燃?xì)饩鶡釥t、退火爐煙道閥板的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

楊益?zhèn)?，楊志敏，李浩，路振龍，謝曉燕，史勇

(蘇州有色金屬研究院有限公司，江蘇蘇州215026)

大型鋁熔煉爐多采用蓄熱式燒嘴并設(shè)有輔助煙道(沒有動力排煙裝置)，直接排出的煙氣溫度在1000℃左右，一般的煙氣排放控制裝置很難長期有效工作。目前，在多數(shù)鋁熔煉爐上，采用帶有冷風(fēng)冷卻的氣動煙閘對輔助排煙進(jìn)行控制，即在排煙過程中壓縮空氣對煙閘表面的澆注料進(jìn)行冷卻，以保證構(gòu)件長期有效運(yùn)行。但是，均熱爐、鋁退火爐等其他一些有色金屬熱處理爐，工作過程中排出的煙氣溫度大多在600℃以下，如也應(yīng)用氣動煙閘一是結(jié)果比較復(fù)雜，二是一次性投資較高。為此考慮設(shè)計(jì)一種新型中低溫?zé)煹篱y板裝置，既能夠節(jié)約前期投資，又使設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單可靠。

由我公司為乳源東陽設(shè)計(jì)的燃?xì)饩鶡釥t排煙溫度500～600℃，該溫度段的煙氣在由煙道排出的過程中需要設(shè)置流量控制裝置［1］，一方面，控制爐內(nèi)的壓力，確保不會因排煙過快導(dǎo)致爐內(nèi)壓力迅速降低，以及煙氣排出不暢導(dǎo)致爐內(nèi)壓力升高，熱效率降低。另一方面，控制排煙溫度，煙氣排出過快就會導(dǎo)致高溫?zé)煔馕磁c物料充分熱交換即被排出，排出的煙氣溫度偏高，降低整體熱效率［2］。

近年在該均熱爐改造時(shí)，為了滿足上述要求，新設(shè)計(jì)一種適宜中溫燃?xì)鉅t的煙道閘板裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于控制，經(jīng)過生產(chǎn)使用，整體運(yùn)行可靠，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

1 設(shè)備組成

該閥板裝置由箱體、閥板、密封結(jié)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及隔熱層幾部分組成。

1.1 箱體

用合適的角鋼搭建四面體骨架，在外表鋪設(shè)鋼板(≥5mm)焊接成長方體結(jié)構(gòu)，在前后端面上開口用以連接煙氣管道。在底部用合適的型鋼焊接一個(gè)架子用以支撐箱體結(jié)構(gòu)，架子可根據(jù)現(xiàn)場情況現(xiàn)場制作。

1.2 閥板

閥板的骨架由不等邊角鋼焊接而成，如圖1中件2所示。在背煙氣側(cè)焊接5mm厚普通鋼板，在迎流側(cè)將2mm厚的不銹鋼折彎成如件4所示，并在寬高方向每間隔250～300mm開Φ10mm的孔。密封用的件3為直徑12mm左右的圓鋼，焊接在角鋼的一側(cè)。件5為10mm厚的鋼板，并在中間開孔與軸焊接。件5共制作4件，均勻分布并與角鋼焊接牢固。件4與件1之間填塞保溫棉，將Φ6mm的保溫釘一端焊接在件1上，另一端穿過件4。保溫釘一端開銷孔，通過墊片與件4固定。

圖1 閥板裝置Fig.1 Sketch of valve plate assembly

1.3 密封結(jié)構(gòu)

閥板與箱體間的密封以及軸端的密封分別如圖2、圖3所示。

圖2 閥板與箱體間密封Fig.2 Sealing structure between valve plate and valve housing

圖3 軸端密封Fig.3 Sealing structure at the end of the shaft

1)閥板與箱體間的密封。如圖2所示，件1為冷彎槽鋼(控制內(nèi)部尺寸使之與件2耐火纖維棉配合)，件3為普通圓鋼。當(dāng)閥關(guān)閉時(shí)閥板運(yùn)動使焊接在角鋼一側(cè)的圓鋼被壓進(jìn)耐火纖維棉中，從而起到密封煙道的作用;

2)軸端密封。如圖3所示，件8為閥板箱體的鋼板，件1為鋼管與圖1中的件5焊接，用作旋轉(zhuǎn)軸。件2為鋼管，可粗視為軸套，件3為厚鋼板與件8、2焊接，可視為軸承座。件4為圓環(huán)板并與件7鋼管、件5、件6法蘭焊接組成如圖3所示的腔體結(jié)構(gòu)，再將件9耐火纖維棉填入，即可作為閥板軸端密封。

1.4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)

整套裝置采用氣缸驅(qū)動，閥板的轉(zhuǎn)動軸伸出箱體部分一端焊接連桿再與氣缸頭進(jìn)行銷接，改變氣缸行程從而達(dá)到控制閥板開閉。

1.5 隔熱層

整個(gè)箱體鋼板及管道四周的外部填充100mm厚的保溫棉，在保溫棉的外面包覆2mm厚的鋁板，再用鐵絲纏繞固定。

2 裝置運(yùn)行

閥板工作時(shí)，氣缸帶動連桿使得閥板軸轉(zhuǎn)動，進(jìn)而控制整個(gè)閥板圍繞軸轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)閥板的開合。為了保護(hù)氣缸，在設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)氣缸行程為0(氣缸不工作)時(shí)，閥板一側(cè)貼住箱體內(nèi)表面，整個(gè)管道處于流通狀態(tài)。當(dāng)管道排煙結(jié)束需要關(guān)閉閥板時(shí)，氣缸工作帶動閥板繞軸轉(zhuǎn)動;當(dāng)氣缸行程達(dá)到最大行程的90%時(shí)，閥板上焊接的圓鋼被壓進(jìn)冷彎槽鋼中的耐火纖維棉中，煙道處于完全關(guān)閉狀態(tài)。

3 裝置應(yīng)用分析

優(yōu)點(diǎn):1)整個(gè)裝置由碳鋼和不銹鋼制作，無過多精加工件，結(jié)構(gòu)簡單;2)裝置在設(shè)計(jì)過程中考慮了易于制造、便于安裝和更換。閥板制造周期短，操作、維護(hù)方便;3)經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明，整套設(shè)備運(yùn)行可靠，制造成本低。

缺點(diǎn):1)設(shè)備的調(diào)節(jié)控制精度偏低，由于只有關(guān)閉、打開兩檔，難以精確控制燃燒排煙速率;2)裝置在運(yùn)行中仍有漏氣現(xiàn)象，如爐氣溫度太高，可能影響供風(fēng)風(fēng)機(jī)正常工作。

［1］王秉銓.工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊［M］.機(jī)械工業(yè)出版社.2006.

［2］肖亞慶.鋁加工技術(shù)實(shí)用手冊［M］.冶金工業(yè)出版社.2004.

［3］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊［M］.化學(xué)工業(yè)出版社.2010.