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RTO催化燃烧系统换向阀的结构分析与优化

2020-11-26 13:56:03 东莞市中仁环保科技有限公司 阅读

本文以化工行业普遍应用的三室蓄热式氧化炉(RTO)为例,针对三室RTO共有6个换向阀,在炉底两两成对,分组布置(附图一)。

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附图一
三组换向阀与RTO三个蓄热室对应,通过一定的顺序打开、关闭,引导烟气通过蓄热室、燃烧室,最终排放到大气中。工作时RTO焚烧炉内呈微负压状态。高温侧换向阀的外侧与烟气出口管道连通,区域温度最高达300℃;低温侧换向阀的外侧与烟气进口管道连通,区域温度最高达200℃。炉内废气具有一定的腐蚀性。装置运行时,换向阀每60-180s开闭一次,动作频繁。

换向阀的平面阀板与密封端面通过直接接触实现密封。阀板闭合后,因加工、装配精度低导致密封不严,废气在压力作用下流动,在阀板处形成少许内漏,不通过蓄热体及炉膛焚烧直接排放。同时,阀杆在往复运动中对密封填料造成磨损,使废气通过填料直接泄漏到大气中,发生外漏。

另外,换向阀内部存在高温烟气,经长期运行后,原阀杆与阀板均存在不同程度的腐蚀损坏。由于原换向阀设计存在上述问题,加之在排放指标、环保指标更为严格的情况下,即使少量的泄漏也会对排放指标产生很大的影响,因此需要通过改造提高阀门的密封性、耐蚀性和耐用度,使装置能够满足现有工况条件下长期稳定运行的要求,并且使排放的废气满足《GB31571-2015 石油化学工业污染物排放标准》的排放指标。

根据长期运行后装置换向阀出现的泄露、损坏等问题,结合故障点的出现位置,可以从以下三个方面对换向阀的结构进行分析,并考虑改进办法:

1、

阀杆材料及其连接结构换向阀的主要动件是阀杆和圆形阀板,因阀门动作频繁,密封结构及支撑结构负荷较大。加之炉中废气温度较高且有较强的腐蚀性,装置运行一段时间后,阀杆与阀板均发生了一定的磨损与破坏,如图三所示。

经现场测量、检查发现,阀板与密封面之间存在一定程度的平行度偏差。因此,应对阀板与阀杆采取降低重量、更换材料、增加错动补偿机构等措施使动件拥有更长的使用寿命和更好的密封效果。

2、

阀板密封结构原设计中,圆形阀板仅通过与密封面接触时自身发生形变来进行密封,结构如图四所示。

由于加工精度无法保证,以及长期运行带来的支撑结构磨损,圆形阀板与密封面无法在圆周上所有的位置都能紧密接触。因此,需要对阀板密封结构进行重新设计,来保证长期运行中阀板密封的可靠性。

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3、

阀杆密封结构及支撑结构原设计中,阀杆的密封组件采用的是填料式密封,由于换向阀的动作频率非常高(每60-180s动作1次)使得此处密封填料的损耗非常快,如图五所示。

阀杆的支撑结构是在内外两侧对称布置的由三个橡胶轮组成的支撑轴承,如图六所示。

拆除支撑轴承后,发现滑轮表面包胶因长期使用表面已发生永久变形;滑轮的转轴因长期与轴套干磨,已严重磨损;部分滑轮已无法正常转动。

此外,经检查发现,支撑轴承虽然有一定的调心功能,但当阀杆两端同时采用此结构时,很难保证阀杆与密封函的同心度,从而加剧了填料的磨损。填料磨损后,废气在此处发生泄漏。因此,需要对阀杆的密封结构与支撑机构进行重新设计,以达到更好的阀杆密封效果与更长的使用寿命。

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来源: VOCs减排工作站



标签:   RTO催化燃烧