我们以化工行业普遍应用的三室蓄热式焚烧炉（RTO）为例，针对三室RTO共有6个换向阀，在炉底两两成对，分组布置（如下图）。

三组换向阀与RTO三个蓄热室对应，通过一定的顺序打开、关闭，引导烟气通过蓄热室、燃烧室，终排放到大气中。工作时RTO焚烧炉内呈微负压状态。高温侧换向阀的外侧与烟气出口管道连通，区域温度高达300℃；低温侧换向阀的外侧与烟气进口管道连通，区域温度高达200℃。炉内废气具有一定的腐蚀性。装置运行时，换向阀每60-180s开闭一次，动作频繁。

换向阀的平面阀板与密封端面通过直接接触实现密封。阀板闭合后，因加工、装配精度低导致密封不严，废气在压力作用下流动，在阀板处形成少许内漏，不通过蓄热体及炉膛焚烧直接排放。同时，阀杆在往复运动中对密封填料造成磨损，使废气通过填料直接泄漏到大气中，发生外漏。

另外，换向阀内部存在高温烟气，经长期运行后，原阀杆与阀板均存在不同程度的腐蚀损坏。由于原换向阀设计存在上述问题，加之在排放指标、环保指标更为严格的情况下，即使少量的泄漏也会对排放指标产生很大的影响，因此需要通过改造提高阀门的密封性、耐蚀性和耐用度，使装置能够满足现有工况条件下长期稳定运行的要求，并且使排放的废气满足《GB31571-2015 石油化学工业污染物排放标准》的排放指标。

根据长期运行后装置换向阀出现的泄露、损坏等问题，结合故障点的出现位置，可以从以下三个方面对换向阀的结构进行分析，并考虑改进办法：

1.阀杆材料及其连接结构换向阀的主要动件是阀杆和圆形阀板，因阀门动作频繁，密封结构及支撑结构负荷较大。加之炉中废气温度较高且有较强的腐蚀性，装置运行一段时间后，阀杆与阀板均发生了一定的磨损与破坏。

经现场测量、检查发现，阀板与密封面之间存在一定程度的平行度偏差。因此，应对阀板与阀杆采取降低重量、更换材料、增加错动补偿机构等措施使动件拥有更长的使用寿命和更好的密封效果。

2.阀板密封结构原设计中，圆形阀板仅通过与密封面接触时自身发生形变来进行密封。

由于加工精度无法保证，以及长期运行带来的支撑结构磨损，圆形阀板与密封面无法在圆周上所有的位置都能紧密接触。因此，需要对阀板密封结构进行重新设计，来保证长期运行中阀板密封的可靠性。

3.阀杆密封结构及支撑结构原设计中，阀杆的密封组件采用的是填料式密封，由于换向阀的动作频率非常高（每60-180s动作1次）使得此处密封填料的损耗非常快。

阀杆的支撑结构是在内外两侧对称布置的由三个橡胶轮组成的支撑轴承。

拆除支撑轴承后，发现滑轮表面包胶因长期使用表面已发生永久变形；滑轮的转轴因长期与轴套干磨，已严重磨损；部分滑轮已无法正常转动。

此外，经检查发现，支撑轴承虽然有一定的调心功能，但当阀杆两端同时采用此结构时，很难保证阀杆与密封函的同心度，从而加剧了填料的磨损。填料磨损后，废气在此处发生泄漏。因此，需要对阀杆的密封结构与支撑机构进行重新设计，以达到更好的阀杆密封效果与更长的使用寿命。

一、阀杆及其连接构件

如某涂布行业企业，一台55000Nm3/h处理量的RTO，在换向阀设计中的几个取值，如阀杆为直径60mm的实心杆，材质为不锈钢，阀板为直径 1300mm，厚3-10mm 的圆形板，材质同为不锈钢。在运行一段时间后，阀杆与阀板表面均出现了严重的腐蚀与磨损。考虑到长期运行时的设备工况，需要同时满足力学性能、表面硬度、耐腐蚀性三方面要求，因此理想的替代材料有调制钢不锈钢或其他合金钢。

根据现场的使用经验，选用直径63mm，厚10mm的不锈钢钢管作为替代阀杆材料。阀板的材料也选用不锈钢，直径不变，厚度增加。

阀杆自身的磨损与阀杆支撑轴承的磨损均会导致活塞杆与阀杆的同心度偏差进一步加大。改进的办法是在过渡头与活塞杆之间增加一个浮动接头。浮动接头允许两侧连接杆发生偏心滑动和球面滑动，它能够对活塞杆与阀杆之间的偏心量进行补偿，使得换向阀在长期使用过程中稳定高效地运行，降低RTO换向阀运行安全隐患。

二、阀板密封构件

1.改进后的阀板密封结构在密封面上加工两道密封槽，选用适当的弹性体材料作为密封体；利用密封体的回弹性补偿阀板与密封面之间的平行度偏差。同时，利用两道密封体形成迷宫密封结构，阻止有机废气泄漏，提高RTO处理效率。换向阀高温侧的环境温度高可达到300℃甚至更高（如部分行业需增加反烧工艺），因此要求密封体材料在高温下具有良好的物理、化学特性稳定性。膨胀石墨的耐温性出色，同时兼具较好的回弹性，非常适用于目的工况。

2.改进后的阀板密封结构在密封面上增加集气室，增加压缩空气接口，内部通入正压，以保证换向阀的零泄漏。

三、阀杆支撑构件

1.将原结构中的橡胶轮改为40Cr材质的钢轮，提高滑轮在高温烟气条件下的耐用性和耐腐蚀性。

2.增加下部两个滑轮的宽度，增大滑轮与阀杆的接触面积，降低滑轮与阀杆之间接触处的滑动摩擦阻力。

3.在每个滑轮内部增加一对自润滑轴承，使滑轮的滑动更加顺滑，延长滑轮的使用寿命。

经过我们的研究和探索，根据上述改进措施，换向阀能够满足RTO长期使用的稳定性和重复性，使RTO设备做到满足新标准中的排放要求，达到了预期的改进目的。具体效果总结如下：

1.更换后的不锈钢阀杆与阀板能够有效抵抗腐蚀并降低阀杆支撑负荷，减少磨损，具有更长的使用寿命。

2.作为阀板密封体材料，膨胀石墨在高温下具有良好的热稳定性和良好的回弹率。

3.改进后的阀杆密封结构能够有效阻隔灰尘；有效阻止RTO运行过程中的有机废气泄漏，并对阀杆提供稳固支撑。改进后的阀杆支撑轴承运转更加顺滑，使用寿命大大增加。

4.改进提高了换向阀的密封性；提高了换向阀运行时的平顺性与可靠性；延长了换向阀的使用寿命。