2520高溫合金鋼蝶閥在余熱鍋爐應用

                          2520高溫合金鋼蝶閥在余熱鍋爐應用

                              上海申弘閥門有限公司

之前介紹蒸汽減壓閥的安裝方法及故障處理 ，現在介紹2520高溫合金鋼蝶閥在余熱鍋爐應用設計制造的燃生物質130t/h超高壓高溫再熱循環流化床鍋爐在正式點火。該產品是世界*130t/h超高壓再熱循環流化床鍋爐，是針對生物質綜合利用、生物質發電企業當前技術難點以及我國嚴格的環保要求而開發的新型節能環保高參數燃生物質循環流化床鍋爐。該項目是采用中科院工程熱物理研究所“燃燒生物質循環流化床技術”及我公司多項技術研制而成的。項目樣機試制成功、形成規模化生產后，將極大帶動高參數燃生物質循環流化床鍋爐的開發，形成流化床產品多樣化的升級。余熱鍋爐是用各種工業的廢氣、廢猜中的其可燃物質焚燒后發生的熱量的鍋爐。特別是蒸汽鍋爐或在燃油(或燃氣)的聯合循環機組中，我們運用從燃氣輪機排出的高溫煙氣熱量的鍋爐。 

1. 品名、型號規格、數量、價格.      

序號	品  名	型 號 及 規 格	單位	數量	單　價 （元）	金 額 （元）	閥體材質及其它
1	蝶閥	電動方形蝶閥  高300MM * 長400MM 工作溫度600度到800度，耐溫1000度 泄漏量1%， 電壓220V 輸入輸出4-20MA可調節型電動執行機構	臺	8			2520雙相高溫合金鋼

2520高溫合金鋼蝶閥在余熱鍋爐應用結構簡單，操作方便，動作靈活，流阻小，安裝維修方便，特別適用于低壓差，大口徑，大流量的場合。可與各種執行器組成不同性能的閥門(如DKJ，ZMA，ZSC，ZSL電，氣動執行器組成自動調節閥與其它電，氣動執行器組成一般控制閥門)廣泛應用于冶金，石油，化工，輕工，電站，建材等工業部門，對生產過程進行自動調節和遠距離控制或者現場操作。高溫調節與控制是自控執行中的難題，高溫和超高溫的切斷難度更大。這一難題的主要表現是高溫膨脹產生卡阻及切斷問題。因此，高溫和超高溫控制一直是國內外廠家及設計院關注的重點。
2 應注意的幾個問題
從設計、選型和使用的角度看，應注意以下幾個問題：


（1）閥體及閥內件材料的選擇問題
用于450℃以上的環境中的調節閥，在設計和選用時必須考慮溫度、壓力條件對材料機械強度的影響，如在鍋爐給水系統和過熱旁路系統高溫條件下，常規閥體及閥內件材料是不適用的（例如O 形圈、四氟材料、彈性材料和標準墊片等）。因此，必須選用更加耐用的材料。一般材料可使用的高溫度為500℃左右。對于高于538℃的場合，閥體通常采用鉻－鉬鋼。對于高溫度達1035℃左右的場合，通常選用SUS310S型不銹鋼，而且材料含碳量必須控制在0.04～0.08％之間。對于更高的溫度，建議采用內襯非金屬耐熱材料（可用于1200℃的高溫場合）或特殊的耐高溫高強度合金（如發動機燃燒室用耐高溫高強度合金，可直接用于1000℃高溫場合）。
（2）熱膨脹，冷收縮的影響
高溫閥與常溫閥的結構及閥內件有很大的差異，如導向間隙、閥板轉動間隙、軸承方式等。除了從設計、制造方面控制外，從閥型結構的選擇上來減少熱膨脹、冷收縮的影響的方式更為可取。實踐證明擋板式蝶閥是一種非常好的高溫閥，擋板與閥體內腔間的間隙為3～6mm，可*解決閥板與閥體內腔高溫中卡阻的問題，并可達到較高的切斷性能（5×10-4）。

（3）導向軸承與閥板定位問題
對于介質溫度高于400℃的場合普通的定位導向結構是不可靠的。此時應采用外部軸承結構來保證閥板的定位與支撐，這樣可以避免內部高溫對導向結構的影響。
華林公司發明的“日”字型定位系統，該系統可起到非常好的定位、支撐和保護作用，能保證閥板在縱向的準確定位，避免閥板因重力而下垂造成的堵卡。同時，由于定位系統承受了閥板、閥桿的重力，從而減輕了執行機構負載，減輕了外部軸承負載，避免了常規蝶閥水平安裝使用時易出現的單邊卡阻現象，可垂直安裝。
（4）填料的耐溫性能
標準的聚四氟乙烯填料僅能用于200℃以下場合，如需用于中高溫場合則必須采用伸長型閥
蓋以防止填料受到*溫度的影響。但較長較細的閥桿在高溫條件下強度較差，易出現彎曲現象。
因此，高溫條件下應采用耐溫性能優異（可達600℃）的柔性石墨填料，還可以大大降低伸長型閥
蓋的高度。同時配以“旋轉類閥+ 粗閥桿”的方式提高閥整體強度，從而較好地解決這一問題。
（5）密封方式的選擇
在高溫條件下實現較高的切斷性能是很困難的，很多常規的高性能密封方式是不可取的（如O 形圈、四氟材料、彈性金屬材料等）。在500℃以內，可采用特種復合石墨閥座軟密封方式。典型的產品有華林的軟密封高溫O型切斷球閥、V型球閥和軟密封高溫全功能超輕型調節閥等。在500℃以上的條件下，只能采用金屬對金屬硬密封方式（一般采用蝶閥結構）。為防止因高溫中材料膨脹，而產生的卡阻的問題，密封間隙通常留得較大。從而導致泄漏率較大。為解決這一問題，華林公司開發了高溫擋板式蝶閥，它采用平面檔板（閥板）落于閥體凸臺（一體化）之上的工藝，形成圓線密封面，達到很好的密封效果，泄漏率僅為10-3~10-4。同時在密封面上堆焊的耐磨合金使閥具有了較好的密封可靠性，使用壽命也得以延長。



余熱鍋爐按燃料分為燃油余熱鍋爐、燃氣余熱鍋爐、燃煤余熱鍋爐及外媒余熱鍋爐等。許多的鍋爐在余熱往后的低溫時對SO3的轉化有利，在85°以上的高溫，SO3簡直不發作，在一樣溫度時，余熱鍋爐壓力升高，SO3也會添加。在余熱煙氣中，在催化劑的作用下，煙氣中的SO2有一部份也會轉化成SO3。常見的催化劑Fe2O3、AL2O3、SIO2煙塵等，在催化劑作用下，溫度在500°-800°時，當余熱鍋爐的積灰外表溫度隨積灰厚度的添加而上升，山東鍋爐廠通常對SO2、SO3轉化率為6%-10%，SO3與煙氣中的水蒸氣構成酸霧（硫酸蒸氣），山東余熱鍋爐嚴峻腐蝕受熱面，此刻假如管壁溫度低于必定溫度，硫酸會管壁上發作凝聚，此刻的數值稱為硫酸的酸露點溫度，硫酸蒸氣的酸露點溫度取決于煙氣中SO3和水蒸氣含量。如圖2： 


按理論核算煙氣中的水蒸氣露點較低通常在30℃-70℃而金屬壁溫高于水露點。因而，山東鍋爐廠煙氣中的水蒸氣不會在金屬壁外表凝聚，即便在低溫段呈現凝聚，山東鍋爐廠會發作受熱面對比緩慢的氧腐蝕，但當煙氣中含有SO3時，大大進步了酸露點溫度，在本案中煙氣中含有少數的SO3，山東余熱鍋爐酸露點在120℃-150℃左右由此上剖析可知，凝聚在金屬受熱面上的硫酸，不只使金屬發作腐蝕還會粘附煙氣中的飛灰，并發作一系列雜亂物理-化學反應。如上圖3構成腐蝕物逐步使金屬受熱面積灰變硬，一起煙氣溫度的下降腐蝕加重，構成惡性循環，結尾發作腐蝕裂紋，損壞設備。腐蝕過程中影響腐蝕速率的主要要素包含凝聚酸量，酸濃度，金屬壁溫，其相互影響，當壁溫較高（稍高于酸露點溫度時）金屬壁面上凝聚的酸量較小，少于化學反應所需求的酸量，腐蝕速度很慢，跟著壁溫下降，凝聚的酸量添加，腐蝕速度加速，當壁溫持續下降時，凝聚的酸量充沛，不在變成約束腐蝕要素，此刻腐蝕速率取決于壁溫文酸的濃度，時此酸濃底在必定值時，腐蝕速率與酸濃度簡直無關，而取決于金屬受熱面的溫度。受熱面壁溫等于酸缺點溫度時并不發作腐蝕，山東余熱鍋爐低于煙氣露點溫度開端腐蝕，山東鍋爐廠嚴峻的腐蝕發作在大凝聚溫度鄰近，產用露點儀丈量煙氣露點溫度及酸凝聚率，測出大凝聚率（即大凝聚率溫度）通常燃煤鍋爐煙氣露點溫度通常為125℃-140℃之間，需求將余熱鍋爐的冷端金屬壁溫控制在煙氣露點以上或大凝聚溫度以上，此刻鍋爐的熱效率也會下降，山東鍋爐廠低負荷運行時關于冷端均勻壁溫1/2（入口風溫+出口煙溫）通常狀況當含硫量小于1.5%時，需求冷端均勻壁溫大于68℃，此刻腐蝕僅發作在冷端。
鍋爐安頓特征 
相比下本爐系低壓參數、雙鍋筒、天然循環蒸汽鍋爐，選用循環流化床燃燒方法、高溫旋風分別器，鍋爐室內安頓，全鋼架焊接計劃，燃用褐煤，固態排渣。 
山東鍋爐首要由三有些組成：水冷系統、絕熱分別器和尾部煙道。 
水冷系統包括爐膛和鍋爐控制，爐膛附近和頂棚安頓有膜式水冷壁，底部為布風板。爐膛前部安頓一個絕熱旋風分別器，山東鍋爐廠返料閥閥位于旋風分別器下，與爐膛和分別器的料腿相連接。爐膛、分別器和返料閥構成了粒子循環回路。上、下鍋筒之間安頓了鍋爐控制造為對流受熱面。 
尾部煙道為護板式計劃，煙道內安頓H型省煤器。 
鍋爐選用支吊聯絡的固定方法，除上鍋筒、旋風分別器、H型省煤器及尾部煙道護板為支撐計劃外，其他均為懸吊計劃。 
山東鍋爐廠煤的著火及燃燒安穩性區別 
計劃、校核煤種均為褐煤，歸于較易著火、安穩燃燒的煤種，在燃燒計劃中采用有用方法，可確保低負荷安穩燃燒。 


4 煤的燃盡特性區別 
本工程計劃煤、校核煤均屬較易燃盡的煤種，為前進鍋爐投運后的經濟性，在燃燒系統計劃時，采用有用方法來確保燃煤的出色燃盡。 
濟南鍋爐煤的結焦特性區別 
本工程計劃煤、校核煤結渣中等，但水分較高，所以本工程在計劃的燃燒時，應對防止爐內結焦給予關鍵考慮，并采用必要方法。 

2520不銹鋼是中國不銹鋼標準的一個縮寫。

　　2520中國標準

　　舊牌號：0Cr25Ni20（GB/T3280-1992）

　　新牌號：06Cr25Ni20（GB/T20878-2007）

　　中國統一數字代號：S31008（GB/T20878-2007）

　　美國標準（ASTM）:310S

　　美國標準（UNS）：S31008

　　韓國標準（KS）:STS310S

　　歐盟標準（BS EN）:1.4845



　2520不銹鋼是奧氏體鉻鎳不銹鋼具有很好的抗氧化性、耐腐蝕性，因為較高百分比的鉻和鎳，使得擁有好得多蠕變強度，在高溫下能持續作業，具有良好的耐高溫性。因鎳(Ni)、鉻(Cr)含量高，具有良好耐氧化、耐腐蝕、耐酸堿、耐高溫性能，耐高溫鋼管于制造電熱爐管等場合，奧氏體型不銹鋼中增加碳的含量后，由于其固溶強化作用使強度得到提高，奧氏體型不銹鋼的化學成分特性是以鉻、鎳為基礎添加鉬、鎢、鈮和鈦等元素，由于其組織為面心立方結構，因而在高溫下有高的強度和蠕變強度。2520不銹鋼材料有2520不銹鋼板，2520不銹鋼棒，2520不銹鋼管，2520不銹鋼角鋼，2520不銹鋼扁鋼，圓鋼，不銹鋼板，不銹鋼棒，不銹鋼管，可以工作在1250度的高溫下。

2520不銹鋼化學成分：

1、化學成分（JIS G 4305-2005） (wt%)　

化學成分	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni
標準	£0.08	£1.50	£2.00	£0.045	£0.030	24.00~26.00	19.0~22.0
一般	0.05	0.51	1.3	0.020	0.001	25.50	19.60

2、性能（JIS G 4305-2005）　

區分	力學性能
Ys (Mpa)	Ts (Mpa)	El (%)	Hv
標準	≥ 205	≥ 520	≥ 40	≤ 200
一般	295	610	46	160

3、物理性能

　　

密度  (g/cm3)	磁性	比熱  25℃(J/g.℃)	熱導率  100℃(W/m.	熱膨脹率  20~100℃(10-6/℃)
7.98	無	0.50	14.2	15.9

4、熱處理

　　熔 點 ：1400~1450℃；

　　固溶處理：1030~1180℃。

　　5、使用狀態

　　退火固溶狀態：

　　，2D，2B以及各種其他表面處理狀態



　　6、使用事項

　　- 能適應特別的環境，如嚴重氧化性環境和高溫環境中；

物理與化學特性：具有較高的高溫強度及抗氧化性，對含硫氣氛較敏感，在 600～800 ℃有析出相的脆化傾向，適于制作承受應力的各種爐用構件。[

力學性能：抗拉強度 σb (MPa)：≥590 條件屈服強度 σ0.2 (MPa)：≥295 伸長率 δ5 (%)：≥35 斷面收縮率 ψ (%)：≥50 硬度 ：≤187H

6 燃燒系統 
燃煤量的消耗 
鍋爐小時燃煤量：計劃煤種2232kg/h，校核煤種2112kg/h。 燃燒機和燃燒系統計劃 山東燃煤鍋爐的選擇和燃料供應系統。原煤經兩級碎煤機破碎（粒度<8mm）后由皮帶運送機送入煤斗，煤斗里的煤經過給煤機進入回料閥返料管，與分別器分別下來的灰一同進入爐膛燃燒，鍋爐給煤點為1處。給煤機為螺旋給煤機，出力0～3t/h，煤的顆粒度≤8mm（單個粒徑≤10mm），并使1mm以下的煤粒份額在40～50%之間。 一次風、返料風及播煤風系統。鍋爐選用平衡通風。鼓風機供應的風量95%從布風板下引入，流化床料，此外，為確保回料閥返送物料以及給煤運送，還供應總量約為5%的流化運送風，經由回料閥返料管帶著煤及分別灰進入爐膛。鍋爐布風系統由等壓風室、布風板及風帽組成。整個布風設備均由安頓在水冷壁上的密封件支撐，并跟著水冷壁自由脹大。密封件一同堅持風室與爐膛間的密封。 

典型高溫調節閥
（1）普通高溫合金蝶閥
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導式減壓閥,空氣減壓閥,氮氣減壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥普通蝶閥是結構簡單、同口徑重量輕的蝶閥，并且易于鍛造成型，可節約大量貴重的耐高溫合金。普通型高溫合金蝶閥只可用于泄漏要求不高的場合，應用中還應注意閥體與閥板之間應留有足夠的間隙，避免高溫條件下因材料熱膨脹造成的卡阻。同時，應采用適當的定位措施,以保證閥板的有效定位，避免閥板下垂、偏移，造成單邊卡死或咬死。
（2）高溫合金擋板蝶閥
擋板蝶閥是針對調節閥在高溫條件下易出現的主要問題而研發的新型高溫調節閥，具有結構簡單，易于鍛造成型，密封性好，不易卡阻等優點，還可大量節約貴重的耐高溫合金。其密封方式為平面檔板（閥板）落于閥體凸臺（一體化）之上，形成圓線密封面，從而達到很好的密封效果。該產品閥體與閥板間不存在間隙配合問題，如果同時使用華林“日”字型定位系統則可以更有效的保證閥板位置，減輕執行機構負荷，避免出現單邊卡阻或咬死現象。
（3）高溫導熱油球閥
采用彈性層壓特種復合石墨閥座與柔性石墨填料的高溫導熱油球閥，可有效地解決導熱油工藝要求切斷好、調節好，填料受導熱油影響小（常規伸長型閥蓋與散熱片沒有意義）、密封好的要求，是性能優異的中高溫切斷型調節閥，可應用于500℃以下場合。
（4）耐高溫非金屬內夾層超高溫蝶閥
采用耐超高溫合金材料為結構體，耐高溫非金屬材料為內襯，做到閥體內外有別，從而保證了閥體的強度。中空或耐超高溫合金材料閥板配以循環或冷卻手段可保證閥板在1200℃左右良好工作，同時采用華林技術的“日”字型定位系統更能有效地保證閥板的定位，減輕執行機構負荷，避免卡阻、咬死和對內襯非金屬材料的破壞。
高溫調節蝶閥性能規范

 
GtD941W高溫調節蝶閥主要性能：
公稱通徑：DN100-DN5000
公稱壓力：0.6MPA
適用溫度：常溫型：-20℃～+250℃ 中溫型：-40℃～+450℃
高溫型：-60℃～+650℃ 超高溫型：-60℃～+1100℃
泄 漏 量：普通型≤3% 低漏型≤1%
閥板轉角：700或900
輸入信號：電信號0-10(4-20)mA..DC或開關信號,氣信號0.02-0.1MPA
閥體閥板材料:常溫型,鑄鐵；中溫型.碳素鋼；
高溫型,不銹鋼；超高溫型,高溫耐溫合金鋼

布風板選用20mm厚的鋼板制成，布風板上安頓有兩種型式的圓柱形風帽，其間布風板附近及冷渣管附近的風帽小孔開孔稍大，以利于床面上均勻布風。風帽呈等邊三角形安頓，燃燒為全床一次燃燒發起。 風帽材料選用：RTSi5。該材料具有*的耐磨性。 等壓風室進風管上設備有快速關閉門。 煙氣系統。爐膛發作的煙氣從爐膛出來后先經過旋風分別器。在旋風分別器里，較粗的灰被分別出來，煙氣進入鍋爐尾部受熱面，經過省煤器、布袋除塵器和引風機，經由煙囪排入大氣。 床料系統。鍋爐冷態發起時，需要預先往爐膛底部細砂作為床料。 旋風分別器回料系統。分別器進口標準為1000×440mm，進口煙速約為22m/s，外鋼殼由Q235-A鋼板卷制而成，鋼殼內敷一定厚度的由耐磨材料構的爐襯，其內徑為φ1700mm。分別器芯管直徑為φ800mm，整單個離器及其底部的送灰器均支吊在構架梁上。分別器下設有一送灰器，其作用在于將料柱中的循環物料返送至爐膛內再燃燒。 爐墻及密相區。本鍋爐在爐室有些選用膜式壁敷管爐墻，過渡煙道及尾部豎井煙道，均選用輕型爐墻，重量支承在構架上。鍋爐正常工作情況下，當環境溫度為25℃時，爐墻表面計劃 


2 采納辦法 
因為影響低溫的腐蝕要素有：金屬壁溫（煙氣溫度高于酸露點20℃-30℃，進步金屬壁溫避免低溫腐蝕，此刻低溫段壁溫高于水露點25℃左右；灰分的作用能夠吸收冷凝的酸，且熱阻大，進步壁溫，山東鍋爐廠試驗標明灰分的作用可使炭鋼的腐蝕速率從2mm/a降到0.2mm/ a；金屬的成份、煙氣中的氧含量和硫；酸堆積速率的影響要素，包含壁面溫度，煙氣中的硫酸濃度，煙氣速率，煙氣溫度、濕度都會對山東鍋爐廠的商品發作必定的作用。
按用處分為余熱熱水鍋爐進入焰火管，高溫煙氣成為低溫煙氣經煙囪排入大氣。山東余熱鍋爐大大地提高了燃料焚燒開釋的熱量的運用率，就成果了這樣鍋爐特別是節能，變費為寶
1.山東余熱鍋爐耐高溫，能夠把廢棄的燃料回收
2.增加鍋爐排污系統控制鍋爐有效能夠
3.能夠改造余熱鍋爐的燃燒及系統，這樣可以面對更多的材料燃燒！

與本產品相關論文：1150度高溫蝶閥在催化裂化裝置應用