在新型干法水泥生產(chǎn)線上，窯和分解爐用風量的分配是通過窯尾縮口和三次風管高溫調(diào)節(jié)閥(下面簡稱“高溫閥”)的開度控制來實現(xiàn)的。高溫閥是窯系統(tǒng)操作控制的一個重要部件，閥門燒壞了，系統(tǒng)用風就不能實現(xiàn)有效調(diào)整，將直接影響窯系統(tǒng)工況的正常與穩(wěn)定，并影響熟料產(chǎn)質(zhì)量，因此高溫閥必須要有很高的可靠性。但目前高溫閥的調(diào)節(jié)效果不好、使用壽命很短，一直是困擾各水泥企業(yè)正常生產(chǎn)的難題。本文就高溫閥存在的問題和改進方案做一分析介紹，僅供參考。
1、高溫閥使用中的問題
高溫閥通常采用的是蝶閥或閘板閥，其常見故障有：一是閥板變形卡死，二是澆注料剝落磨損，三是閥板斷裂損壞。從三次風管的特殊工況和高溫閥的工作環(huán)境分析，蝶閥由于整個閥板都處在三次風的沖刷中，使用壽命相對比較短；閘板閥的使用壽命長于蝶閥，但其閥板變形卡死斷裂損壞的幾率比較大，就是采用陶瓷閥板，使用中也會經(jīng)常產(chǎn)生斷裂。目前大部分廠家都采用閘板閥，如果沒有出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，一般使用壽命在6個月左右。
2、高溫閥的調(diào)節(jié)對窯爐系統(tǒng)生產(chǎn)運行的影響
三次風作用是平衡窯、爐用風，給分解爐燃料供氧，給分解爐提供流化介質(zhì)。三次風量和風溫控制是否適宜，將直接關(guān)系到系統(tǒng)的熱工制度和熟料的產(chǎn)質(zhì)量。
(1)當閥板卡死在80°～90°左右，或者閥板燒壞磨損特別嚴重的時候，由于三次風過大，在進入高溫風機風量一定的情況下，二次風就小了。二次風小，相應(yīng)的窯內(nèi)燃燒需要的空氣量就不足，在喂料量不變和窯頭噴煤量不變的情況下，窯內(nèi)熱力強度不夠，煤燃燒不完全，燒成溫度下降會直接影響熟料質(zhì)量；另外窯頭煤粉燃燒不完全，將出現(xiàn)煤粉后燃燒現(xiàn)象而造成窯尾煙室溫度高而增加結(jié)皮幾率，同樣會造成三次風過大的惡性循環(huán)。此外，三次風過大二次風過小，熟料是在缺氧的過程中進行反應(yīng)，勢必會引起礦物反應(yīng)的不正常，熟料容易成黃心料；在一次風量不變的情況下還會引起短焰煅燒，容易沖刷窯皮，對耐火材料造成不利的影響。這種情況下，大部分廠家采用向三次風管里面扔磚頭、減小其截面積的措施，但這樣的做法又使三次風管里容易積料，隨著積料的增多，窯爐用風比例失調(diào)，三次風小，窯內(nèi)風較大，使火焰拉得較長，對三支撐窯來說造成二檔輪帶后溫度較高。由于火焰拉的較長造成窯尾結(jié)皮嚴重，由于三次風小造成爐內(nèi)燃燒較差，引起溫度倒掛。造成預(yù)熱器系統(tǒng)阻力增大，實際拉風量減少。由于系統(tǒng)阻力增大，篦冷機余風增加帶來窯頭負壓難控制，本該入窯系統(tǒng)的風只好當作廢氣抽走造成廢氣溫度過高，余風風機負荷較大，篦冷機風機閥門開度較小難發(fā)揮其冷卻作用。最終導致窯熱工制度不穩(wěn)定，熟料質(zhì)量也會變差，有時會出現(xiàn)夾心料。
(2)相反，如果閥板在開度比較小的時候卡死，三次風就變小，造成二次風過多，降低燒成溫度的同時拉長燒成帶；同時二次風加大會造成最后一級旋風筒入窯物料被窯尾上來的熱氣流帶入分解爐，在分解爐和旋風筒內(nèi)造成物料內(nèi)循環(huán)，形成小股塌料。此外，開度較小閥板卡死，風速的增加，加快了閥板的磨損，并導致閥門后面的澆注料和磚墻磨損加快。
3、高溫閥故障原因分析和針對性改進方案
(1)高溫閥閥板一般采用在0Cr2520高溫鋼板焊上鉤釘，再打上澆注料制成。因考慮節(jié)省成本，鋼板大部分都比較薄。在調(diào)試期間和運行時，三次風會出現(xiàn)瞬間高溫(≥1200℃)，0Cr2520高溫鋼在超過極限溫度后機械性能降低到極點而導致閥板出現(xiàn)變形并產(chǎn)生卡死，使閥門無法進行正常調(diào)節(jié)；同時由于閥板的變形，引起閥板上的澆注料開始產(chǎn)生剝落，從而又加快了閥板的磨損速度。為了克服此現(xiàn)象，可考慮用0Cr2520高溫鋼制作成網(wǎng)格狀閥板結(jié)構(gòu)，然后加上澆注料，使閥板澆注料前后成為一體，增加了閥板的機械強度。
(2)在窯系統(tǒng)正常運行時，三次風速度達20～30 m/s，在三次風的作用下閥板會出現(xiàn)不斷的激烈的來回晃動，導致澆注料容易松動掉落，嚴重時使閥板產(chǎn)生變形斷裂。這可采取在主閥板受力背面設(shè)置副閥板支撐(圖1)，使主閥板在高速三次風氣流的沖擊下不會產(chǎn)生激烈震動和澆注料的松動掉落；其次副閥板的設(shè)置減小了主閥板被沖刷的面積，可以增加閥板的開啟度，閥板伸入風管的長度降低，減少了煙氣的沖刷磨損，也有利于閥板使用周期的延長。副閥板可采用剛玉或碳化硅為骨料和粉料，用純鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑，加入適量耐熱不銹鋼纖維，外摻添加劑配制澆注而成，具有高強耐磨性能。
主閥板??????????? 副閥板
圖1?? 副閥板的結(jié)構(gòu)
(3)剛開窯時，高溫閥開度一般為40%～50%；窯正常運行后閥板的開度一般在70%左右，即有30%的閥板要長期受到高含塵(且多為具高磨蝕性的顆粒熟料粉塵)三次風的高速沖刷，磨損速度很快，加上高溫引起的氧化作用，更加速了閥板的磨損速度。設(shè)置副閥板，可以在檢修高溫閥前，根據(jù)記錄正常使用的閥板開度和閥板的實際磨損狀況等相關(guān)數(shù)據(jù)，計算并調(diào)整副閥板的高度，使主閥板開度提高到最大的幅度，以減少閥板的磨損，延長閥板的使用壽命。
(4)閥板的使用壽命，與澆注料的選擇和澆注方法有著很密切的關(guān)系。因為三次風的風速過大且含塵量大，對閥板沖刷磨損作用大，加上三次風內(nèi)含有的氯、堿等有害成分的侵蝕作用，因此容易引起閥板澆注料的疏松和剝落。因此高溫閥應(yīng)該采用密實度高、強度大、有足夠耐腐蝕和耐磨性能的澆注料，才能使閥板在800～1200℃高溫下承受嚴重的堿腐蝕和大量細顆粒熟料的高速沖刷作用。目前選擇以剛玉、碳化硅為基體，添加鋼纖維、防爆纖維的低水泥澆注是最合適的。因剛玉硬度大、熔點高、化學性質(zhì)穩(wěn)定，對酸、堿都有良好的抵抗性；碳化硅同樣具有硬度大、熔點高的特點；再加上正確的澆注養(yǎng)護烘烤方法，就可確保澆注料的質(zhì)量，從而大大提高閥板的使用壽命。
(5)解決澆注料剝落的問題，是延長閥板使用壽命的關(guān)鍵。平時一般都是在閥板上焊上鉤釘，然后直接打上澆注料。但因澆注料與閥板之間存在著熱膨脹系數(shù)的差異，使得澆注料出現(xiàn)裂痕、剝落，因此，除了以上所提到的改變閥板結(jié)構(gòu)，還必須在閥板上做特殊處理，消除閥板上熱膨脹所產(chǎn)生的應(yīng)力。在閥板上包上一層特殊材料，它在1500℃內(nèi)是不會炭化的，可以有效吸收閥板在高溫中產(chǎn)生的應(yīng)力，這樣閥板和澆注料就不會產(chǎn)生裂痕和剝落，有效延長閥板的使用壽命。
4、結(jié)束語
以上改造措施在福建漳平某水泥線高溫閥上實施，獲得了很好的效果。一條5000 t/d生產(chǎn)線的國產(chǎn)高溫閥的價格都在50萬左右，使用壽命在6～8個月，有的甚至3個月左右，加上損壞后還要往三次風管投耐火磚，綜合成本損失很大。采用上述措施對高溫閥進行技術(shù)處理和改進，可成倍地提高該閥的使用周期，降低故障率，既提高了窯系統(tǒng)的生產(chǎn)效率和熟料產(chǎn)質(zhì)量，還對降低能源消耗、降低成本有著重要作用，并能確保生產(chǎn)線的長周期穩(wěn)定高效運行。