發布時間：2019-09-26 瀏覽量：2311
一臺裝備優良、技術先進的燃氣工業爐，在自動控制系統中必須配備爐溫自動控制、空燃比自動控制和爐膛壓力自動控制三個基本功能。
但是人們對爐溫自動控制和空燃比自動控制比較重視。而對爐膛壓力自動控制缺乏足夠的認識，或雖然認識到爐壓的重要性，而由于煙道閥（煙道閘板）不好調節而無能為力。
筆者在研究、設計公安部天津消防研究所構件耐火性能實驗爐項目時，由于建筑構件的耐火性能試驗標準除對實驗爐的爐溫有特殊的要求外，還對試件在試驗時的爐膛壓力有嚴格的要求。筆者應用了新材料、新技術開發了高溫煙道調節閥，經過多臺構件耐火性能實驗爐實際使用，性能良好、調節靈活、控制精度高、壽命長，運行一年多未出過故障。該產品已通過專利產品審核。
1 煙道調節裝置現狀
在以天然氣、輕油為燃料的工業加熱設備中，燃料產生的高溫煙氣通過煙道經煙囪排出。為了調節爐壓，使燃料正常燃燒，達到工藝要求，給工件提供良好的加熱條件，在煙道上需安裝調節裝置。通用的調節裝置是：在地下煙道上安裝煙道閘板，煙道閘板是裸露在煙道中，煙道閘板和煙道壁之間的間隙大，密封不好，不利于爐壓調節。尤其是加熱爐群共用一個煙囪，由于煙道閘板處密封不好，會造成爐壓不穩定；在地上煙道安裝的煙道蝶閥，閥體和閥板全部由金屬制作，為防止在高溫時金屬閥體和閥板因膨脹卡死，閥體和閥板之間也要留有較大的間隙；煙道蝶閥閥體溫度高，密封不嚴，使用壽命短。
2 煙道調節裝置的研制
為了解決煙道爐壓調節裝置處密封不嚴、閥體溫度高、使用壽命短，提高煙道閥的控制精度，改善工件加熱質量，降低能源消耗，提高工業加熱設備的自動化水平。筆者結合公安部天津消防所實驗爐項目實際，設計了一種新型高溫煙道調節裝置——高溫煙道蝶閥。該裝置是一種通過調節閥板的開啟度控制煙氣流量的大小，實現爐膛壓力調節的裝置，也是調節爐壓的關鍵部件，煙道蝶閥的優劣直接影響工業加熱設備控制水平。
高溫煙道蝶閥選用優質耐火材料的保溫內襯和優質耐熱鋼的閥板，密封性好，可以在1100℃的高溫煙氣下長期使用，配以電動執行器可以自動調節爐壓。
2.1 結構設計
將煙道爐壓調節裝置設計為一個整體，在閥體內設有帶有子口的保溫內襯，調節閥關閉時閥板可以和保溫內襯的子口貼緊，解決煙道閥的密封問題；在閥體上安裝的軸承與高溫煙氣之間有保溫內襯隔絕，閥體和軸承的溫度較低，閥板旋轉靈活，壽命長。
高溫蝶閥結構如圖1所示。
1.閥體 2.保溫內襯 3.銷釘 4.上軸承座 5.滑動軸承
6.閥桿 7.銷釘 8.閥板 9.下軸承座 10.單向推力球軸承
圖1 高溫煙道蝶閥結構圖
2.2 各部分構造及材料選擇
（1）軸承
在閥體上安裝上、下軸承座，下軸承座裝有單向推力球軸承，上軸承座裝有滑動軸承，用于和煙道連接的法蘭盤；固定保溫內襯的銷孔，孔徑為Φ10mm，閥體厚度為400mm。閥體由耐熱鑄鐵制造。
（2）閥桿
閥桿用于帶動閥板轉動，閥桿一端和閥體的下軸承座中的單向推力球軸承裝配，閥桿另一側和閥體上軸承座中的滑動軸承裝配；在閥桿的上端有和電動執行器裝配的接口；閥桿在閥體內的部分固定閥板。閥桿用3Cr25Ni20或1Cr18Ni9Ti材料制造。
（3）閥板
閥板的厚度為5～12mm，兩側面各焊有3道筋板，防止高溫變形。閥板和閥桿用銷釘固定，閥板和銷釘選用3Cr25Ni20或1Cr18Ni9Ti材料制造。
（4）保溫內襯
保溫內襯外面為方形或圓形，和閥體用不銹鋼銷釘固定；內面為圓形和閥板密封，保溫內襯的內圓帶有子口，子口的內圓直徑小于閥板直徑50mm，子口的外圓直徑大于閥板直徑50mm，內圓的子口從閥桿的中心分界，左右子口的方向相反。保溫內襯由真空成型高鋁耐火纖維或耐火澆注料制成。
在高溫煙道蝶閥關閉時，閥板和保溫內襯內圓的子口貼緊，阻止高溫煙氣通過，高溫煙道蝶閥打開時，高溫煙氣順利通過。電動執行器可以調節閥板的開啟度，控制煙氣的流量，實現爐壓的自動調節。
3 實際應用
3.1 工藝流程
在消防所構件耐火性能試驗館每個實驗爐后的煙道上設置由耐熱鋼制造的高溫煙道蝶閥（旋轉式煙道閘板），通過調節煙道閘板的開啟度，來調節實驗爐的爐膛壓力。
通過爐膛的壓力傳感器測到爐膛壓力信號傳至壓力調節儀表，根據預先設定的爐膛壓力值再由爐膛壓力調節儀表輸出4～20mA電流信號，將調節電動執行機構帶動煙道閘板的轉動，使煙道閘板調至合適的位置，滿足爐膛壓力的調整，確保爐膛壓力的穩定可靠，從而確保了爐溫的均勻性。
在閥桿的上端有和電動調節閥裝配的接口，電動調節閥可以調節閥板的開啟度，控制煙氣的流量，實現爐壓的自動調節。
3.2 實施方法
高溫煙道蝶閥由閥體的法蘭盤用螺栓和煙道連接并固定。在高溫煙道蝶閥關閉時，閥桿帶動閥板旋轉，閥板的鋼板和保溫內襯內圓子口的耐火纖維貼緊，阻止高溫煙氣通過，如圖2所示。
圖2 高溫煙道蝶閥I-I剖面圖
在高溫煙道蝶閥打開時，電動執行器依據工藝設定的爐壓數值，根據煙氣流量的變化，接受輸入的4～20mA信號，電動執行器帶動閥桿和閥板旋轉并開啟，電動執行器不斷地調節閥板的開啟度，控制高溫煙氣的流量，實現爐壓的自動調節。
在閥體上安裝的單向推力球軸承和滑動軸承，與高溫煙氣之間有保溫內襯隔絕，間距為150mm，單向推力球軸承和滑動軸承處的溫度較低，閥桿旋轉靈活，壽命長。
4 結語
新型高溫煙道調節裝置在公安部天津消防研究所構件耐火性能實驗爐上運行可靠，爐壓調節穩定，爐溫均勻性好。此項技術成果值得推廣使用。
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