床鍋爐排渣系統故障改造分析[J]. 電力設備管理，2023（11）：286-288.