RTO系統(tǒng)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，在閥板處形成少許內漏，不通過蓄熱體及爐膛焚燒直接排放。同時，閥桿在往復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，換向閥內部存在高溫煙氣，經長期運行后，原閥桿與閥板均存在不同程度的腐蝕損壞。由于原換向閥設計存在上述問題，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對排放指標產生很大的影響，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 石油化學工業(yè)污染物排放標準》的排放指標。 根據長期運行后裝置換向閥出現的泄露、損壞等問題，結合故障點的出現位置，可以從以下三個方面對換向閥的結構進行分析，并考慮改進辦法： 閥桿材料及其連接結構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。 經現場測量、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、增加錯動補償機構等措施使動件擁有更長的使用壽命和更好的密封效果。 閥板密封結構原設計中，圓形閥板僅通過與密封面接觸時自身發(fā)生形變來進行密封，結構如圖四所示。 由于加工精度無法保證，以及長期運行帶來的支撐結構磨損，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，需要對閥板密封結構進行重新設計，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常快，如圖五所示。 閥桿的支撐結構是在內外兩側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；滑輪的轉軸因長期與軸套干磨，已嚴重磨損；部分滑輪已無法正常轉動。 此外，經檢查發(fā)現，支撐軸承雖然有一定的調心功能，但當閥桿兩端同時采用此結構時，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構與支撐機構進行重新設計，以達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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