燃气均热炉、退火炉烟道阀板的设计及应用

2015-09-19杨益伟杨志敏李浩路振龙谢晓燕史勇

有色金属加工 2015年2期

杨益伟，杨志敏，李浩，路振龙，谢晓燕，史勇

(苏州有色金属研究院有限公司，江苏苏州215026)

大型铝熔炼炉多采用蓄热式烧嘴并设有辅助烟道(没有动力排烟装置)，直接排出的烟气温度在1000℃左右，一般的烟气排放控制装置很难长期有效工作。目前，在多数铝熔炼炉上，采用带有冷风冷却的气动烟闸对辅助排烟进行控制，即在排烟过程中压缩空气对烟闸表面的浇注料进行冷却，以保证构件长期有效运行。但是，均热炉、铝退火炉等其他一些有色金属热处理炉，工作过程中排出的烟气温度大多在600℃以下，如也应用气动烟闸一是结果比较复杂，二是一次性投资较高。为此考虑设计一种新型中低温烟道阀板装置，既能够节约前期投资，又使设备结构简单可靠。

由我公司为乳源东阳设计的燃气均热炉排烟温度500～600℃，该温度段的烟气在由烟道排出的过程中需要设置流量控制装置［1］，一方面，控制炉内的压力，确保不会因排烟过快导致炉内压力迅速降低，以及烟气排出不畅导致炉内压力升高，热效率降低。另一方面，控制排烟温度，烟气排出过快就会导致高温烟气未与物料充分热交换即被排出，排出的烟气温度偏高，降低整体热效率［2］。

近年在该均热炉改造时，为了满足上述要求，新设计一种适宜中温燃气炉的烟道闸板装置，该装置结构简单，易于控制，经过生产使用，整体运行可靠，具有较强的实用性。

1 设备组成

该阀板装置由箱体、阀板、密封结构、执行机构以及隔热层几部分组成。

1.1 箱体

用合适的角钢搭建四面体骨架，在外表铺设钢板(≥5mm)焊接成长方体结构，在前后端面上开口用以连接烟气管道。在底部用合适的型钢焊接一个架子用以支撑箱体结构，架子可根据现场情况现场制作。

1.2 阀板

阀板的骨架由不等边角钢焊接而成，如图1中件2所示。在背烟气侧焊接5mm厚普通钢板，在迎流侧将2mm厚的不锈钢折弯成如件4所示，并在宽高方向每间隔250～300mm开Φ10mm的孔。密封用的件3为直径12mm左右的圆钢，焊接在角钢的一侧。件5为10mm厚的钢板，并在中间开孔与轴焊接。件5共制作4件，均匀分布并与角钢焊接牢固。件4与件1之间填塞保温棉，将Φ6mm的保温钉一端焊接在件1上，另一端穿过件4。保温钉一端开销孔，通过垫片与件4固定。

图1 阀板装置Fig.1 Sketch of valve plate assembly

1.3 密封结构

阀板与箱体间的密封以及轴端的密封分别如图2、图3所示。

图2 阀板与箱体间密封Fig.2 Sealing structure between valve plate and valve housing

图3 轴端密封Fig.3 Sealing structure at the end of the shaft

1)阀板与箱体间的密封。如图2所示，件1为冷弯槽钢(控制内部尺寸使之与件2耐火纤维棉配合)，件3为普通圆钢。当阀关闭时阀板运动使焊接在角钢一侧的圆钢被压进耐火纤维棉中，从而起到密封烟道的作用;

2)轴端密封。如图3所示，件8为阀板箱体的钢板，件1为钢管与图1中的件5焊接，用作旋转轴。件2为钢管，可粗视为轴套，件3为厚钢板与件8、2焊接，可视为轴承座。件4为圆环板并与件7钢管、件5、件6法兰焊接组成如图3所示的腔体结构，再将件9耐火纤维棉填入，即可作为阀板轴端密封。

1.4 执行机构

整套装置采用气缸驱动，阀板的转动轴伸出箱体部分一端焊接连杆再与气缸头进行销接，改变气缸行程从而达到控制阀板开闭。

1.5 隔热层

整个箱体钢板及管道四周的外部填充100mm厚的保温棉，在保温棉的外面包覆2mm厚的铝板，再用铁丝缠绕固定。

2 装置运行

阀板工作时，气缸带动连杆使得阀板轴转动，进而控制整个阀板围绕轴转动，实现阀板的开合。为了保护气缸，在设计过程中设计气缸行程为0(气缸不工作)时，阀板一侧贴住箱体内表面，整个管道处于流通状态。当管道排烟结束需要关闭阀板时，气缸工作带动阀板绕轴转动;当气缸行程达到最大行程的90%时，阀板上焊接的圆钢被压进冷弯槽钢中的耐火纤维棉中，烟道处于完全关闭状态。