4747 m3 高炉煤气切断阀防护措施

2022-08-04张廷明张启涛张守喜

鞍钢技术 2022年4期

张廷明，张启涛，张守喜

（鞍钢集团本钢板材股份有限公司炼铁总厂，辽宁本溪 117021）

煤气切断阀是高炉炉顶重要设备之一，在高炉生产工艺中占据重要地位，通过切换煤气切断阀通环、闭环位置，可以切通或切断高炉与旋流除尘器之间的高炉煤气。鞍钢集团本钢板材股份有限公司炼铁总厂4747 m3高炉在中修控料线期间通过对煤气切断阀进行特殊防护，确保了该设备的完好性，能够满足高炉生产需要。

1 煤气切断阀组成及功能

煤气切断阀由阀体、机架、支架、驱动马达、通环、闭环组成。煤气切断阀组成如图1 所示。

图1 煤气切断阀组成Fig. 1 Gas Shut-off Valve Composition

煤气切断阀利用液压碟簧油缸放松、夹紧，控制波纹管伸缩量，再利用驱动马达带动通环、闭环进行切换动作，以实现切通、切断高炉煤气的功能。动作顺序为，阀体的初始状态为开状态，碟簧油缸进油，活塞杆带动波纹管法兰回缩，压缩波纹管，通环在蝶簧缸的作用下，与阀体之间产生足够的间隙后，液压马达通过链轮机构移动机架至闭环位置，液压马达停止工作，碟簧油缸卸货，活塞杆在蝶簧的作用下带动波纹管法兰伸出，通过闭环压缩蝶簧缸，此时整个阀体形成了一个密封体[1]。煤气切断阀主要技术参数如表1所示。

表1 煤气切断阀主要技术参数Table 1 Main Technical Parameters for Gas Shut-off Valve

2 高炉控料线期间煤气切断阀防护措施

2.1 安装打水环管

高炉控料线期间炉顶及下降管温度较高，在200～500 ℃，切断阀在此温度范围内工作，上下密封胶圈受高温易损坏，损坏后，将直接造成切断阀泄漏煤气，导致高炉炉内泄压，因此，需重点控制切断阀上、下密封面温度，控制温度在100～260 ℃为宜。

提出在阀通环侧、闭环侧各安装一组打水环管，环管末端安装至回收水槽，杜绝水流淌到下方的设备上，环管内侧每间距100 mm 开Φ10 mm的打水孔，每组打水环管进口安装1 台控制阀门，对打水量进行调节，并提前进行打水实验。高炉控料线回收煤气期间，煤气切断阀处于通环位置，不回收煤气时处于闭环位置。煤气切断阀打水实验情况如图2 所示。

图2 煤气切断阀打水实验Fig. 2 Water Pumping Experiment for Gas Shut-off Valve

2.2 安装机械锁紧顶丝

高炉控料线期间，当不回收煤气时，煤气切断阀切断煤气处于关闭状态，切断阀闭环侧上密封面承受高炉炉顶的压力较高（15～46 kPa），炉内风量较大且有轻微爆震，切断阀仅靠液压缸的夹紧力，无法实现密封，极易造成切断阀大面积泄漏，影响高炉正常控料线操作（其它高炉在控料线期间发生过切断阀泄漏现象）。为此，设计机械锁紧顶丝，见图3，当切断阀切断煤气后，阀体处于闭环位置，在液压油缸进行自动锁紧后，将自制锁紧顶丝安装在相邻两组液压缸之间（共计12 组），以上下阀体平面接触为宜。依靠机械顶丝的机械力二次进行机械锁紧，以确保阀体在闭环位置彻底锁紧[2]。

图3 机械锁紧示意图Fig. 3 Schematic Diagram for Mechanical Locking

3 应用实践及效果

3.1 应用实践

（1）高炉控料线回收煤气时，煤气切断阀处于通环状态下，打开切断阀通环侧打水环管阀门，对通环侧上下密封面进行强制打水冷却，每小时进行一次测温。采集炉顶温度、煤气切断阀温度等参数，检验切断阀通环上下密封胶圈是否受高温损坏。高炉控料线回收煤气期间各项参数见表2。

表2 高炉控料线回收煤气期间各项参数Table 2 Parameters for BF Control Stock Line during Gas Recovery

由表2 可以看出,在控料线回收煤气期间，炉顶温度在209～556 ℃，通过对通环侧进行打水，煤气切断阀温度在135～206 ℃，能够满足冷却要求，可以确保煤气切断阀正常工作、无泄漏[3]。

（2）高炉控料线不进行回收煤气时，当炉顶放散阀开启后，炉顶压力在15 kPa 左右时，煤气切断阀切换到关闭状态，在每相邻液压缸之间安装一组自制锁紧顶丝，顶丝与阀体上下平面接触锁紧后，检测密封面间隙，均匀为宜。打开闭环侧打水环管阀门进行冷却，采集炉顶温度、煤气切断阀温度等参数，检验切断阀闭环上下密封胶圈是否受高温损坏。高炉控料线不回收煤气期间各项参数见表3。

表3 高炉控料线不回收煤气期间各项参数Table 3 Parameters for BF Control Stock Line during No Gas Recovery

由表3 可以看出，在高炉控料线不进行回收煤气期间，炉顶压力在16～46 kPa，炉顶温度在361～566 ℃，通过对闭环侧进行打水，煤气切断阀温度在120～210 ℃，能够满足冷却要求，煤气切断阀正常工作，无泄漏。

3.2 实践效果

高炉控料线结束后，炉顶下降管温度逐步下降，关闭打水环管控制阀门，检测锁紧顶丝工作情况并对其进行拆卸。切换煤气切断阀到通环位置和闭环位置，分别检测密封圈，大部分完好。检测切断阀阀体密封面、闭环侧上密封面，发现有高炉粉尘板结物，见图4，说明高炉控料线不回收煤气期间，切断阀闭环上密封面有轻微逸出，可见作用在阀体闭环上的力较大，克服了阀本体液压缸锁紧力，机械锁紧顶丝起到了关键性作用。利用打磨工具对阀体、闭环侧密封面进行打磨清净处理。通环侧、闭环侧更换新密封胶圈后，进行开关密封试验，密封效果良好。

图4 切断阀密封面板结物Fig. 4 Seal Panel Binding of Shut-off Valve

可见，煤气切断阀防护方法制定合理，在高炉回收煤气或不回收煤气时，高炉下降管内温度最高达570 ℃，切断阀通环、闭环在高温状态下得到冷却，在炉内高压力、大风量、轻微爆震时，煤气切断阀阀体、上下密封面均无损伤，煤气切断阀没有发生煤气泄漏，避免了火灾事故，保护了附近的液压管路、电缆等设施，保证了安全、稳定的高炉控料线环境；同时，确保了高炉使用正常风量，保证了高炉炉内控料线深度，为高炉中修奠定了良好基础。