煤氣快速切斷裝置在濟(jì)鋼球團(tuán)廠的應(yīng)用實(shí)踐

宋長(zhǎng)軍

濟(jì)鋼煉鐵廠，山東 濟(jì)南 250101

0 引言

濟(jì)鋼球團(tuán)豎爐以混合煤氣作為焙燒燃料，隨著豎爐產(chǎn)量的不斷提高，煤氣用量也逐漸增加，為豎爐配備的除塵、助燃、冷卻風(fēng)機(jī)的容量也大幅提高。在生產(chǎn)過(guò)程中當(dāng)煤氣供給系統(tǒng)出現(xiàn)故障，如果不能及時(shí)有效的進(jìn)行處理，會(huì)引起煤氣回火爆炸[1]。如果除塵風(fēng)機(jī)異常停止，助燃風(fēng)機(jī)、冷卻風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，這時(shí)大量熱量會(huì)通過(guò)布料平臺(tái)向外涌向操作室，同時(shí)燒壞電纜、設(shè)備，對(duì)操作室內(nèi)人身安全造成巨大威脅。如果助燃風(fēng)機(jī)異常停止，煤氣還在供給，煤氣會(huì)通過(guò)助燃風(fēng)管道竄入風(fēng)機(jī)房，造成風(fēng)機(jī)房值班人員的人身傷害事故。

1 解決方案

當(dāng)煤氣供給系統(tǒng)或者風(fēng)機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，快速有效的隔斷煤氣和空氣是防止事故發(fā)生的重要手段。球團(tuán)廠結(jié)合豎爐中修為每座豎爐的除塵、冷卻、助燃風(fēng)機(jī)之間增加聯(lián)鎖控制，同時(shí)安裝了煤氣快速切斷裝置。

1.1 煤氣快速切斷裝置選擇

煤氣快速切斷裝置采用德國(guó)進(jìn)口SEHAZ型電液聯(lián)動(dòng)快關(guān)三偏心蝶閥。此閥門廣泛用于煤氣、天然氣、石油管網(wǎng)的安全控制，最小關(guān)斷時(shí)間小于4s并且可調(diào)，斷電時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。免維護(hù)，只需定期檢查蓄能器的氣囊壓力和液壓油的液位。三偏心結(jié)構(gòu)使閥座處無(wú)摩擦無(wú)擠壓無(wú)卡滯，使用壽命長(zhǎng)，閥座環(huán)的浮動(dòng)式設(shè)計(jì)，使閥座環(huán)對(duì)閥座無(wú)摩擦并自補(bǔ)償流程溫度的變化。此裝置接入豎爐DCS操作系統(tǒng)，正常狀態(tài)下，電腦上位開機(jī)，電液聯(lián)動(dòng)開啟，液壓關(guān)閉。閥門也可就地開啟，方便檢修和維護(hù)，設(shè)置手動(dòng)液壓操作裝置，用于停電時(shí)手動(dòng)打開、關(guān)閉執(zhí)行機(jī)構(gòu)，同時(shí)增加緊急操作和正常操作換向閥。

1.2 風(fēng)機(jī)及切斷閥安全聯(lián)鎖設(shè)計(jì)

1）除塵風(fēng)機(jī)故障停機(jī)，冷卻風(fēng)機(jī)立即停止運(yùn)行，煤氣快速切斷閥關(guān)閉，當(dāng)煤氣快速切斷閥關(guān)閉到位，助燃風(fēng)機(jī)立即停止運(yùn)行；

2）助燃風(fēng)機(jī)故障停機(jī)，煤氣快速切斷閥關(guān)閉，冷卻風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行，除塵風(fēng)機(jī)不參與聯(lián)鎖；

3）煤氣壓力低于設(shè)定值10000 MPa，煤氣快速切斷閥關(guān)閉，冷卻風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行，當(dāng)煤氣快速切斷閥關(guān)閉到位時(shí)，助燃風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行；

4）煤氣快速切斷閥意外停電，則切斷閥關(guān)閉，冷卻風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行，當(dāng)煤氣快速切斷閥關(guān)閉到位時(shí)，助燃風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行；

5）無(wú)論是在聯(lián)鎖投入狀態(tài)還是在聯(lián)鎖解除狀態(tài)，冷卻風(fēng)機(jī)故障停機(jī)及風(fēng)機(jī)入口閥門故障，都不響應(yīng)聯(lián)鎖。

1.3 實(shí)施過(guò)程

在豎爐燃燒室前的兩個(gè)煤氣支管上各安裝一臺(tái)煤氣快速切斷裝置。每座豎爐都有一套獨(dú)立的過(guò)程控制系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)狀態(tài)以及切斷閥的操作、狀態(tài)信號(hào)全部接入豎爐DCS控制系統(tǒng)。通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)閥門和風(fēng)機(jī)之間的聯(lián)鎖，這不僅節(jié)約了電纜，減少了故障隱患，同時(shí)風(fēng)機(jī)、操作閥的狀態(tài)在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上直觀顯示，方便工人操作，也方便維護(hù)人員查找故障。

分別采集豎爐煤氣總管和兩個(gè)煤氣支管上的煤氣壓力信號(hào)，當(dāng)其中的任意兩個(gè)或者3個(gè)壓力值低于10000MPa時(shí)，此時(shí)電腦程序認(rèn)定煤氣壓力低于10000MPa，煤氣切斷閥響應(yīng)聯(lián)鎖。

2 取得的效果

閥門良好的密封效果，快速的關(guān)斷能力，以及與風(fēng)機(jī)之間的快速聯(lián)鎖保護(hù)，使得該系統(tǒng)投入運(yùn)行后，杜絕了煤氣的泄露和危險(xiǎn)事故的發(fā)生，取得了良好效果。

3 在應(yīng)用中出現(xiàn)的新問(wèn)題

切斷閥應(yīng)用兩年后，閥門上位計(jì)算機(jī)先后出現(xiàn)顯示閥門未關(guān)閉到位，通過(guò)進(jìn)一步檢查閥門關(guān)閉到位指針，發(fā)現(xiàn)閥門確實(shí)沒(méi)有關(guān)閉到位，無(wú)法觸發(fā)關(guān)閉到位信號(hào)。出現(xiàn)這種情況后，通過(guò)增加開關(guān)閥門次數(shù)，閥門最終能夠完全關(guān)閉到位。

2009年，濟(jì)鋼球團(tuán)廠對(duì)2#豎爐進(jìn)行中修，中修期間閥門不能關(guān)閉到位，多次開關(guān)也不能夠關(guān)閉到位，于是在閥門兩側(cè)管道各開100cm2左右方孔。豎爐生廠使用的是高爐-轉(zhuǎn)爐混合煤氣[2]，開孔后發(fā)現(xiàn)，由于高爐煤氣除塵不徹底，造成瓦斯灰在管道和閥門上板結(jié)，板結(jié)最厚處可以達(dá)到3mm。造成閥門閥板無(wú)法和閥座完全接觸，使得切斷閥不能完全關(guān)閉到位。因切斷閥關(guān)斷力矩可達(dá) 30萬(wàn)NM，輕微的瓦斯灰板結(jié)被擠壓粉碎脫落，這是前幾次通過(guò)反復(fù)關(guān)閉閥門，閥門能夠關(guān)閉到位的原因。

發(fā)現(xiàn)是上述原因造成的閥門無(wú)法關(guān)閉到位后，從方孔處，用硬物摩擦或敲擊閥板和閥座，清理板結(jié)的瓦斯灰，由于瓦斯灰的附著力太強(qiáng)，導(dǎo)致清理后效果不理想，12月公共系統(tǒng)檢修，把2#爐西側(cè)閥門修繕完畢后發(fā)現(xiàn)，兩座閥門仍舊無(wú)法關(guān)閉到位。

3.1 閥門關(guān)閉不到位影響

因?yàn)槊簹饪焖偾袛嚅y在豎爐正常生產(chǎn)時(shí)要求全開，閥門長(zhǎng)期不動(dòng)作以及煤氣雜質(zhì)多是造成高爐瓦斯灰在閥門上板結(jié)的主要原因。只能夠借檢修之機(jī)進(jìn)行人工清理，但是閥門本身又非常精密，硬物摩擦?xí)p壞閥門的密封性能，從而影響密封效果。

同時(shí)助燃風(fēng)機(jī)跳閘是在煤氣快速切斷閥關(guān)閉到位之后，延時(shí)一定的時(shí)間才動(dòng)作。程序中用閥門的關(guān)閉到位信號(hào)作為判斷切斷閥是否關(guān)閉到位的依據(jù)。在集中聯(lián)鎖條件下，煤氣快速切斷閥無(wú)法關(guān)閉到位，助燃風(fēng)機(jī)將不能聯(lián)鎖跳閘。

3.2 解決方案

1）調(diào)整閥門的限位開關(guān)行程，造成閥門關(guān)閉到位的假信號(hào)，觸發(fā)助燃風(fēng)機(jī)的聯(lián)鎖關(guān)系。這樣需要不斷的調(diào)整行程開關(guān)，而且閥門使用時(shí)常開，不能夠確定什么時(shí)候閥門不能關(guān)閉到位，調(diào)節(jié)不但具有滯后性，而且需要頻繁調(diào)整；

2）調(diào)整助燃風(fēng)機(jī)跳閘的聯(lián)鎖條件，不再使用閥門的關(guān)閉到位信號(hào)，一旦別的條件觸發(fā)切斷閥關(guān)閉，程序中發(fā)出關(guān)閉煤氣切斷閥的指令的同時(shí)延時(shí)N秒（閥門的正常關(guān)斷時(shí)間+助燃風(fēng)機(jī)正常需要的延時(shí)時(shí)間）立即停止助燃風(fēng)機(jī)。隱患是一旦閥門無(wú)法關(guān)閉，助燃風(fēng)機(jī)停，燃燒室將會(huì)出現(xiàn)大量煤氣。所以需要加強(qiáng)點(diǎn)檢，保證閥門供電安全和液壓油正常。

通過(guò)研究，最終選擇了第二套處理方案，閥門主要作用是快速關(guān)斷，密封性要求在其次。雖然閥門不能完全關(guān)閉到位，但是閥門和閥座已經(jīng)緊密接觸，在強(qiáng)大的扭矩作用下，密封性還是可以保證。在日常的生產(chǎn)中增加閥門的開關(guān)次數(shù)，延緩?fù)咚够野褰Y(jié)速度，同時(shí)確定了閥門的清理周期，定期進(jìn)行專業(yè)清理。

[1]宋長(zhǎng)軍.球團(tuán)廠煤氣快速切斷在豎爐生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用[D].球團(tuán)技術(shù)研討會(huì)論文集，2008.

[2]劉國(guó)防.濟(jì)鋼球團(tuán)豎爐使用高爐-轉(zhuǎn)爐混合煤氣的改造及效果[J].燒結(jié)球團(tuán)，2007，33(1)：39-41.