鋼鐵冶煉煤氣干法除塵器泄壓安全裝置的選型與應(yīng)用

黃國威

摘要：高爐煤氣全干法布袋除塵和轉(zhuǎn)爐煤氣電除塵是鋼鐵行業(yè)重要的綜合節(jié)能環(huán)保技術(shù)之一。隨著煤氣干法除塵技術(shù)的普及應(yīng)用，除塵器筒體壓力異常泄放事件也呈上升趨勢(shì)。本文主要介紹了鋼鐵冶煉工序中高爐和轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵器泄壓安全裝置的選型與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鋼鐵冶煉；煤氣；干法除塵；泄壓裝置；選型應(yīng)用

引言

高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣是鋼鐵冶煉過程的副產(chǎn)品，也是重要的二次能源。高爐、轉(zhuǎn)爐煤氣必須經(jīng)過凈化后才能利用。在煤氣凈化過程中，干法除塵筒體泄壓裝置的選型與應(yīng)用是鋼鐵冶煉生產(chǎn)安全的重要保障。

1.鋼鐵冶煉主工序干法除塵筒體的泄放現(xiàn)象

1.1高爐煤氣全干法布袋除塵器泄放現(xiàn)象的發(fā)生

由于高爐原料、操作、頂壓控制、儀控系統(tǒng)故障或TRT設(shè)備快速切斷裝置誤動(dòng)作等原因，有時(shí)會(huì)造成干法除塵筒體壓力瞬時(shí)異常升高，引起筒體泄壓裝置動(dòng)作。另外，若設(shè)施異常使空氣或氧氣進(jìn)入筒體，與煤氣混合達(dá)到爆炸極限范圍，氣體輸送過程異物摩擦等產(chǎn)生明火會(huì)導(dǎo)致爆燃。但這種極端情況發(fā)生的概率極小，僅僅在理論上作可能性推測(cè)。

1.2轉(zhuǎn)爐煤氣電除塵器泄爆現(xiàn)象的發(fā)生

轉(zhuǎn)爐煤氣電除塵工藝，是利用電除塵器內(nèi)部電場高壓放電進(jìn)行集塵。如果煉鋼冶煉吹氧量控制不當(dāng)、降罩操作不當(dāng)、儀控系統(tǒng)故障、集氣管路或者電除塵器殼體密封性不良等原因，使氧氣進(jìn)入電除塵器內(nèi)，形成爆炸性混合氣體，電除塵電場有時(shí)火花放電就會(huì)引發(fā)混合氣爆炸，致使筒體泄爆。這不僅影響正常生產(chǎn)，還可能造成安全事故。

下面，對(duì)高爐和轉(zhuǎn)爐煤氣除塵筒體幾種壓力釋放裝置及使用情況進(jìn)行介紹。

2.壓力釋放裝置的定義及種類

壓力釋放裝置是一種用來在壓力容器處于緊急或異常狀況時(shí)防止其內(nèi)部介質(zhì)壓力升高到超過預(yù)定最高壓力的裝置。分為重閉式和非重閉式壓力釋放裝置。根據(jù)作動(dòng)形式和結(jié)果，也習(xí)慣將其分為“閥型”和“斷裂型”。重閉式壓力釋放裝置是一種在動(dòng)作后再行關(guān)閉的壓力釋放裝置，分為：安全閥、直接載荷式安全閥、帶動(dòng)力輔助裝置的安全閥、帶補(bǔ)充載荷的安全閥、先導(dǎo)式安全閥、真空安全閥。非重閉式壓力釋放裝置是一種在動(dòng)作后保持開啟的壓力釋放裝置，分為：爆破片裝置、折斷銷裝置、彎折銷裝置、剪切銷裝置。

3.高爐全干法布袋除塵筒體泄壓安全裝置

3.1爆破片裝置

一般稱為泄爆膜、爆破片、防爆片、防爆膜、防爆板等，是一種斷裂型一次性的安全泄壓裝置。分為正拱形、反拱形、平板型三種形式，常用塑性金屬或者石墨制造。

3.1.1優(yōu)越性：爆破片安全裝置由爆破片和夾持器組成。密封嚴(yán)密，無泄漏，規(guī)格型號(hào)多，適應(yīng)性強(qiáng)，破裂速度高，慣性小，反應(yīng)迅速。具有結(jié)構(gòu)簡單、泄放能力強(qiáng)、便于維護(hù)和更換。

3.1.2存在不足：不能重復(fù)使用，易疲勞損壞。爆破值不能自身調(diào)試確定。由于存在加工誤差，膜片厚薄及壓力不易掌握，只能采取抽樣和爆破實(shí)驗(yàn)來確定一個(gè)批次膜片的工作壓力范圍，而非定值。泄爆膜上部一般裝有閥蓋板，泄爆膜破裂、打飛閥蓋板、煤氣外泄等，會(huì)影響區(qū)域內(nèi)人員的安全。泄爆膜爆破時(shí)，筒體內(nèi)高爐煤氣與外界大氣直接聯(lián)通，必須立刻調(diào)整生產(chǎn)運(yùn)行模式，對(duì)生產(chǎn)造成一定影響。

3.1.3應(yīng)用注意事項(xiàng)：需定期對(duì)爆破膜片和夾持器進(jìn)行檢查。爆破片及閥蓋外部應(yīng)設(shè)置防護(hù)網(wǎng)罩，防止泄爆膜碎片或閥蓋飛出造成人員傷害。

3.2直接載荷式安全閥

一種僅靠直接的機(jī)械加載裝置如重錘、杠桿加重錘或彈簧來克服由閥瓣下介質(zhì)壓力所產(chǎn)生作用力的安全閥。有的企業(yè)在高爐全干法布袋除塵筒體頂部安裝彈簧直接載荷式安全閥（也稱彈簧自閉式安全閥），取代泄爆膜。

3.2.1優(yōu)越性：只泄放超壓部分介質(zhì)，泄壓后能自動(dòng)回座關(guān)閉。開啟壓力可調(diào)節(jié)，可重復(fù)動(dòng)作，促進(jìn)生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定。

3.2.2存在不足：密封性較差，閥瓣與閥座受頻繁啟閉、腐蝕、煤氣中顆粒磨損的影響易發(fā)生泄漏。材料銹蝕易造成閥瓣與閥座黏結(jié)。由于彈簧慣性及結(jié)構(gòu)因素，閥瓣開啟有滯后現(xiàn)象，不能滿足快速泄壓要求。彈簧容易銹蝕老化，影響動(dòng)作準(zhǔn)確性。

3.2.3應(yīng)用注意事項(xiàng)：應(yīng)由具備資質(zhì)的機(jī)構(gòu)定期校驗(yàn)。由取得相應(yīng)資質(zhì)的人員和單位加強(qiáng)在線檢驗(yàn)維保，應(yīng)無頻跳、振顫、卡阻等情況。設(shè)置位置及導(dǎo)出管應(yīng)便于點(diǎn)檢、保養(yǎng)、維修，并能保證安全。

4.轉(zhuǎn)爐電除塵筒體泄爆安全裝置

4.1彈簧自閉式泄爆閥

屬于直接載荷式安全閥的一種。泄爆閥主要應(yīng)用在轉(zhuǎn)爐電除塵筒體，筒體在負(fù)壓下運(yùn)行。泄爆閥一般安裝在進(jìn)、出口位置。泄爆閥彈簧分為三級(jí)，一級(jí)彈簧預(yù)壓緊于閥蓋，高強(qiáng)度螺母可調(diào)節(jié)一級(jí)彈簧的預(yù)緊力，確定泄爆閥的開啟壓力。二級(jí)、三級(jí)彈簧起緩沖作用，并具備導(dǎo)向軸，確保動(dòng)作軌跡可控。

4.1.1優(yōu)越性：泄爆面積大，泄壓效果好，可迅速泄放內(nèi)部爆燃?jí)毫Α?/p>

4.1.2存在不足：制作成本較高。受密封件為硅橡膠材質(zhì)的限制，此閥一般應(yīng)用于低于250℃工況，由于密封結(jié)合面銹蝕損壞會(huì)出現(xiàn)密封不嚴(yán)的情況。腐蝕性介質(zhì)會(huì)對(duì)密封效果產(chǎn)生副作用，彈簧部件等受到制造材料的限制，此類閥一般可滿足5-25KPa的開啟壓力，工作壓力低于20KPa。安裝尺寸和重量相對(duì)較大，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，適用范圍窄。一般情況運(yùn)行可靠，個(gè)別時(shí)候存在泄爆后不復(fù)位的情況。

4.1.3應(yīng)用注意事項(xiàng)：泄爆閥露天設(shè)置易受酸性雨水或其他介質(zhì)侵蝕，應(yīng)加強(qiáng)維保。泄爆后應(yīng)立即檢查，確?；刈芊庑?。泄爆方向應(yīng)與周邊通道有效隔離，并明確有關(guān)安全通行規(guī)定。

5.結(jié)語

高爐及轉(zhuǎn)爐除塵器筒體釋壓安全裝置應(yīng)結(jié)合實(shí)際需要及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來選型和設(shè)置，并嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范進(jìn)行檢查、維護(hù)、校驗(yàn)和管理，為鋼鐵冶煉生產(chǎn)提供安全保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚燕生，袁根福，陳雪輝，馬玉平，李義新，解立勛.布袋除塵技術(shù)與裝備發(fā)展?fàn)顩r綜述[J]. 安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，06：67-69.

[2]楊群.淺談韶鋼8#高爐（3200m～3）煤氣全干法布袋除塵工程設(shè)計(jì)[J].廣東科技，2012，19：162-163.