高爐煤氣放散閥煤氣泄漏原因分析及處理

　　為了確保高爐煤氣放散閥安全、穩定、環(huán)保運行，對其使用狀況進(jìn)行深入分析，找出煤氣泄漏的原因，并且提出切實(shí)可行的處理對策，避免泄漏現象的發(fā)生，消除潛在設備隱患，同時(shí)提高企業(yè)經(jīng)濟效益，具有同類(lèi)企業(yè)參考的價(jià)值。

1、前言

　　根據煉鐵生產(chǎn)工藝及安全的需要，高爐每次開(kāi)停爐、檢修狀態(tài)、事故休風(fēng)狀態(tài)及正常布料均壓時(shí)，都需要對含塵煤氣進(jìn)行放散，煤氣放散需要通過(guò)煤氣放散閥來(lái)完成。由于煤氣尚未經(jīng)過(guò)除塵處理，其灰塵粒徑較大而且堅硬，致使放散閥經(jīng)常被吹損。在對國內多座高爐煤氣放散閥跟蹤統計，高爐的煤氣放散閥平均使用壽命不超過(guò)6個(gè)月，壽命最短的甚至只有幾天時(shí)間。因此，尋找各項有效方法分析煤氣泄漏的原因，及進(jìn)行有效地處理，成為高爐設備維護人員的緊迫任務(wù)。

2、高爐煤氣放散閥結構及工作原理

　　由于外開(kāi)式垂直放散閥門(mén)結構設計合理，避免了煤氣流的沖刷，可以達到延長(cháng)其使用壽命的目的，因此在國內大型高爐中使用比較廣泛。此種結構的高爐煤氣放散閥閥門(mén)由閥蓋，閥體，擺動(dòng)桶和連桿等機構組成(見(jiàn)圖1)，結構比較簡(jiǎn)單，操作方便靈活。閥蓋、閥體和擺動(dòng)桶為鑄鋼件，連桿則由優(yōu)質(zhì)低碳鋼制成。擺動(dòng)桶內疊加安裝若干片蝶簧，通過(guò)調節頂端螺母來(lái)控制彈簧壓縮量，從而達到控制閥門(mén)壓力的目的。閥蓋和閥體的密封面堆焊合金材料及硬質(zhì)合金層，有利于耐高溫及耐磨。閥門(mén)密封面采用錐形球面線(xiàn)接觸形式，以提高其密封性能及使用壽命。

圖1 高爐煤氣放散閥

1-液壓油缸;2-油缸座;3-擺臂裝配;4-碟簧;5-擺動(dòng)筒裝配;6-閥蓋調整螺母;7-碟簧;8-軸承;9-調節螺栓;10-O形密封圈;11-閥蓋裝配;12-橡膠密封圈;13-閥座裝配;14-閥體

　　閥門(mén)的正常開(kāi)啟與關(guān)閉是靠液壓油缸實(shí)現的，油缸工作時(shí)帶動(dòng)曲柄轉動(dòng)，彈簧倉轉動(dòng)又帶動(dòng)連桿和轉臂轉動(dòng)，使閥門(mén)開(kāi)啟。由于采用了鉸鏈五連桿機構，從而保證了閥門(mén)的運動(dòng)軌跡。閥門(mén)安全放散時(shí)油缸并不動(dòng)作而是由爐內壓力升高到大于閥門(mén)密封比壓時(shí)，閥板帶動(dòng)轉臂壓縮彈簧倉的彈簧，使閥蓋微量開(kāi)啟，從而達到放散減壓的目的。

3、高爐煤氣放散閥煤氣泄漏原因分析

　　3.1、閥蓋和閥座圓周方向接觸不同步

　　高爐每次開(kāi)停爐、檢修狀態(tài)、事故休風(fēng)狀態(tài)及正常布料均壓要開(kāi)啟煤氣放散閥時(shí)，由于煤氣垂直向上放散，一些灰塵顆粒不可避免地落在水平布置的閥座上，致使閥座表面積灰。在關(guān)閉放散閥時(shí)，閥蓋邊緣距連桿(圖1)中心的半徑距離不同，導致的閥蓋、閥座圓周方向不能同時(shí)接觸，距連桿中心距離小的點(diǎn)較早接觸，使得閥蓋在關(guān)閉的過(guò)程中存在的不同步，造成閥蓋與閥座配合不緊密。較早接觸的部位閥蓋與閥座之間容易夾住灰塵顆粒，受灰塵顆粒的支撐，造成配合不嚴，半徑距離較小的一面較早吹損，導致高爐煤氣放散閥煤氣泄漏。同時(shí)，接觸較遲的一面放散面積減小，夾帶灰塵顆粒的煤氣流速加快，沖擊力變大，過(guò)多地受到?jīng)_擊而吹損，導致高爐煤氣放散閥泄漏。

　　3.2、高爐工藝部分不合理

　　高爐爐頂煤氣放散閥的作用是在高爐開(kāi)停爐、檢修狀態(tài)、事故休風(fēng)狀態(tài)及正常布料均壓時(shí)使用，將爐內壓力泄壓，為保證高爐放散狀態(tài)的安全性，每次放散時(shí)要將大量的蒸汽充入到高爐中，用大量的蒸汽將爐內的煤氣通過(guò)煤氣放散閥進(jìn)行放散。此時(shí)，由于高爐爐頂煤氣放散閥溫度較高，在帶有大量蒸汽并帶有灰塵的煤氣通過(guò)放散閥時(shí)，煤氣中的灰塵就會(huì )積聚在放散閥閥座的位置，并在較高的溫度下灰塵硬化，越積越多越大，造成閥座密封面凸凹不平，致使放散閥關(guān)閉過(guò)程中，閥蓋與閥座之間的配合面出現問(wèn)題，由于堅硬灰塵的存在，使得密封面不能有效的密封，造成密封不嚴，造成高爐煤氣放散閥泄漏。

　　3.3、閥蓋密封結構不合理

圖2 閥蓋正常工作時(shí)位置示意圖

1-軸承;2-碟簧;3-閥蓋調節螺母;4-閥蓋裝配;5-O型密封圈;6-硬密封;7-橡膠密封;8-閥座

　　閥蓋設計時(shí)采用雙重密封，即閥蓋與閥座接觸面有軟密封和硬密封，雖然設計理念比較理想，但是不適合現場(chǎng)實(shí)際工作環(huán)境。正常密封見(jiàn)圖2所示。放散閥的軟密封安裝在閥座外側，為硅橡膠密封圈，更換方便，然而，硬密封是在閥蓋與閥座接觸面上堆焊硬質(zhì)合金，密封面為球面與錐面接觸，閥門(mén)關(guān)閉時(shí)由于對中性差，使得閥蓋與閥座內圈的硬密封一邊過(guò)早的接觸，另一邊不能有效的接觸，這時(shí)閥蓋處于“張嘴”狀態(tài)，使得閥蓋與閥座不能有效密封，造成泄漏，見(jiàn)圖3。

圖3 閥蓋非正常工作時(shí)位置示意圖

1-軸承;2-碟簧;3-閥蓋調節螺母;4-閥蓋裝配;5-O形密封圈;6-硬密封;7-橡膠密封;8-閥座

4、高爐煤氣放散閥煤氣泄漏處理對策

　　4.1、合理準確調整閥蓋位置

　　從閥蓋結構上分析，只要合理準確調整閥蓋的位置，保證閥蓋在關(guān)閉的過(guò)程中不發(fā)生偏心現象，使得閥蓋與閥座能夠良好的密封，就能解決此類(lèi)泄漏。首先，由于放散閥門(mén)密封方式對閥蓋的對中性要求較高，若出現變形現象則閥蓋不能有良好的對中性，造成放散閥泄漏，因此增加三只型號為M20×60的調節螺栓，將螺栓強度增加一個(gè)等級。其次，制作安裝三個(gè)擋塊，三個(gè)擋塊的安裝焊接位置基本上和調節螺栓位置一致分布，擋塊的側面與閥蓋凸臺的距離選擇合適，現場(chǎng)距離調整為5mm，避免在閥蓋關(guān)閉過(guò)程中出現閥蓋偏心現象發(fā)生。

　　4.2、合理調整高爐生產(chǎn)工藝

　　在高爐每次開(kāi)停爐、檢修狀態(tài)、事故休風(fēng)狀態(tài)及正常布料均壓時(shí)，需開(kāi)啟放散閥之前，高爐爐內及爐頂需要通蒸汽，用大量的蒸汽將爐內的煤氣排放，致使煤氣泄漏。為了解決工藝不合理問(wèn)題，改變置換氣體的介質(zhì)，從安全性、經(jīng)濟性、穩定性方面綜合分析，選用氮氣為置換蒸汽的氣體介質(zhì)。用氮氣將爐內煤氣放散，效果相當明顯，既使得放散閥等各管道清潔干凈，且能解決高爐爐頂煤氣放散閥積灰泄漏問(wèn)題。

　　4.3、放散閥密封結構改進(jìn)

　　高爐正常生產(chǎn)時(shí)爐內正常壓力在0.24MPa左右，外圈的硅橡膠軟密封已足以滿(mǎn)足現場(chǎng)生產(chǎn)需要，因此，將內圈堆焊硬質(zhì)合金在車(chē)床車(chē)20mm，車(chē)床車(chē)削方向為閥蓋密封軸向，將內圈堆焊硬質(zhì)合金密封車(chē)削后如圖4所示。改造完成后，閥蓋關(guān)閉時(shí)閥蓋的受力部位發(fā)生了改變，閥蓋的受力部位由原來(lái)的兩部分即硬密封和軟密封，變?yōu)楝F在的軟密封部位單一受力。一方面由于硬密封部位往閥蓋軸向方向車(chē)削了20mm，使得硬質(zhì)合金密封與閥座沒(méi)有接觸，避免了閥蓋在關(guān)閉時(shí)出現偏心不對中現象的發(fā)生。另一方面，閥蓋施力部位發(fā)生改變后，由于閥蓋上所有的壓力均施壓在硅橡膠密封上，使得硅橡膠密封的壓縮量變大，為避免硅橡膠密封的過(guò)度變形造成的閥蓋的不對中現象發(fā)生，在安裝硅橡膠密封的底部位置安裝10mm紙板，在閥蓋施力時(shí)，10mm紙板的作用即可將上述問(wèn)題解決，又使得放散閥密封良好。經(jīng)過(guò)上述的改造，大大提高了閥蓋的密封性能，避免了放散閥泄漏。

圖4 改造后閥蓋示意圖

1-閥蓋裝配;2-橡膠密封;3-閥座裝配

5、結束語(yǔ)

　　高爐煤氣放散閥是高爐生產(chǎn)時(shí)的關(guān)鍵設備，放散煤氣泄漏會(huì )給高爐生產(chǎn)造成影響，筆者分析出泄漏的幾大原因，并且提出了切實(shí)可行的解決方案，確保了高爐煤氣放散閥運行安全、環(huán)保，增加了經(jīng)濟效益，具有一定的前瞻性，具有在同類(lèi)企業(yè)推廣的價(jià)值。