三次風閥門現狀與進展

唐新宇

（天津中材工程研究中心有限公司， 天津 300400）

水泥熟料生產線的三次風閥門是預熱器風量調節(jié)的重要設備，其工作原理是通過調整閥門開度來改變三次風管阻力進而分配回轉窯與三次風管的風量。分解爐燃燒所需的三次風量對燒成系統正常運行有直接影響。

1 三次風閥門的主要問題

現在使用的三次風閥門，大多數是閘板閥，很少是蝶閥。蝶閥的整個閥板甚至軸都在三次風管內，接受三次風和熟料粉塵的沖刷，使用壽命一般不超過3 個月，現在已經極少使用，基本被淘汰。所以一般所說的三次風閥門通常都是閘板閥。閘板閥通過調節(jié)閥板的插入深度，改變三次風管的通風面積，從而改變三次風管的阻力。閘板閥的上部為長方形，下部為弧形，閥板只有一部分在三次風管內，因此收到的沖刷小于蝶閥。但是由于三次風閥門的工作環(huán)境非常惡劣，三次風溫度在1000℃以上，壓力低于大氣壓力且常常攜帶100g/Nm3 以上的熟料粉塵。因此，閘板閥的壽命與其他水泥設備相比，仍然偏短。筆者認為理想的三次風閥門需要解決以下2 個問題：

第一，閥門必須有較長的使用壽命。由于閥門內部不同材料存在熱膨脹系數差異，且考慮到三次風的高溫，必須想辦法減弱不同材料熱膨脹不同導致的應力。目前三次風閥門在水泥廠使用時間一般不超過8 個月，有的甚至只有幾個月。另外由于三次風管內粉塵濃度較高，需要提高閥門的抗沖刷能力。

第二，閥門的氣密性要好，防止大氣中的空氣竄入三次風管，導致三次風溫度降低，造成分解爐燃燒情況變差。

2 生產中解決三次風閥門問題的方案

水泥企業(yè)在生產中主要是想辦法提高三次風閥門的使用壽命。針對三次風管內粉塵濃度過大的問題，很多水泥企業(yè)采用在三次風管中加耐火磚的形式，延長三次風閥門的壽命。李錦標[1]在三次風閥門前0.1 米處用耐火磚砌筑2 道同一剖面的弓形，弓形的弦與水平面垂直。該方案的優(yōu)點一方面三次風管的通風面積縮小，閘板寬度減小同時插入深度縮短，延長了閘板壽命；另一方面縮小了三次風管局部區(qū)域的當量直徑，增加了三次風量的可調節(jié)性，其缺點是必然增加三次風管的阻力。胡飛云[2]在閥門前0.2 米處砌筑耐火磚墻，遮蓋處50%的通風面積，同時為了引流和提高磚墻強度將磚墻砌筑成沿氣流方向小于45°，減少三次風對磚墻的沖擊力。李迎春[3]與前兩者類似，也延長了閘板閥壽命。黃鋒[4]則是直接將閘板處的三次風風管直徑縮小做成一個縮口，其原理也是通過縮短三次風管的通風面積，減小閘板與三次風的接觸面積，縮小閘板的尺寸。

此外，李迎春[3]用黑膠布纏繞在把丁上，有效緩解澆注料與鋼之間不同熱膨脹系數的帶來的內應力影響。朱永璋[5]發(fā)現如果在閥板上開孔，閥板會在孔的位置產生應力集中現象，而應力則被分散到圓形的邊，因此在閥板上開數量和直徑適宜的圓孔可以提高閥板的強度。

3 三次風閥門的新進展

柴曉東[6]發(fā)明了一種新的三次風閘板閥，他將一個整塊的閥板分割為多塊互相平行的閥板，具有如下優(yōu)點：第一，通過調整每一塊閥板的插入深度，調整方式更加多樣化，可以實現對閥門阻力的可控調整；第二，由于不同閥板之間可發(fā)生相對移動，因此具備主動清理結皮的功能；第三，方便檢修和維護；第四，閥板整體在一個密封的空間內，減少三次風管的漏風。

在密封問題上，琚瑞喜[7]在閘板四周用硅酸鈣板密封，用扁鐵、彈簧固定硅酸鈣板，同時用調節(jié)螺絲調節(jié)彈簧的松緊度，使硅酸鈣板與閘閥閥板緊貼，起到很好的密封效果，應用中可以把三次風溫度從870 度提升到890 度，有力改善了分解爐內的燃燒狀況。黃鋒[2]也是采用彈簧壓緊密封的方式，改善了原有的密封效果。郭義剛[8]則用陶瓷纖維板作為密封板壓在閘板。吳有還[9]還增加了密封合進一步保證氣密性。

為了充分削弱閥板內應力，魯鳳鳴[10]發(fā)明了一種子閥塊機械安裝在閥板的閘板閥，子閥塊之間通過凸凹槽連接，該方法拆卸方便，便于更換。在此基礎上陳廷偉[11]發(fā)明了一種復合結構的閥板。閥板的框架與陶瓷塊采用機械結合的形式成型，預留熱膨脹縫并平鋪陶瓷纖維毯，在使用時熱膨脹縫可以起到消減內應力的作用，因此該類型閥板較難發(fā)生應力集中與變形等問題。此類型閥板還有陶瓷材料耐磨性強，陶瓷塊單個更換維護簡單的優(yōu)點。

4 總結

水泥熟料生產線的三次風閥門是預熱器風量調節(jié)的重要設備，在使用中主要存在使用壽命短、密封差等問題。水泥工作者在生產和研究中逐步采用了耐火磚砌墻、閥板開孔、把丁消減應力、壓片密封、將單一閥板改變?yōu)槎嚅y板或多個獨立零件等方式提高閥門性能。目前，三次風閥門還處在大規(guī)模升級換代的前夜，值得水泥工作者關注。