4747 m3 高爐煤氣切斷閥防護(hù)措施

張廷明，張啟濤，張守喜

（鞍鋼集團(tuán)本鋼板材股份有限公司煉鐵總廠，遼寧 本溪 117021）

煤氣切斷閥是高爐爐頂重要設(shè)備之一，在高爐生產(chǎn)工藝中占據(jù)重要地位，通過(guò)切換煤氣切斷閥通環(huán)、閉環(huán)位置，可以切通或切斷高爐與旋流除塵器之間的高爐煤氣。 鞍鋼集團(tuán)本鋼板材股份有限公司煉鐵總廠4747 m3高爐在中修控料線期間通過(guò)對(duì)煤氣切斷閥進(jìn)行特殊防護(hù)，確保了該設(shè)備的完好性，能夠滿足高爐生產(chǎn)需要。

1 煤氣切斷閥組成及功能

煤氣切斷閥由閥體、機(jī)架、支架、驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、通環(huán)、閉環(huán)組成。 煤氣切斷閥組成如圖1 所示。

圖1 煤氣切斷閥組成Fig. 1 Gas Shut-off Valve Composition

煤氣切斷閥利用液壓碟簧油缸放松、 夾緊，控制波紋管伸縮量，再利用驅(qū)動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)通環(huán)、閉環(huán)進(jìn)行切換動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)切通、切斷高爐煤氣的功能。 動(dòng)作順序?yàn)?，閥體的初始狀態(tài)為開狀態(tài)，碟簧油缸進(jìn)油，活塞桿帶動(dòng)波紋管法蘭回縮，壓縮波紋管，通環(huán)在蝶簧缸的作用下，與閥體之間產(chǎn)生足夠的間隙后，液壓馬達(dá)通過(guò)鏈輪機(jī)構(gòu)移動(dòng)機(jī)架至閉環(huán)位置，液壓馬達(dá)停止工作，碟簧油缸卸貨，活塞桿在蝶簧的作用下帶動(dòng)波紋管法蘭伸出，通過(guò)閉環(huán)壓縮蝶簧缸，此時(shí)整個(gè)閥體形成了一個(gè)密封體[1]。 煤氣切斷閥主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 煤氣切斷閥主要技術(shù)參數(shù)Table 1 Main Technical Parameters for Gas Shut-off Valve

2 高爐控料線期間煤氣切斷閥防護(hù)措施

2.1 安裝打水環(huán)管

高爐控料線期間爐頂及下降管溫度較高，在200～500 ℃，切斷閥在此溫度范圍內(nèi)工作，上下密封膠圈受高溫易損壞，損壞后，將直接造成切斷閥泄漏煤氣，導(dǎo)致高爐爐內(nèi)泄壓，因此，需重點(diǎn)控制切斷閥上、下密封面溫度，控制溫度在100～260 ℃為宜。

提出在閥通環(huán)側(cè)、 閉環(huán)側(cè)各安裝一組打水環(huán)管，環(huán)管末端安裝至回收水槽，杜絕水流淌到下方的設(shè)備上，環(huán)管內(nèi)側(cè)每間距100 mm 開Φ10 mm的打水孔，每組打水環(huán)管進(jìn)口安裝1 臺(tái)控制閥門，對(duì)打水量進(jìn)行調(diào)節(jié)，并提前進(jìn)行打水實(shí)驗(yàn)。高爐控料線回收煤氣期間，煤氣切斷閥處于通環(huán)位置，不回收煤氣時(shí)處于閉環(huán)位置。 煤氣切斷閥打水實(shí)驗(yàn)情況如圖2 所示。

圖2 煤氣切斷閥打水實(shí)驗(yàn)Fig. 2 Water Pumping Experiment for Gas Shut-off Valve

2.2 安裝機(jī)械鎖緊頂絲

高爐控料線期間，當(dāng)不回收煤氣時(shí)，煤氣切斷閥切斷煤氣處于關(guān)閉狀態(tài)，切斷閥閉環(huán)側(cè)上密封面承受高爐爐頂?shù)膲毫^高 （15～46 kPa），爐內(nèi)風(fēng)量較大且有輕微爆震，切斷閥僅靠液壓缸的夾緊力，無(wú)法實(shí)現(xiàn)密封，極易造成切斷閥大面積泄漏，影響高爐正?？亓暇€操作（其它高爐在控料線期間發(fā)生過(guò)切斷閥泄漏現(xiàn)象）。 為此，設(shè)計(jì)機(jī)械鎖緊頂絲，見圖3，當(dāng)切斷閥切斷煤氣后，閥體處于閉環(huán)位置，在液壓油缸進(jìn)行自動(dòng)鎖緊后，將自制鎖緊頂絲安裝在相鄰兩組液壓缸之間（共計(jì)12 組），以上下閥體平面接觸為宜。依靠機(jī)械頂絲的機(jī)械力二次進(jìn)行機(jī)械鎖緊，以確保閥體在閉環(huán)位置徹底鎖緊[2]。

圖3 機(jī)械鎖緊示意圖Fig. 3 Schematic Diagram for Mechanical Locking

3 應(yīng)用實(shí)踐及效果

3.1 應(yīng)用實(shí)踐

（1）高爐控料線回收煤氣時(shí)，煤氣切斷閥處于通環(huán)狀態(tài)下，打開切斷閥通環(huán)側(cè)打水環(huán)管閥門，對(duì)通環(huán)側(cè)上下密封面進(jìn)行強(qiáng)制打水冷卻，每小時(shí)進(jìn)行一次測(cè)溫。 采集爐頂溫度、煤氣切斷閥溫度等參數(shù)，檢驗(yàn)切斷閥通環(huán)上下密封膠圈是否受高溫?fù)p壞。 高爐控料線回收煤氣期間各項(xiàng)參數(shù)見表2。

表2 高爐控料線回收煤氣期間各項(xiàng)參數(shù)Table 2 Parameters for BF Control Stock Line during Gas Recovery

由表2 可以看出,在控料線回收煤氣期間，爐頂溫度在209～556 ℃，通過(guò)對(duì)通環(huán)側(cè)進(jìn)行打水，煤氣切斷閥溫度在135～206 ℃，能夠滿足冷卻要求，可以確保煤氣切斷閥正常工作、無(wú)泄漏[3]。

（2）高爐控料線不進(jìn)行回收煤氣時(shí)，當(dāng)爐頂放散閥開啟后，爐頂壓力在15 kPa 左右時(shí)，煤氣切斷閥切換到關(guān)閉狀態(tài)，在每相鄰液壓缸之間安裝一組自制鎖緊頂絲，頂絲與閥體上下平面接觸鎖緊后，檢測(cè)密封面間隙，均勻?yàn)橐恕?打開閉環(huán)側(cè)打水環(huán)管閥門進(jìn)行冷卻，采集爐頂溫度、煤氣切斷閥溫度等參數(shù)，檢驗(yàn)切斷閥閉環(huán)上下密封膠圈是否受高溫?fù)p壞。 高爐控料線不回收煤氣期間各項(xiàng)參數(shù)見表3。

表3 高爐控料線不回收煤氣期間各項(xiàng)參數(shù)Table 3 Parameters for BF Control Stock Line during No Gas Recovery

由表3 可以看出，在高爐控料線不進(jìn)行回收煤氣期間，爐頂壓力在16～46 kPa，爐頂溫度在361～566 ℃，通過(guò)對(duì)閉環(huán)側(cè)進(jìn)行打水，煤氣切斷閥溫度在120～210 ℃，能夠滿足冷卻要求，煤氣切斷閥正常工作，無(wú)泄漏。

3.2 實(shí)踐效果

高爐控料線結(jié)束后，爐頂下降管溫度逐步下降，關(guān)閉打水環(huán)管控制閥門，檢測(cè)鎖緊頂絲工作情況并對(duì)其進(jìn)行拆卸。 切換煤氣切斷閥到通環(huán)位置和閉環(huán)位置，分別檢測(cè)密封圈，大部分完好。 檢測(cè)切斷閥閥體密封面、 閉環(huán)側(cè)上密封面，發(fā)現(xiàn)有高爐粉塵板結(jié)物，見圖4，說(shuō)明高爐控料線不回收煤氣期間，切斷閥閉環(huán)上密封面有輕微逸出，可見作用在閥體閉環(huán)上的力較大，克服了閥本體液壓缸鎖緊力，機(jī)械鎖緊頂絲起到了關(guān)鍵性作用。利用打磨工具對(duì)閥體、閉環(huán)側(cè)密封面進(jìn)行打磨清凈處理。通環(huán)側(cè)、閉環(huán)側(cè)更換新密封膠圈后，進(jìn)行開關(guān)密封試驗(yàn)，密封效果良好。

圖4 切斷閥密封面板結(jié)物Fig. 4 Seal Panel Binding of Shut-off Valve

可見，煤氣切斷閥防護(hù)方法制定合理，在高爐回收煤氣或不回收煤氣時(shí)，高爐下降管內(nèi)溫度最高達(dá)570 ℃，切斷閥通環(huán)、閉環(huán)在高溫狀態(tài)下得到冷卻，在爐內(nèi)高壓力、大風(fēng)量、輕微爆震時(shí)，煤氣切斷閥閥體、上下密封面均無(wú)損傷，煤氣切斷閥沒有發(fā)生煤氣泄漏，避免了火災(zāi)事故，保護(hù)了附近的液壓管路、電纜等設(shè)施，保證了安全、穩(wěn)定的高爐控料線環(huán)境；同時(shí)，確保了高爐使用正常風(fēng)量，保證了高爐爐內(nèi)控料線深度，為高爐中修奠定了良好基礎(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

鞍鋼集團(tuán)本鋼板材股份有限公司煉鐵總廠4747 m3高爐在中修控料線期間，通過(guò)采取安裝打水環(huán)管和機(jī)械鎖緊頂絲的措施，對(duì)煤氣切斷閥進(jìn)行特殊防護(hù)，有效避免了煤氣泄漏情況的發(fā)生，保證了安全、穩(wěn)定的高爐控料線環(huán)境，為高爐中修奠定了良好基礎(chǔ)，值得參考和借鑒。