摘要对DNl800微水节能热风阀的工作原理、结构以及DN500阀板加热模拟试验进行了阐述，并且对微水节能热风阀与传统的衬里热风阀进行了比较。

关键词 微水节能热风阀 衬里热风阀  加热模拟试验  阀板

1引言

  热风炉阀门是炼铁厂使用的高炉设备产品，世林(漯河)冶金设备有限公司研制出一种新型微水节能热风阀，这种热风阀的节水、节能效果明显。根据情报检索，国外已有使用微水节能热风阀的例子，而国内没有这种产品。世林(漯河)冶金设备有限公司根据多年的生产经验，在借鉴国外这种热风阀技术的基础上，吸取本公司现在生产的传统衬里热风阀的优点，成功地研制出一种微水节能热风阀。

      2006年1月，河南省科技厅组织冶金行业专家对这项成果进行了评审鉴定认为：‘在热风阀产品的研究领域中，该项成果达到了国际先进水平。在节水、节能、环保方面具有较好的经济效益和社会效益，有很好的推广应用前景，完全可以替代进口产品。本文将介绍这项研究成果，并且将微水节能热风阀与传统的衬里热风阀加以比较。

2传统的衬里热风阀

  目前，国内各炼铁厂高炉使用的都是传统的衬里热风阀，这种衬里热风阀由于阀盖、阀体使用传统水冷方式，阀盖、阀体的内部必须有大水腔结构。此种结构的焊缝数目相对比较多，衬里热风阀工作时在高温、高压、大流量的热风冲击下，受到交变应力的作用，焊缝容易开裂、漏水。传统水冷方式的衬里热风阀由于焊缝数目比较多，工作到一定时间后，形成焊缝开裂、漏水的概率比较高，因此可能导致热风阀的损坏，这也是传统的衬里热风阀寿命一般只有4—5年的原因之一。另外，使用传统水冷方式对阀盖、阀体降温，可以保持热风阀的正常工作，但这种水冷方式也同时带来较大的热量损失。由于传统的衬里热风阀技术成熟，尽管有上述不足，目前仍在高炉上普遍使用。仅以DNl800热风阀为例：DNl800热风阀的用水量为150m³／h，结构简图如图1所示，水冷参数见表1。

 3微水节能热风阀

3．1微水节能热风阀的设计

    以DNl800微水节能热风阀为例，说明微水节能热风阀的工作原理、结构及试验情况。

    (1)微水节能热风阀的工作原理及结构。微水节能热风阀的工作原理是采用多种耐火材料、多层结构组成隔热保护层。经过设计、计算，冷却水道采用特殊的结构，以较小流量的冷却水满足冷却要求，结构如图2所示，水冷参数见表2。

    ①板、阀体冷却水道设计。根据热力学原理，    设计特殊的冷却水通道以提供最佳流量，最大程度减少冷却水用量(同样适用于紧急操作)。冷却水在阀板外围圈分为两层，先冷却非密封面，再冷却密封面，最后冷却阀板芯部。冷却水在阀体内先冷却密封面部位，再循环冷却圆法兰其他部位。

    ②阀板、阀体隔热保护层。由各种材料组成隔热层：第1层为绝热层，第2层为隔热层，第3层为保温层，第4层为耐火层，第5层为节能反射层。每层根据所实现的功能采用不同的材料。

    (2)设计性能参数：风温1650℃，风压O．6MPa；水量是同规格热风阀水量的30％，水压0．7 MPa。

    可减少热损失，同比提高风温10℃左右；承受较大的热冲击及热波动，阀杆采用全浮动密封结构。现场免维护；设计寿命8年。

3．2微水节能热风阀的工作情况、冷却与技术特点

    (1)工作情况。微水节能热风阀开启送风时的平均风温为1 350℃，阀关闭时热风管道内的温度为900～1000℃，热风流量6950 m³／min，风速28m／s,风压0．55MPa。

    热风阀关闭和开启过程中阀板水冷钢圈及阀体密封面温度波动在100～，500℃，压力波动在0．098～0．55 MPa，冷却水进口压力0．69 MPa，温度低于40℃。内外壁有较大的压差和温差(见表2)。热风阀承受着热应力和由温度及压力波动造成的循环压力。

    (2)冷却。热风阀采用纯水冷却，水质参数pH(25℃)=7～10，Clˉ<100×10^-4％，SOˉ<50×10^-4％，NHˉ₄<30×10^-4％，导电率=10μV／cm。

    热风阀采用纯水循环冷却，不结垢，完全排除了因泥渣和结水垢而烧坏热风阀的事故。

    (3)技术特点。

    ①刷涂高温绝缘特种涂料，当耐火材料内表面涂上该涂料后，经高温后互相渗透，深度可达5 mm形成一层坚硬的陶瓷硬壳，且导热系数小，粘结牢固，抗热震性好，气流不直接影响耐火材料，故能起到保护和延长耐火材料寿命的作用。

    ②由于阀板、阀体、阀盖的最佳隔热性能，使用中热损失最小，减少了阀体的热应力，相应延长了热风阀的使用寿命。

    ③以上材料严格按施工工艺实施。经专业部门检测，隔热温度达到900～1000℃，再经微量水循环冷却，完全满足设计及使用要求。

    ④采用以下新技术。全覆盖不定形陶瓷耐火材料；阀体内腔热风接触的部位进行了耐火衬里全覆盖；非对称水腔结构；阀板复合材料保护层处理；阀杆全浮动密封装置。

3．3微水节能热风阀的模拟试验(DN500阀板)

  (1)模拟试验条件。微水节能热风阀设计后，为验证其设计l生能，按微水节能热风阀设计工艺条件，特按照模拟热风炉的工作条件对DN500阀板进行了模拟试验。

  试验设备：自动测温电炉、增压泵、高压循环冷却水；

  试验时间：30h；

  试验温度：热风阀安装在热风炉出口和热风主管道之间，作为切断热风之用。热风阀开启送风时风温为1 300℃，关闭时热风管道内温度为900～1000℃。

  模拟试验现场照片见图3，冷却水温差变化趋势如图4所示，模拟试验数据见表3。

  (2)模拟试验结果分析。通过以上试验，证明耐火材料分层浇注完全能达到设计要求，冷却水参数也基本达到设计要求水量5．8 t／h(常规DN500热风阀阀板水量10t／h)。

  DNl300微水节能热风阀试制完成后，又进行了模拟现场情况下冷却水用量实测。在冷却水压力0．6 MPa条件下，DNl300微水节能热风阀用水量为29．7 t／h。常规热风阀用水量为110t／h，同比节水达73％。

4结论

    世林(漯河)冶金设备有限公司吸收国外先进技术，结合本公司的多年生产阀门经验，运用计算机仿真、模拟计算等自行研究设计、制造出微水节能热风阀，并且进行了耐火材料隔热保温系数梯度变化的实验和DN500阀板的模拟试验。与传统的衬里热风阀相比，在同样的工况条件下，微水节能热风阀寿命可达8年以上，节水60％～70％左右，风温同比提高10℃左右。