4747 m3 高爐煤氣切斷閥防護措施

張廷明，張啟濤，張守喜

（鞍鋼集團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備之一，在高爐生產工藝中占據重要地位，通過切換煤氣切斷閥通環、閉環位置，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對煤氣切斷閥進行特殊防護，確保了該設備的完好性，能夠滿足高爐生產需要。

1 煤氣切斷閥組成及功能

煤氣切斷閥由閥體、機架、支架、驅動馬達、通環、閉環組成。 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，再利用驅動馬達帶動通環、閉環進行切換動作，以實現切通、切斷高爐煤氣的功能。 動作順序為，閥體的初始狀態為開狀態，碟簧油缸進油，活塞桿帶動波紋管法蘭回縮，壓縮波紋管，通環在蝶簧缸的作用下，與閥體之間產生足夠的間隙后，液壓馬達通過鏈輪機構移動機架至閉環位置，液壓馬達停止工作，碟簧油缸卸貨，活塞桿在蝶簧的作用下帶動波紋管法蘭伸出，通過閉環壓縮蝶簧缸，此時整個閥體形成了一個密封體[1]。 煤氣切斷閥主要技術參數如表1所示。

表1 煤氣切斷閥主要技術參數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措施

2.1 安裝打水環管

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，導致高爐爐內泄壓，因此，需重點控制切斷閥上、下密封面溫度，控制溫度在100～260 ℃為宜。

提出在閥通環側、 閉環側各安裝一組打水環管，環管末端安裝至回收水槽，杜絕水流淌到下方的設備上，環管內側每間距100 mm 開Φ10 mm的打水孔，每組打水環管進口安裝1 臺控制閥門，對打水量進行調節，并提前進行打水實驗。高爐控料線回收煤氣期間，煤氣切斷閥處于通環位置，不回收煤氣時處于閉環位置。 煤氣切斷閥打水實驗情況如圖2 所示。

圖2 煤氣切斷閥打水實驗Fig. 2 Water Pumping Experiment for Gas Shut-off Valve

2.2 安裝機械鎖緊頂絲

高爐控料線期間，當不回收煤氣時，煤氣切斷閥切斷煤氣處于關閉狀態，切斷閥閉環側上密封面承受高爐爐頂的壓力較高 （15～46 kPa），爐內風量較大且有輕微爆震，切斷閥僅靠液壓缸的夾緊力，無法實現密封，極易造成切斷閥大面積泄漏，影響高爐正常控料線操作（其它高爐在控料線期間發生過切斷閥泄漏現象）。 為此，設計機械鎖緊頂絲，見圖3，當切斷閥切斷煤氣后，閥體處于閉環位置，在液壓油缸進行自動鎖緊后，將自制鎖緊頂絲安裝在相鄰兩組液壓缸之間（共計12 組），以上下閥體平面接觸為宜。依靠機械頂絲的機械力二次進行機械鎖緊，以確保閥體在閉環位置徹底鎖緊[2]。

圖3 機械鎖緊示意圖Fig. 3 Schematic Diagram for Mechanical Locking

3 應用實踐及效果

3.1 應用實踐

（1）高爐控料線回收煤氣時，煤氣切斷閥處于通環狀態下，打開切斷閥通環側打水環管閥門，對通環側上下密封面進行強制打水冷卻，每小時進行一次測溫。 采集爐頂溫度、煤氣切斷閥溫度等參數，檢驗切斷閥通環上下密封膠圈是否受高溫損壞。 高爐控料線回收煤氣期間各項參數見表2。

表2 高爐控料線回收煤氣期間各項參數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 ℃，通過對通環側進行打水，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、無泄漏[3]。

（2）高爐控料線不進行回收煤氣時，當爐頂放散閥開啟后，爐頂壓力在15 kPa 左右時，煤氣切斷閥切換到關閉狀態，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，檢測密封面間隙，均勻為宜。 打開閉環側打水環管閥門進行冷卻，采集爐頂溫度、煤氣切斷閥溫度等參數，檢驗切斷閥閉環上下密封膠圈是否受高溫損壞。 高爐控料線不回收煤氣期間各項參數見表3。

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

由表3 可以看出，在高爐控料線不進行回收煤氣期間，爐頂壓力在16～46 kPa，爐頂溫度在361～566 ℃，通過對閉環側進行打水，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，無泄漏。

3.2 實踐效果

高爐控料線結束后，爐頂下降管溫度逐步下降，關閉打水環管控制閥門，檢測鎖緊頂絲工作情況并對其進行拆卸。 切換煤氣切斷閥到通環位置和閉環位置，分別檢測密封圈，大部分完好。 檢測切斷閥閥體密封面、 閉環側上密封面，發現有高爐粉塵板結物，見圖4，說明高爐控料線不回收煤氣期間，切斷閥閉環上密封面有輕微逸出，可見作用在閥體閉環上的力較大，克服了閥本體液壓缸鎖緊力，機械鎖緊頂絲起到了關鍵性作用。利用打磨工具對閥體、閉環側密封面進行打磨清凈處理。通環側、閉環側更換新密封膠圈后，進行開關密封試驗，密封效果良好。

圖4 切斷閥密封面板結物Fig. 4 Seal Panel Binding of Shut-off Valve

可見，煤氣切斷閥防護方法制定合理，在高爐回收煤氣或不回收煤氣時，高爐下降管內溫度最高達570 ℃，切斷閥通環、閉環在高溫狀態下得到冷卻，在爐內高壓力、大風量、輕微爆震時，煤氣切斷閥閥體、上下密封面均無損傷，煤氣切斷閥沒有發生煤氣泄漏，避免了火災事故，保護了附近的液壓管路、電纜等設施，保證了安全、穩定的高爐控料線環境；同時，確保了高爐使用正常風量，保證了高爐爐內控料線深度，為高爐中修奠定了良好基礎。

4 結語

鞍鋼集團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，通過采取安裝打水環管和機械鎖緊頂絲的措施，對煤氣切斷閥進行特殊防護，有效避免了煤氣泄漏情況的發生，保證了安全、穩定的高爐控料線環境，為高爐中修奠定了良好基礎，值得參考和借鑒。