無料鐘爐頂均壓放散系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探討

陳世強(qiáng)

（中冶南方工程技術(shù)有限公司，湖北 武漢 430223）

無料鐘爐頂均壓放散系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探討

陳世強(qiáng)

（中冶南方工程技術(shù)有限公司，湖北 武漢 430223）

文章對(duì)爐頂均壓放散系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和探討。重點(diǎn)分析了該系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn)、設(shè)備組成及系統(tǒng)的檢修維護(hù)設(shè)施等。

高爐；均壓放散；設(shè)計(jì)

無料鐘爐頂設(shè)備為高溫高壓操作系統(tǒng)，工作條件十分惡劣。為了使上下密封閥，料流調(diào)節(jié)閥等閥門按上料程序順利打開，保證爐料順利裝入料罐或從料罐中排出，并且保證爐頂壓力不波動(dòng)，需在料罐上設(shè)置爐頂均壓放散系統(tǒng)。

爐頂均壓放散系統(tǒng)是保證高爐實(shí)現(xiàn)高壓操作，保證爐內(nèi)煤氣壓力恒定，保證煤氣氣流穩(wěn)定的重要輔助系統(tǒng)。當(dāng)均壓放散系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)直接影響爐頂?shù)难b料時(shí)間，影響高爐的放料速度，若故障處理時(shí)間過長，則會(huì)造成高爐頂壓波動(dòng)或罐內(nèi)出現(xiàn)崩料，影響高爐的正常生產(chǎn)［1］。因此，設(shè)計(jì)中如何保證爐頂均壓放散系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，減少設(shè)備的檢修及故障的發(fā)生，顯得尤為重要。

1　工藝流程及設(shè)計(jì)特點(diǎn)

為了提高均壓系統(tǒng)的可靠性，高爐無料鐘爐頂系統(tǒng)一般采用兩次均壓。一次均壓介質(zhì)采用半凈煤氣（含塵量＜10g/m3）或凈煤氣（含塵量＜5mg/m3），二次均壓介質(zhì)采用氮?dú)猓柙跔t頂設(shè)置氮?dú)夤?。國?nèi)某些高爐不設(shè)二次均壓，這時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮閥門開啟的壓差，以保證密封閥的正常開啟。根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算，當(dāng)用于爐頂稱量料罐中的均壓煤氣與爐內(nèi)煤氣壓力差值在15 kPa內(nèi)時(shí)，下密封閥可順利打開進(jìn)行下一步裝料動(dòng)作，此時(shí)可不設(shè)氮?dú)舛尉鶋海?］。

串罐無料鐘爐頂均壓放散系統(tǒng)只有1個(gè)料罐，一般設(shè)計(jì)一路均壓，兩路放散系統(tǒng)，均壓放散及設(shè)備檢修對(duì)裝料周期有一定影響。并罐無料鐘爐頂放散系統(tǒng)有2個(gè)料罐，一個(gè)裝料，另一個(gè)布料，每個(gè)料罐設(shè)計(jì)有1套均壓放散系統(tǒng)，每套設(shè)計(jì)一路均壓，一路放散系統(tǒng)。圖1、圖2分別為串罐無料鐘爐頂和并罐無料鐘爐頂均壓放散系統(tǒng)的工藝流程圖。

結(jié)合圖1、圖2兩個(gè)流程圖，對(duì)爐頂均壓放散系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)作如下分析：

（1）均壓系統(tǒng)一般采用凈煤氣或半凈煤氣進(jìn)行一次均壓，以減少管道的磨損。采用氮?dú)膺M(jìn)行二次均壓，除了保證爐頂閥門的正常開閉外，還可防止含塵煤氣流過分沖刷閥門密封圈，從而延長密封圈的使用壽命，減少高爐休風(fēng)的機(jī)會(huì)。

（2）在放散管道上應(yīng)設(shè)置有小旋風(fēng)除塵器和消音器，以降低放散煤氣的粉塵量，減少環(huán)境污染，同時(shí)減輕放散煤氣對(duì)消音器及閥門的磨損，延長設(shè)備的壽命。除此之外，在管道上設(shè)置旋風(fēng)除塵器，還可將煤氣粉塵回收進(jìn)入料罐。然而，考慮到投資及各廠自身特點(diǎn)，目前國內(nèi)一些高爐并未設(shè)計(jì)旋風(fēng)除塵器。

（3）若料罐采用電子稱稱量，需在均壓管道與料罐連接處設(shè)置波紋補(bǔ)償器，以保證料罐稱量的準(zhǔn)確性。若料罐稱量采用射線法或雷達(dá)料位計(jì)進(jìn)行稱量 ，則不需要設(shè)計(jì)補(bǔ)償器。

（4）均壓放散系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮設(shè)備的檢修維護(hù)。圖1中，在均壓及放散管道上均設(shè)計(jì)有煤氣切斷裝置，用于均壓閥及放散閥的檢修維護(hù)；在放散管路上設(shè)計(jì)一路旁通管道，正常情況下，煤氣經(jīng)旋風(fēng)除塵器通過消音器進(jìn)行放散。在消音器出現(xiàn)故障，不能正常工作時(shí)，手動(dòng)切換，煤氣從旁通管路進(jìn)行放散。圖2中，由于有兩套均壓放散系統(tǒng)，可以不設(shè)計(jì)旁通放散管路。

圖1　串罐無料鐘爐頂均壓放散系統(tǒng)流程圖

圖2　并罐無料鐘爐頂均壓放散系統(tǒng)流程圖

（5）一次均壓煤氣管道最高點(diǎn)還應(yīng)設(shè)計(jì)有煤氣放散。在高爐休風(fēng)或出現(xiàn)事故時(shí)，將均壓管道中的煤氣及時(shí)放散掉。

（6）高爐煉鐵工藝設(shè)計(jì)規(guī)范中指出，高爐宜設(shè)置爐頂均壓煤氣回收裝置。目前，均壓煤氣回收領(lǐng)域的研究較少?！案郀t裝料均壓放散過程的煤氣回收工藝及其裝置”公開了一種將放散煤氣回收入凈煤氣管網(wǎng)的技術(shù)，雖然運(yùn)行成本低廉，操作簡單，但主要依靠爐頂壓力做動(dòng)力將凈煤氣送入煤氣管網(wǎng)，實(shí)際使用中，難以實(shí)現(xiàn)均壓放散煤氣的完全放散和凈煤氣的有效回收。為此，國內(nèi)又作了一些研究，相繼提出了氣囊法、氣體替代法、引射法等專利技術(shù)［3］。目前國內(nèi)雖然在一些高爐上設(shè)置了均壓煤氣回收裝置，但沒有一套系統(tǒng)長期使用。在強(qiáng)調(diào)節(jié)能降耗、環(huán)境保護(hù)的今天，均壓煤氣回收的應(yīng)用應(yīng)該引起足夠的重視。

2　主要設(shè)備組成及特點(diǎn)

（1）一次均壓主要設(shè)備包括均壓閥，均壓放散閥，波紋補(bǔ)償器，煤氣切斷裝置，旋風(fēng)除塵器及消音器等。二次均壓主要設(shè)備包括二次均壓閥，氮?dú)夤薜取?/p>

不同爐容的高爐采用不同規(guī)格的設(shè)備，均壓放散系統(tǒng)的配置也不同。一般設(shè)計(jì)中，爐容在1000～2000m3的高爐，均壓閥及放散閥的規(guī)格為DN250～DN400； 爐容≥2000m3的高爐，均壓閥及放散閥的規(guī)格為DN500～DN600［4］。表1為國內(nèi)部分高爐爐頂均壓放散系統(tǒng)所采用的設(shè)備配置。

表1　國內(nèi)部分高爐均壓放散系統(tǒng)主要設(shè)備規(guī)格及參數(shù)

（2）主要設(shè)備特點(diǎn)如下：①均壓/放散閥采用油缸驅(qū)動(dòng)，該閥由鋼板焊接的閥箱殼體，帶硅橡膠密封的球面閥板和結(jié)合面含有堆焊硬質(zhì)合金閥座組成［4］。此閥除軟硬密封，防止閥的密封面損壞和破壞密封膠圈外，還應(yīng)在均壓/放散閥開啟時(shí)，保證閥板遠(yuǎn)離氣流通道，使其密封面不受氣流沖刷，延長閥板壽命。閥體上還應(yīng)設(shè)有人孔便于閥板及硅膠圈的更換。均壓閥及放散閥的結(jié)構(gòu)型式一樣，安裝時(shí)均使閥板打開方向與進(jìn)氣方向相反。②二次均壓閥閥體一般設(shè)計(jì)采用焊接結(jié)構(gòu)，軟硬密封，開啟角度約100°，開啟后安裝有橡膠密封圈的閥板遠(yuǎn)離氣流通道。③消音器結(jié)構(gòu)形式一般為阻抗復(fù)合式，放散氣流經(jīng)過降壓，穩(wěn)流和吸音的過程達(dá)到消音的效果，消聲量≥35dB（A），降噪后，距消聲器1m處的噪音＜80dB（A）；吸音材料一般為不銹鋼316L沖孔吸聲板和耐溫防潮型玻璃棉氈。此外，消音器還應(yīng)設(shè)計(jì)有清灰孔和檢修人孔，便于檢修維護(hù)。④管道的煤氣切斷裝置一般設(shè)計(jì)為手動(dòng)盲板閥，在切斷煤氣的同時(shí)還能減少管道的應(yīng)力。但由于盲板閥體積大，在關(guān)閉過程中受到煤氣流壓力的沖擊，會(huì)出現(xiàn)閘板關(guān)不嚴(yán)或關(guān)閉時(shí)間長的問題。因此設(shè)計(jì)時(shí)一般在盲板閥前設(shè)計(jì)手動(dòng)蝶閥，用于切斷煤氣及減少煤氣流的壓力。此外，在不考慮投資的情況下，手動(dòng)盲板閥也可用液壓眼鏡閥代替，遠(yuǎn)距離操作，安全可靠，為日常檢修維護(hù)提供便利。

3　檢修設(shè)施

均壓放散系統(tǒng)設(shè)備閥門較多，煤氣對(duì)管道及設(shè)備磨損沖擊嚴(yán)重，應(yīng)設(shè)計(jì)完善的檢修操作設(shè)施，滿足設(shè)備快速檢修的要求。

（1）設(shè)備所在平臺(tái)應(yīng)設(shè)置相應(yīng)噸位的檢修葫蘆及軌道，用于爐頂均壓閥，放散閥，消音器及旋風(fēng)除塵器等設(shè)備的吊裝和檢修。

（2）手動(dòng)盲板閥，蝶閥等設(shè)備應(yīng)放在容易操作的位置，消音器的清灰孔和檢修人孔應(yīng)位于平臺(tái)上方利于檢修操作的地方。

（3）均壓放散煤氣管道拐彎處容易積灰且易于磨損，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減少管道彎頭，且拐彎處盡量設(shè)計(jì)在人能觸及的位置，便于管道磨損后的更換、修補(bǔ)處理。

4　 結(jié)束語

爐頂均壓煤氣放散系統(tǒng)是保證高爐實(shí)現(xiàn)高壓操作，順利裝料卸料的重要輔助系統(tǒng)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮設(shè)備的檢修維護(hù)，優(yōu)化管路閥門操作，保證系統(tǒng)的安全可靠及穩(wěn)定運(yùn)行。除此之外，還應(yīng)設(shè)置旋風(fēng)除塵器及消音器等設(shè)施，以改善煤氣除塵效果，降低煤氣放散的噪音污染，達(dá)到環(huán)保要求。

［1］ 陳典舉，蔡浩.酒鋼1800m3高爐爐頂均排壓系統(tǒng)改造探討［C］.第十四屆全國大高爐煉鐵學(xué)術(shù)年會(huì)，2013：974.

［2］ 喻道明.漣鋼2200m3高爐串罐無料鐘爐頂系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.煉鐵，2003，（6）：12-16.

［3］ 王小偉，唐恩，等.高爐爐頂均壓放散工藝方案優(yōu)化分析［C］.第十三屆全國大高爐煉鐵學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2012：1020-1026.

［4］ 項(xiàng)仲庸，王筱留，等.高爐設(shè)計(jì)-煉鐵工藝設(shè)計(jì)理論與設(shè)計(jì)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2007：455-457.

Discussion on the Design of BF Top Pressure Equalizing Bleeding System

Chen Shiqiang
（WISDRI Engineering & Research Incorporation Limited， Hubei Wuhan 430223）

The paper analyzed and discussed the design of BF top pressure equalizing bleeding system. The process technological characteristics， equipment compositions and maintenance facilities of the system were analyzed emphatically.

blast furnace； pressure equalizing bleeding； design

TF066

A

1671-3818（2016）09-0234-02

陳世強(qiáng)（1985-），男，湖北武漢人，工程師，研究方向：煉鐵。