U型水封在轉爐一次煙氣干法凈化回收系統工程中的應用

崔寧 車雙平 高海波 王鵬軍 劉建峰 薛琨

摘 要：隨著轉爐一次煙氣干法凈化回收系統在中國國內的廣泛應用，促進了該系統技術國產化的研究步伐，使其快速全面、成熟發展，其研究成果已成功應用于包括冶金、有色等行業的相關煙氣凈化回收處理系統中。中國重型院從90年代初開始致力于轉爐一次煙氣干法凈化回收系統的研究和開發。文章對傳統凈煤氣切斷方式進行分析的基礎上，針對U型水封的構造進行了詳細研究，并重點介紹了U型水封在干法系統中的應用情況，采用U型水封替代電動蝶閥，配合眼鏡閥在轉爐煤氣一次除塵濕改干系統中的應用，原理簡單、操作便捷，極大提高了系統安全性和穩定性。

關鍵詞：安全；U型水封；轉爐煤氣；除塵系統；應用

中圖分類號：X757 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）10-0170-02

Abstract： With the wide application of the converter primary flue gas dry purification and recovery system in China， it has promoted the domestic research of the system technology and made it develop rapidly， comprehensively and maturely. The research results have been successfully applied to the relevant flue gas purification and recovery system including metallurgical， non-ferrous metals and other industries. Since the 90s， China Heavy Machinery Research Institute has been devoting itself to the research and development of a dry flue gas purification and recovery system for converter. Based on the analysis of the traditional cut off mode of clean gas， the structure of U-shaped water seal is studied in detail， and the application of U-shaped water seal in dry process system is introduced， and the U-shaped water seal is used to replace the electric butterfly valve. The application of eyeglass valve in converter gas primary dedusting and drying system is simple in principle， convenient in operation， and greatly improves the safety and stability of the system.

Keywords： safety； U-shaped water seal； converter gas； dust removal system； application

前言

轉爐一次煙氣干法凈化回收系統相較傳統濕法工藝以其能耗更低、無二次污染、煤氣回收量及純度更高的優點，已被行業認定為轉爐煤氣凈化回收的主要方向。被凈化后的轉爐煤氣作為極具利用價值的產物，各大鋼廠一直對其回收量和純度高度關注，但轉爐煤氣富含的一氧化碳為劇毒氣體，如何防止煤氣外漏事故的發生就成為各方關注的焦點。結合多個現場的實際情況，總結以往項目的經驗和國內近年來煤氣泄漏事故造成的嚴重后果，我們在轉爐一次煙氣干法凈化回收系統的回收側采用U型水封替代電動蝶閥，配合眼鏡閥共同控制，在干法系統進行檢修時，使煤氣柜與干法設備完全切斷，有效地避免了煤氣泄漏，保障了檢修和操作人員的人身安全。

1 傳統凈煤氣切斷方式

轉爐煤氣干法凈化回收系統中，以往采用電動蝶閥配合眼鏡閥共同控制來切斷凈煤氣，如圖1所示。

轉爐干法系統正常運行時，眼鏡閥和電動蝶閥處于打開狀態。當干法系統設備需要停爐檢修時，將電動蝶閥和眼鏡閥同時關閉，防止煤氣柜中的凈煤氣倒流，發生煤氣中毒。

經過近年來多個干法系統項目來看，電動蝶閥在運行過程中長期處于打開狀態，受煙氣和水氣侵蝕易出現閥芯密封圈磨損、閥桿和閥座損傷的現象，密封性變差，導致氣體泄漏，閥的動作緩慢或不能正常換向等故障，給檢修工作帶來不便。

另外，電動蝶閥結構較為復雜，易發生故障，對維修工的要求較高，如維護不到位，存在較大安全隱患。

2 U型水封的構造

U型水封的結構如圖2所示。

U型水封就是利用水將兩邊的氣體隔離開的一種分隔方式。

當需要切斷煤氣時，通過給水管給U型水封進行注水，為了防止煤氣通過給水管倒串，設計的給水管采用水封形式來確保可靠的切斷煤氣。當溢流管有水流出時，說明U型水封中的水位已經達到有效高度，此時關閉給水管上的閥門，打開小流量給水管的閥門，進行小流量補水，使溢流管處于連續溢流狀態，以此來保證U型水封中的水位高度，在溢流管的頂部開有小孔，防止虹吸現象產生，致使水封中的水不停外流。

這樣，當設備運行，煤氣需要回收時，只需打開放水閥，待U型水封中的水流盡，即可形成通路，水封用水對水質沒有特殊要求，使用工業凈水、凈環水或消防水均可，水封的供水和外排可接入鋼廠水系統大循環或直接采用干法煤氣冷缺水循環系統，對水質沒有污染和浪費，可循環利用。

為了保證放水管和溢流管中不會有煤氣泄漏，在放水管、溢流管和U型水封之間增加臥式煤氣排水器，水封放水完畢時，排水器上部會留取1.5米到2米的水封高度，應對干法系統中的煙氣壓力（干法系統總壓力不超過10kp），在系統正常運行時起到隔斷管道中煤氣與外界大氣的作用，保證了水封安全性。

3 U型水封在干法系統中的應用

根據《工業企業煤氣安全規程》中，“水封裝在其它隔斷裝置之后并用時，才是可靠的隔斷裝置“的原則。在柳鋼、冀南鋼鐵等“濕“改“干“技改工程中，采用U型水封來替代電動蝶閥，與眼鏡閥共同控制（如圖3）。

當系統設備需要檢修時，關閉眼鏡閥，向U型水封中注滿水，將煤氣柜與干法系統進行隔離，起到“雙保險”作用，更加有效的防止煤氣柜煤氣倒灌及外泄事故的發生。柳鋼在2014年一次性啟動了6臺轉爐煙氣除塵系統改造升級項目，是目前國內最大的轉爐煙氣除塵技術改造工程，由于改造過程中存在干法和濕法同時回收的情況，我們將U型水封加電動眼鏡閥的雙保險配置用于此項目中，該項目于2016年全部投運，投運至今系統運行安全穩定，未發生任何因煤氣泄漏造成的安全隱患，系統的安全性和穩定性得到了業主高度好評。

在柳鋼干法系統成功采用了U型水封后，河北冀南鋼鐵轉爐煤氣一次除塵系統工程中U型水封裝置再次得以成功運用，與柳鋼項目所不同的是，柳鋼項目水封用水為廠內大循環消防用水，而該項目水封用水完全采用了轉爐一次煙氣干法凈化回收系統內部煤氣冷卻自循環水系統，在柳鋼項目的基礎上，水的二次利用價值得到了更好的體現。該項目于2017年成功投運并運行良好，業主同樣對系統的安全性及穩定性給予高度評價。

4 結束語

柳鋼及冀南鋼鐵項目采用U型水封加電動眼鏡閥的雙保險后杜絕了可能產生煤氣泄漏的問題。有效的將凈煤氣進行隔離，既保證了其它濕法系統的正常運行，又不影響干法系統改造的施工，給系統改造工作提供了較好的條件。安全責任大于天，U型水封以其安全性高、維護簡單、操作方便、故障率低、便于監管的特點，必將在今后的此類項目中得到更加廣泛的運用。

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