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为了贯彻国家节能降耗的政策，满足企业自身用电的需求，新型干法水泥厂余热发电技术迅速发展，并且日益趋于成熟。水泥厂排出的高温烟气带走的热量约占水泥熟料烧成系统热耗量的35％，将这部分热量吸收利用发电，不但减少了烟气的排放，同时充分利用了水泥窑余热，将经济效益、社会效益和生态效益有机的结合在一起，改变了水泥厂以牺牲环境和能源为代价的经济增长局面，实现了节能减排降碳的技术创新。
1 水泥窑余热高温烟气的特征
水泥窑余热高温烟气主要来自窑头和窑尾两部分。水泥窑窑头熟料冷却机和窑尾预热器高温烟气余热约占水泥熟料烧成系统热耗量的35％，将这些高温烟气混杂的热量转化为电能，进行二次利用，将大大提高热能的转化率，显著降低水泥窑的能耗。
水泥窑烟气特性：1)烟气含尘量大。我国水泥工业的粉尘排放量约为其产量的2％～3％，排尘总量超千万吨，是我国工业排尘的最主要来源。2)有害气体含量大。在烟气中含有大量的CO2、NO、SO2等有害气体，其中CO2为目前国家重点控制排放物。3)饱合蒸汽多。水泥窑窑尾烟气压力大，水分含量高，有较多的饱合蒸汽，能够吸收较少的热量或放出较多的水量。水泥窑窑头和窑尾烟气特性不同，窑头烟气中含粗、硬件性大颗粒粉尘较多，窑尾烟气中含水量较大，因此，在进行烟气阀门设计时，要具体问题具体分析，避免产生理论和实践的脱节。
2 水泥窑余热发电高温烟气阀门的设计原则
(1)一一对应原则。水泥窑余热发电高温烟气阀门在整个系统中共有多处，不同使用部位的工况不同。在设计高温烟气阀门时，要采用一一对应原则，即根据使用阀门位置的烟气物理特征和化学特征决定阀门的质量参数，而且设计的阀门要做好标记，一一对应，避免安装错误，产生安全隐患。(2)简单实用原则。水泥窑余热发电高温烟气阀门在使用过程中时常受到烟尘的侵染，需要定期进行维护，如果设计的结构过于复杂，往往达不到清理标准就再次使用。阀门长时间得不到有效清理和维护，必须会产生安全隐患。(3)预防性原则。水泥窑余热发电高温烟气阀门在使用过程中，往往可能出现种种问题，这些问题通过长时间的经验总结，通过阀门设计，能够起到一定的预防作用，因此，在阀门设计时，要体现预防性原则，将问题转化为易处理的环节，不致影响整个系统的正常工作。
3 水泥窑余热发电高温烟气阀门的设计类型
水泥窑余热发电高温烟气阀门在实际应用中，根据不同的工矿特点，需要设计不同的阀门类型，这些阀门类型大体可以分为以下几种。
(1)百叶窗型阀门。传统的控制阀门中有百叶窗型，但随着科技的进步，对阀门的要求不断提高，这种密封控制不严的阀门类型在烧结余热发电高温烟气控制中不宜先用。(2)插板型阀门。插板型阀门虽然在使用中能够避免百叶型阀门产生的泄漏问题，但其易变形，在检修时造成很大的麻烦。(3)蝶型阀门。这种阀门虽然有一定的漏洞率，但较百叶窗型阀门要好，而且在使用中能够避免插板型易卡死的问题出现，是目前应用较多的阀门类型。(4)混合型阀门。混合型阀门是指蝶型阀门和插板型阀门同时使用，即在蝶型阀门前面加上一个插板型阀门。这种混合型阀门虽然在设计上达到了密封效果，但同样存在插板卡死问题，仍然会造成使用困难。
4 水泥窑余热发电高温烟气阀门设计时的注意事项
水泥窑余热发电高温烟气阀门在设计时，就要注意考虑阀门在应用中避免常规问题和可能发生的问题，才能做到设计技术的创新。
(1)阀门设计时注意温度的影响。烟气阀门在使用时的环境温度高达300℃，这个温度对于水泥窑来说虽然是低温，但对于阀门本身来说却是高温。任何材质长期在这样的温度下都会发生变形。因此，在阀门设计时，要注意高温对阀门的影响，考虑阀门材质在高温下的变形差量，膨胀系数、膨胀压力等，使得阀门在设计上对高温有一定的承受能力。(2)阀门设计时注意烟尘杂质对阀门的影响。烟尘杂质容易造成间隙堵塞、轴承磨损，造成阀门卡死或是阀门轴承失灵，使得阀门在工作中不能正常关闭，影响整个系统的正常运行。因此，阀门设计要注意烟尘杂质对阀门的影响。(3)阀门设计时注意阀门结构与机械强度。阀门受热变形和管道应力拉伸变形是大口径阀门存在的普遍问题，阀板采用采用钢板焊接，当温度短时出现超过设计范围时，阀板容易出现变形，泄漏率增大，无法修复。阀板应采用箱式结构，具有较高的机械性能，确保阀门的正常使用。阀轴端结构采用具有隔热和密封效果优良的外置式支撑结构，可实现阀门二轴端先密封后支撑，便于调节的功能，不会产生轴端卡阻。
(4)阀门控制连接问题。目前应用的烟气阀门都是电动阀门，而连接器有一个耐受温度，超过这个耐受温度，阀门控制就会失灵。因此，在设计阀门时要格外注意此问题，以免功亏一篑
5 水泥窑余热发电高温烟气阀门的质量控制措施
经过科学的设计后，阀门在生产中必须严格进行质量控制，才能保证其正常工作。
(1)阀门材质控制。阀板材质的选择必须根据各条生产线的情况而定。因此，在阀门设计和生产过程中，必须考虑阀门材质的耐温性、彭胀系数、因膨胀产生的机械能等因素。(2)阀门的定位与支撑。为了避免阀门在使用过程中受高温、烟尘的影响发生变形卡死现象，在阀门的定位与支撑上必须进行技术创新，才能解决这类问题。采用“日”字型定位可起到非常好的定位、支撑和保护作用。(3)填料的密封控制。为了避免填料密封发生松紧不一致的情况，可對密封处进行精加工，提高表面光洁度，减少填料磨损。因此宜选用柔性石墨，保证填料的密封性、可靠性和长期性。
6 结语
余热发电高温烟气阀门设计关系到整个生产线的正常运行，因此，必须针对高温烟气的特征，遵循一定的设计原则，科学选择阀门类型，并在设计上加强影响因素的考虑与采用创新对策，在阀门质量控制上加强管理，才能将适应性强，工作效率好的烟气阀门应用到控制点上，更好的为余热发电的正常运行提供保障。
1 水泥窑余热高温烟气的特征
水泥窑余热高温烟气主要来自窑头和窑尾两部分。水泥窑窑头熟料冷却机和窑尾预热器高温烟气余热约占水泥熟料烧成系统热耗量的35％，将这些高温烟气混杂的热量转化为电能，进行二次利用，将大大提高热能的转化率，显著降低水泥窑的能耗。
水泥窑烟气特性：1)烟气含尘量大。我国水泥工业的粉尘排放量约为其产量的2％～3％，排尘总量超千万吨，是我国工业排尘的最主要来源。2)有害气体含量大。在烟气中含有大量的CO2、NO、SO2等有害气体，其中CO2为目前国家重点控制排放物。3)饱合蒸汽多。水泥窑窑尾烟气压力大，水分含量高，有较多的饱合蒸汽，能够吸收较少的热量或放出较多的水量。水泥窑窑头和窑尾烟气特性不同，窑头烟气中含粗、硬件性大颗粒粉尘较多，窑尾烟气中含水量较大，因此，在进行烟气阀门设计时，要具体问题具体分析，避免产生理论和实践的脱节。
2 水泥窑余热发电高温烟气阀门的设计原则
(1)一一对应原则。水泥窑余热发电高温烟气阀门在整个系统中共有多处，不同使用部位的工况不同。在设计高温烟气阀门时，要采用一一对应原则，即根据使用阀门位置的烟气物理特征和化学特征决定阀门的质量参数，而且设计的阀门要做好标记，一一对应，避免安装错误，产生安全隐患。(2)简单实用原则。水泥窑余热发电高温烟气阀门在使用过程中时常受到烟尘的侵染，需要定期进行维护，如果设计的结构过于复杂，往往达不到清理标准就再次使用。阀门长时间得不到有效清理和维护，必须会产生安全隐患。(3)预防性原则。水泥窑余热发电高温烟气阀门在使用过程中，往往可能出现种种问题，这些问题通过长时间的经验总结，通过阀门设计，能够起到一定的预防作用，因此，在阀门设计时，要体现预防性原则，将问题转化为易处理的环节，不致影响整个系统的正常工作。
3 水泥窑余热发电高温烟气阀门的设计类型
水泥窑余热发电高温烟气阀门在实际应用中，根据不同的工矿特点，需要设计不同的阀门类型，这些阀门类型大体可以分为以下几种。
(1)百叶窗型阀门。传统的控制阀门中有百叶窗型，但随着科技的进步，对阀门的要求不断提高，这种密封控制不严的阀门类型在烧结余热发电高温烟气控制中不宜先用。(2)插板型阀门。插板型阀门虽然在使用中能够避免百叶型阀门产生的泄漏问题，但其易变形，在检修时造成很大的麻烦。(3)蝶型阀门。这种阀门虽然有一定的漏洞率，但较百叶窗型阀门要好，而且在使用中能够避免插板型易卡死的问题出现，是目前应用较多的阀门类型。(4)混合型阀门。混合型阀门是指蝶型阀门和插板型阀门同时使用，即在蝶型阀门前面加上一个插板型阀门。这种混合型阀门虽然在设计上达到了密封效果，但同样存在插板卡死问题，仍然会造成使用困难。
4 水泥窑余热发电高温烟气阀门设计时的注意事项
水泥窑余热发电高温烟气阀门在设计时，就要注意考虑阀门在应用中避免常规问题和可能发生的问题，才能做到设计技术的创新。
(1)阀门设计时注意温度的影响。烟气阀门在使用时的环境温度高达300℃，这个温度对于水泥窑来说虽然是低温，但对于阀门本身来说却是高温。任何材质长期在这样的温度下都会发生变形。因此，在阀门设计时，要注意高温对阀门的影响，考虑阀门材质在高温下的变形差量，膨胀系数、膨胀压力等，使得阀门在设计上对高温有一定的承受能力。(2)阀门设计时注意烟尘杂质对阀门的影响。烟尘杂质容易造成间隙堵塞、轴承磨损，造成阀门卡死或是阀门轴承失灵，使得阀门在工作中不能正常关闭，影响整个系统的正常运行。因此，阀门设计要注意烟尘杂质对阀门的影响。(3)阀门设计时注意阀门结构与机械强度。阀门受热变形和管道应力拉伸变形是大口径阀门存在的普遍问题，阀板采用采用钢板焊接，当温度短时出现超过设计范围时，阀板容易出现变形，泄漏率增大，无法修复。阀板应采用箱式结构，具有较高的机械性能，确保阀门的正常使用。阀轴端结构采用具有隔热和密封效果优良的外置式支撑结构，可实现阀门二轴端先密封后支撑，便于调节的功能，不会产生轴端卡阻。
(4)阀门控制连接问题。目前应用的烟气阀门都是电动阀门，而连接器有一个耐受温度，超过这个耐受温度，阀门控制就会失灵。因此，在设计阀门时要格外注意此问题，以免功亏一篑
5 水泥窑余热发电高温烟气阀门的质量控制措施
经过科学的设计后，阀门在生产中必须严格进行质量控制，才能保证其正常工作。
(1)阀门材质控制。阀板材质的选择必须根据各条生产线的情况而定。因此，在阀门设计和生产过程中，必须考虑阀门材质的耐温性、彭胀系数、因膨胀产生的机械能等因素。(2)阀门的定位与支撑。为了避免阀门在使用过程中受高温、烟尘的影响发生变形卡死现象，在阀门的定位与支撑上必须进行技术创新，才能解决这类问题。采用“日”字型定位可起到非常好的定位、支撑和保护作用。(3)填料的密封控制。为了避免填料密封发生松紧不一致的情况，可對密封处进行精加工，提高表面光洁度，减少填料磨损。因此宜选用柔性石墨，保证填料的密封性、可靠性和长期性。
6 结语
余热发电高温烟气阀门设计关系到整个生产线的正常运行，因此，必须针对高温烟气的特征，遵循一定的设计原则，科学选择阀门类型，并在设计上加强影响因素的考虑与采用创新对策，在阀门质量控制上加强管理，才能将适应性强，工作效率好的烟气阀门应用到控制点上，更好的为余热发电的正常运行提供保障。