技术 | 预热器锁风阀使用过程中的问题处理

前言

锁风阀是预热器系统重要的附属部件，装设在旋风筒下料系统中的适当位置，其作用包括两点：一是截断下级风管中的热风通过料管进入上级旋风筒，防止气流短路；另一方面，保证物料能顺利通过料管进入下级风管进行换热，实现气料分离。设计合理的锁风阀，可以做到既有利于物料顺畅通过料管，避免换热风管中的热气流上窜至上级旋风筒，带起料管中的物料上窜，降低分离效率；又能防止换热风管中的热气流未经充分换热即进入上级旋风筒，造成不必要的热损失，降低系统的换热效率，而且会使预热器出口温度升高，系统热耗增加。目前很多生产线预热器上应用的锁风阀结构原理大致相同，也能较好的起到锁风下料的作用，但在实际使用中还是出现了一些通病，比如阀板卡死，跑灰漏风，使用寿命短等一些问题，影响了系统的正常运行。下面就这些问题做一些分析，并提出一些改进措施。

图1是早期应用比较广泛的一种锁风阀结构。其结构特点是，阀板上方放置一块专用于密封作用的插板，阀板和插板的接触面分别设置高度约2mm的凸台，这样可以保证阀板在回复到初始状态时，阀板和插板间的间隙最小，起到很好的锁风效果。阀板和插板都采用耐热钢铸造，同时添加耐磨成分，增强阀板的耐磨性，延长锁风阀的使用周期。支撑采用轴承座并放置在阀体外部，这样既能保证阀板动作的灵活自由，又能提高支撑结构使用寿命。

图1 锁风阀结构

这种结构的锁风阀从设计理念上讲是非常理想的，但在实际使用中出现了一些问题，影响了其使用效果。首先，为了起到很好的锁风效果，阀板和插板之间的配合间隙非常小，而且由于两者结构上凸台的存在，更是对设备的制造和安装精度要求提高。特别是现场更换新的阀板时更要非常小心：由于设备运行时内部温度很高，设备及内部浇注料的膨胀量很可能会超过阀板和插板之间的较小间隙，这时很容易导致阀板被卡住，阀板不能正常动作，料管就会集料，如果处理不及时会造成堵料事故。

出于上述原因，建议在设计时尽量取消阀板和插板上的凸台，并合理加大两者之间的间隙，避免因加工制造精度和热膨胀引起的卡死现象。现场安装时，将轴承支座的调节螺栓调到最大，使阀板和插板间的间隙达到最大状态，这样可尽量避免阀板卡死的问题出现，但对锁风阀的密封效果有一定的影响。

另一个导致阀板卡死的问题是由于锁风阀的安装位置及内部浇注料引起的。如果锁风阀安装位置距离旋风筒锥部非常近，旋风筒锥体上的空气炮开动时，高压高速气流会迅速通过料管冲击到锁风阀阀板上。由于距离非常近，高速气流能量还未经发散即作用在阀板上，导致阀板瞬时开到最大状态，并撞击到阀体内部砌筑凸台上（见图2）。出现这种情况有两方面的原因：一是锁风阀安装位置不合理，距离空气炮过近，同时，锁风阀位置过近，阀上部的料管过短，不宜形成料封，反而容易窜风；二是锁风阀结构设计不太合理，阀体的箱体高度小于阀板的长度，当阀板转到箱体上部时就会被箱体下部的浇注料凸台夹住，当冲击力非常大时，阀板在没有外力作用下不易回复到初始状态，阀板处于完全打开状态，料管变通路。

图2 阀板和插板上的凸台

当然，随着预热器规模增大，料管的直径也在不断加大，阀板长度必然随之加长。由于料管中的料流一般只占到料管有效截面的10%左右，没必要将阀体箱体做到阀板的等长，使阀体看上去非常笨重。但锁风阀位置如果非常靠近空气炮时就要特别注意上述问题的发生了。

为避免阀板被浇注料凸台两侧夹住，可以在砌筑时做些调整。比如将阀板跟凸台接触地方的浇注料做成平面即可，具体方案见图3。

图3 浇注料与阀板接触面处理

由于预热器系统正常运行时是负压状态，如果锁风阀的阀板轴露出端密封不严，会造成漏风。当负压不正常时会变成正压，此时，内部高温物料会通过密封喷溅到外部，对正在此处作业的人员带来危险。解决此问题的办法是，加强锁风阀的质量验收，在设备出厂前及安装前重点检查此处的密封情况。必要时，打开密封端盖，查看密封盒里面的密封填料是否完全填充，对于不合格的产品，务必在安装之前替换掉。

阀板是锁风阀的关键部件，阀板的寿命直接影响锁风阀的使用。市面上使用的阀板大多采用耐热铸钢制作，部分采用耐热钢板焊接。对于耐热钢板制作的阀板，必须做成分检测，确保Cr、Ni等元素达标，否则相比耐热铸钢更容易烧蚀。耐热铸钢阀板在制作时一般控制的较好，Cr、Ni等元素含量基本都能达标。但原燃料中S、Cl等有害成分的含量对阀板的影响非常大，有害成分含量越高，阀板的烧蚀越快。这时，需要在铸件中添加Mn等化学元素进行调质，抵消高硫高氯等有害成分的影响。因此，厂家在使用前务必将本地原燃料情况告知供货商，确保阀板材质满足要求。

锁风阀安装时安装时应注意以下事项：

（1）料管上的锁风阀在轴端上标有“Cr20”或“Cr25”等标记。其中Cr20标记的锁风阀用于低温段（约300~650℃）下料管上；Cr25标记的锁风阀用于高温段（约700~950℃）下料管上。

（2）安装前，仔细检查阀板是否摆动灵活，轻便，如有卡碰，及时调整。锁风阀阀板两侧与耐火材料间要保持15mm间隙，以便热态时阀板灵活。

（3）安装前要对照图纸和现场料管走向，确保阀板前部接收料流冲击，防止阀安装方向错误。

（4）重锤杆应根据下料管的倾斜角度进行调整，使重锤杆处于水平线向下夹角5°~20°的位置（见图4）。安装时，阀板轴必须保持水平状态。楔形键要点焊，防止因重锤杆长期振动而脱落。安装后应保证轴端的两组滚动轴承保持水平位置，以避免锁风阀阀板向底端串动，引起阀板动作不灵活。确保锁风阀正常工作。

图4 重锤锁风阀的安装

（5）至于配重，应在冷态时初调，调到用手指轻轻一抬平衡杆就起来，一松手平衡杆就复位。热态时，只需对个别锁风作微量调整即可。

锁风阀部件虽小，但承担的功能非常关键。它与撒料盒等部件共同构成了每级的换热单元，承担着每级换热单元的换热作用。因此必须认真对待锁风阀设计、安装和使用的每一个过程，对使用过程中出现的问题要及时处理，避免影响预热器系统的换热功能和效率。

作者：张彬

来源：《水泥工程》

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