加热炉新型结构烟道挡板的研制

加热炉新型结构烟道挡板的研制

王凌凤

中国石化管道储运有限公司邹城输油处山东省邹城市273500

摘要：加热炉烟道挡板是运行加热炉保持炉膛负压在规定值范围内，确保加热炉高效运行的重要部件，也是防范加热炉炉内着火，隔绝空气与火焰的重要安全防护部件。针对目前某长输原油管道企业在用的GW型系列管式轻型加热炉，其烟道挡板经过一段时间使用后，就会出现转动不灵活的现象，因此对加热炉新型结构烟道挡板进行研制，对保证加热炉安全高效运行具有重要意义。

关键词：加热炉；烟道挡板；耐高温；耐腐蚀

1研究的意义

某长输原油管道企业在用的GW系列加热炉自投用十几年来，一直为加热炉烟道挡板经常发生转动不灵活或卡死所困扰。为此，从一开始每月活动一次加热炉烟道挡板，常出现烟道挡板的卡死，后改为每半月、直至每星期活动一次烟道挡板，都不能消除烟道挡板卡死现象的频繁发生，严重影响到加热炉的安全运行。

加热炉烟道挡板是运行加热炉保持炉膛负压在规定值范围内，确保加热炉高效运行的重要部件，也是防范加热炉炉内着火，隔绝空气与火焰的重要安全防护部件。针对目前长输原油管道企业大量在用的GW型系列管式轻型加热炉，其烟道挡板经过一段时间使用后，就会出现转动不灵活的现象，对GW系列管式加热炉新型结构烟道挡板进行研制，对保证加热炉安全高效运行具有重要意义。

2研制的内容

从目前现状分析及资料查询，当前尚无解决加热炉烟道挡板经常卡死的可行方法，如何有效地解决管式快装加热炉烟道挡板经常卡死，成为几年来面临的难题。因此，对GW系列加热炉的烟道挡板进行全新的研制，找出解决管式快装加热炉烟道挡板开关不灵活的有效方法，以达到烟道挡板转动灵活，在加热炉运行或停炉期间不会出现转动不灵活或卡死等现象是十分必要和迫切的。其主要具备以下技术特点：

a）加热炉烟道挡板片由新型材料制作，要考虑两个方面的因素：①在强度不降低的情况下，板片的重量要尽可能的轻一些；②要在不拆除烟囱的情况下，从烟道上的人孔将板片拿入，可分片组合后安装。

b）转轴选用耐腐蚀材料，在300℃高温下材料具有相适应的强度和耐腐蚀性。

c）转动轴承采用新型材料，它是项目能否成功的关键，考虑到原使用的滚动轴承，需经常维护保养且易生锈的问题，要解决的是：轴承材料能够达到免维护、有自润滑性且耐高温腐蚀的要求。

d）其它附件支持套、压盖等满足耐高温，耐腐蚀，使用寿命长的要求。

e）选择部分GW加热炉进行新型模块化烟道挡板改造，通过对加热炉运行期间的观察，烟道挡板不再出现转动不灵活、卡滞和卡死等现象，对今后加热炉的设计制造和安全运行操作具有指导意义。

3研制难点分析

企业某GW系列加热炉烟道挡板卡死打不开，造成拉杆弯曲变形，致使加热炉不能点炉运行，最后通过检修人员进入加热炉烟囱内，用气割切除烟道挡板，才能使加热炉点炉参与运行。通过对拆除后的烟道挡板进行分析，发现两侧滚动轴承完全锈死，转轴和板片也是锈迹斑斑。其主要技术难点：

a）原烟道挡板的板片是Φ1070mm整板，需吊起烟囱后才能更换。要解决不起吊烟囱也能更换烟道挡板，从烟道挡板结构与安装工艺上改进。

b）原转动部件由6008轴承来承担，受烟囱内高温烟气的熏烤，时间一长，高温油脂就会流失，以致轴承内、外圈及滚动体生锈腐蚀，转动不顺畅，即会出现卡死等问题。要解决的是转动部件在高温状态下，能保持一定的强度与自润滑性，即轴承的材料在保证足够耐高温强度的同时，还能够在无需外界添加润滑剂的情况下，保持其自润滑性。

c）原来更换加热炉烟道挡板，其轴承支撑座加工后在烟囱的筒体上直接焊接，其焊接部位产生较大应力，烟囱筒体与轴承支撑座的变形不易控制，转动部分会出现卡阻，工作状态不稳定。须解决筒体与轴承支撑座的变形，转动部分阻力大的问题。

d）原传动轴与支撑座之间的配合基本无间隙，传动轴有效过热长度为1100mm，如工作温度在250℃，轴热伸长6mm左右，那轴肩将被顶死转动受阻。须解决传动轴高温延伸摩擦阻力增大的问题。

4研制方案制定

新型结构烟道挡板的研制技术方法及路线为选用新型材料，材料选用原则是经过耐高温、耐腐蚀实验，先制造出一套烟道挡板，进行各种状态下的模拟现场试验，经确认新型结构烟道挡板运行可靠无误，再加工制作几套烟道挡板，在不同加热炉上进行应用试验，检验新型结构烟道挡板的使用效果。

针对遇到的技术难点与要改进的内容，从烟道挡板的材质、结构与传动机构上，做了根本性的改进，并取得突破性进展，困扰多年的加热炉烟道挡板卡阻问题，终于得到了解决。

4.1挡板材料的改进

a）原挡板采用6mm厚不锈钢板制成，重量为40kg。现采用耐高温合金铝板，组合后重量为18kg，耐温400℃以上，具有较强的抗腐蚀性能，合金铝板5052的变形温度为485℃，完全满足加热炉烟道挡板的使用要求。

b）原烟道挡板是采用6008型滚动轴承来承担，时间一长，高温润滑脂流失，以致轴承内、外圈及滚动体生锈腐蚀，易出现转动不顺畅、卡滞、卡死等问题。现采用不锈钢轴套加聚四氟乙烯、石墨预压烧结工艺而成的结构件，组合支撑传动轴的转动，此材料具有优异的耐酸碱性能，使用温度范围宽为-180℃～280℃，摩擦系数很低，有极好的高温自润滑性。

4.2结构工艺的改进

a）原烟道挡板是一块Φ1070×6mm的整板，更换时需要吊起烟囱，费用大且不方便。现采用分体结构，分成三块并折边加工，即增大了挡板的抗弯强度，又方便更换维修，只需要打开烟道人孔，将挡板分片放入，就可以进行组装更换。

b）原烟道挡板支撑座加工后焊于烟囱筒体，变形较大、转动部分受阻，工作状态不稳定。现采用本体切割，先焊接再加工，安装时再与烟囱焊接，这样支撑座变形很小，转动部分顺畅。

c）原烟道挡板传动轴与支撑座之间的配合基本无间隙，传动轴有效受热长度为1100mm，如工作温度在250℃，轴热伸长6mm左右，那轴肩将被顶死转动受阻。现轴肩两端都留出4mm的膨胀间隙，这样克服轴的热伸长，保证转动灵活。

d）原烟道挡板传动轴为Φ50mm碳钢实心轴，重量17kg。现改为Φ76×5mm空心不锈钢转轴，即增强了转轴的抗弯强度，且防止了烟气对转轴材料的侵蚀，又减轻重量7.3kg。

4.3传动机构上的改进

原烟道挡板的转动为角行程执行器带动摇臂、拉杆，完成烟道挡板的转动。这种传动结构它作用在烟道挡板转轴上的力矩总是变化的，垂直点（摇臂与拉杆形成90°夹角时）的力矩最大，过了这个点力矩会逐渐变小，到了端部（摇臂与拉杆形成0°或180°夹角时）会形成传动死点，也就是说转动力矩为零，这样，会给调整带来很大的难题。

改后的烟道挡板为角行程执行器带动主动齿轮转动，传给烟道挡板传动轴端的从动齿轮，带动烟道挡板传动轴的转动，完成烟道挡板的开关动作。这种传动结构上的改进，使输出与接收的传动力矩均维持一个常量，通过齿轮传动使烟道挡板的转动平稳，消除了传动死点的问题。

5结论

总之，加热炉的安全运行直接关系到长输原油管道的安全，新型结构烟道挡板的研制成功，，经过两年的操作使用后收到的良好效果，彻底解决了多年来管式快装加热炉烟道挡板经常发生转动不灵活或卡死的问题，可推广在其它长输原油管线加热炉烟道挡板的改造应用上，还可在其它形式工业炉或锅炉的烟道挡板改造上应用。