技术 | 三次风阀门现状与进展

引言

水泥熟料生产线的三次风阀门是预热器风量调节的重要设备，其工作原理是通过调整阀门开度来改变三次风管阻力进而分配回转窑与三次风管的风量。分解炉燃烧所需的三次风量对烧成系统正常运行有直接影响。

现在使用的三次风阀门，大多数是闸板阀，很少是蝶阀。蝶阀的整个阀板甚至轴都在三次风管内，接受三次风和熟料粉尘的冲刷，使用寿命一般不超过3个月，现在已经极少使用，基本被淘汰。所以一般所说的三次风阀门通常都是闸板阀。闸板阀通过调节阀板的插入深度，改变三次风管的通风面积，从而改变三次风管的阻力。闸板阀的上部为长方形，下部为弧形，阀板只有一部分在三次风管内，因此收到的冲刷小于蝶阀。但是由于三次风阀门的工作环境非常恶劣，三次风温度在1000℃以上，压力低于大气压力且常常携带100g/Nm3以上的熟料粉尘。因此，闸板阀的寿命与其他水泥设备相比，仍然偏短。笔者认为理想的三次风阀门需要解决以下2个问题：

第一，阀门必须有较长的使用寿命。由于阀门内部不同材料存在热膨胀系数差异，且考虑到三次风的高温，必须想办法减弱不同材料热膨胀不同导致的应力。目前三次风阀门在水泥厂使用时间一般不超过8个月，有的甚至只有几个月。另外由于三次风管内粉尘浓度较高，需要提高阀门的抗冲刷能力。

第二，阀门的气密性要好，防止大气中的空气窜入三次风管，导致三次风温度降低，造成分解炉燃烧情况变差。

水泥企业在生产中主要是想办法提高三次风阀门的使用寿命。针对三次风管内粉尘浓度过大的问题，很多水泥企业采用在三次风管中加耐火砖的形式，延长三次风阀门的寿命。在三次风阀门前0.1米处用耐火砖砌筑2道同一剖面的弓形，弓形的弦与水平面垂直。该方案的优点一方面三次风管的通风面积缩小，闸板宽度减小同时插入深度缩短，延长了闸板寿命；另一方面缩小了三次风管局部区域的当量直径，增加了三次风量的可调节性，其缺点是必然增加三次风管的阻力。在阀门前0.2米处砌筑耐火砖墙，遮盖处50%的通风面积，同时为了引流和提高砖墙强度将砖墙砌筑成沿气流方向小于45°，减少三次风对砖墙的冲击力。与前两者类似，也延长了闸板阀寿命。直接将闸板处的三次风风管直径缩小做成一个缩口，其原理也是通过缩短三次风管的通风面积，减小闸板与三次风的接触面积，缩小闸板的尺寸。

此外，用黑胶布缠绕在把丁上，有效缓解浇注料与钢之间不同热膨胀系数的带来的内应力影响。发现如果在阀板上开孔，阀板会在孔的位置产生应力集中现象，而应力则被分散到圆形的边，因此在阀板上开数量和直径适宜的圆孔可以提高阀板的强度。

发明了一种新的三次风闸板阀，将一个整块的阀板分割为多块互相平行的阀板，具有如下优点：第一，通过调整每一块阀板的插入深度，调整方式更加多样化，可以实现对阀门阻力的可控调整；第二，由于不同阀板之间可发生相对移动，因此具备主动清理结皮的功能；第三，方便检修和维护；第四，阀板整体在一个密封的空间内，减少三次风管的漏风。

在密封问题上，在闸板四周用硅酸钙板密封，用扁铁、弹簧固定硅酸钙板，同时用调节螺丝调节弹簧的松紧度，使硅酸钙板与闸阀阀板紧贴，起到很好的密封效果，应用中可以把三次风温度从870度提升到890度，有力改善了分解炉内的燃烧状况。也是采用弹簧压紧密封的方式，改善了原有的密封效果。则用陶瓷纤维板作为密封板压在闸板。还增加了密封合进一步保证气密性。

为了充分削弱阀板内应力，发明了一种子阀块机械安装在阀板的闸板阀，子阀块之间通过凸凹槽连接，该方法拆卸方便，便于更换。在此基础上发明了一种复合结构的阀板。阀板的框架与陶瓷块采用机械结合的形式成型，预留热膨胀缝并平铺陶瓷纤维毯，在使用时热膨胀缝可以起到消减内应力的作用，因此该类型阀板较难发生应力集中与变形等问题。此类型阀板还有陶瓷材料耐磨性强，陶瓷块单个更换维护简单的优点。

水泥熟料生产线的三次风阀门是预热器风量调节的重要设备，在使用中主要存在使用寿命短、密封差等问题。水泥工作者在生产和研究中逐步采用了耐火砖砌墙、阀板开孔、把丁消减应力、压片密封、将单一阀板改变为多阀板或多个独立零件等方式提高阀门性能。目前，三次风阀门还处在大规模升级换代的前夜，值得水泥工作者关注。

作者：唐新宇

来源：《天津中材工程研究中心有限公司》

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