鋼鐵冶煉煤氣干法除塵器泄壓安全裝置的選型與應用

黃國威

摘要：高爐煤氣全干法布袋除塵和轉爐煤氣電除塵是鋼鐵行業重要的綜合節能環保技術之一。隨著煤氣干法除塵技術的普及應用，除塵器筒體壓力異常泄放事件也呈上升趨勢。本文主要介紹了鋼鐵冶煉工序中高爐和轉爐煤氣干法除塵器泄壓安全裝置的選型與應用。

關鍵詞：鋼鐵冶煉；煤氣；干法除塵；泄壓裝置；選型應用

引言

高爐煤氣和轉爐煤氣是鋼鐵冶煉過程的副產品，也是重要的二次能源。高爐、轉爐煤氣必須經過凈化后才能利用。在煤氣凈化過程中，干法除塵筒體泄壓裝置的選型與應用是鋼鐵冶煉生產安全的重要保障。

1.鋼鐵冶煉主工序干法除塵筒體的泄放現象

1.1高爐煤氣全干法布袋除塵器泄放現象的發生

由于高爐原料、操作、頂壓控制、儀控系統故障或TRT設備快速切斷裝置誤動作等原因，有時會造成干法除塵筒體壓力瞬時異常升高，引起筒體泄壓裝置動作。另外，若設施異常使空氣或氧氣進入筒體，與煤氣混合達到爆炸極限范圍，氣體輸送過程異物摩擦等產生明火會導致爆燃。但這種極端情況發生的概率極小，僅僅在理論上作可能性推測。

1.2轉爐煤氣電除塵器泄爆現象的發生

轉爐煤氣電除塵工藝，是利用電除塵器內部電場高壓放電進行集塵。如果煉鋼冶煉吹氧量控制不當、降罩操作不當、儀控系統故障、集氣管路或者電除塵器殼體密封性不良等原因，使氧氣進入電除塵器內，形成爆炸性混合氣體，電除塵電場有時火花放電就會引發混合氣爆炸，致使筒體泄爆。這不僅影響正常生產，還可能造成安全事故。

下面，對高爐和轉爐煤氣除塵筒體幾種壓力釋放裝置及使用情況進行介紹。

2.壓力釋放裝置的定義及種類

壓力釋放裝置是一種用來在壓力容器處于緊急或異常狀況時防止其內部介質壓力升高到超過預定最高壓力的裝置。分為重閉式和非重閉式壓力釋放裝置。根據作動形式和結果，也習慣將其分為“閥型”和“斷裂型”。重閉式壓力釋放裝置是一種在動作后再行關閉的壓力釋放裝置，分為：安全閥、直接載荷式安全閥、帶動力輔助裝置的安全閥、帶補充載荷的安全閥、先導式安全閥、真空安全閥。非重閉式壓力釋放裝置是一種在動作后保持開啟的壓力釋放裝置，分為：爆破片裝置、折斷銷裝置、彎折銷裝置、剪切銷裝置。

3.高爐全干法布袋除塵筒體泄壓安全裝置

3.1爆破片裝置

一般稱為泄爆膜、爆破片、防爆片、防爆膜、防爆板等，是一種斷裂型一次性的安全泄壓裝置。分為正拱形、反拱形、平板型三種形式，常用塑性金屬或者石墨制造。

3.1.1優越性：爆破片安全裝置由爆破片和夾持器組成。密封嚴密，無泄漏，規格型號多，適應性強，破裂速度高，慣性小，反應迅速。具有結構簡單、泄放能力強、便于維護和更換。

3.1.2存在不足：不能重復使用，易疲勞損壞。爆破值不能自身調試確定。由于存在加工誤差，膜片厚薄及壓力不易掌握，只能采取抽樣和爆破實驗來確定一個批次膜片的工作壓力范圍，而非定值。泄爆膜上部一般裝有閥蓋板，泄爆膜破裂、打飛閥蓋板、煤氣外泄等，會影響區域內人員的安全。泄爆膜爆破時，筒體內高爐煤氣與外界大氣直接聯通，必須立刻調整生產運行模式，對生產造成一定影響。

3.1.3應用注意事項：需定期對爆破膜片和夾持器進行檢查。爆破片及閥蓋外部應設置防護網罩，防止泄爆膜碎片或閥蓋飛出造成人員傷害。

3.2直接載荷式安全閥

一種僅靠直接的機械加載裝置如重錘、杠桿加重錘或彈簧來克服由閥瓣下介質壓力所產生作用力的安全閥。有的企業在高爐全干法布袋除塵筒體頂部安裝彈簧直接載荷式安全閥（也稱彈簧自閉式安全閥），取代泄爆膜。

3.2.1優越性：只泄放超壓部分介質，泄壓后能自動回座關閉。開啟壓力可調節，可重復動作，促進生產的連續穩定。

3.2.2存在不足：密封性較差，閥瓣與閥座受頻繁啟閉、腐蝕、煤氣中顆粒磨損的影響易發生泄漏。材料銹蝕易造成閥瓣與閥座黏結。由于彈簧慣性及結構因素，閥瓣開啟有滯后現象，不能滿足快速泄壓要求。彈簧容易銹蝕老化，影響動作準確性。

3.2.3應用注意事項：應由具備資質的機構定期校驗。由取得相應資質的人員和單位加強在線檢驗維保，應無頻跳、振顫、卡阻等情況。設置位置及導出管應便于點檢、保養、維修，并能保證安全。

4.轉爐電除塵筒體泄爆安全裝置

4.1彈簧自閉式泄爆閥

屬于直接載荷式安全閥的一種。泄爆閥主要應用在轉爐電除塵筒體，筒體在負壓下運行。泄爆閥一般安裝在進、出口位置。泄爆閥彈簧分為三級，一級彈簧預壓緊于閥蓋，高強度螺母可調節一級彈簧的預緊力，確定泄爆閥的開啟壓力。二級、三級彈簧起緩沖作用，并具備導向軸，確保動作軌跡可控。

4.1.1優越性：泄爆面積大，泄壓效果好，可迅速泄放內部爆燃壓力。

4.1.2存在不足：制作成本較高。受密封件為硅橡膠材質的限制，此閥一般應用于低于250℃工況，由于密封結合面銹蝕損壞會出現密封不嚴的情況。腐蝕性介質會對密封效果產生副作用，彈簧部件等受到制造材料的限制，此類閥一般可滿足5-25KPa的開啟壓力，工作壓力低于20KPa。安裝尺寸和重量相對較大，結構相對復雜，適用范圍窄。一般情況運行可靠，個別時候存在泄爆后不復位的情況。

4.1.3應用注意事項：泄爆閥露天設置易受酸性雨水或其他介質侵蝕，應加強維保。泄爆后應立即檢查，確保回座密封性。泄爆方向應與周邊通道有效隔離，并明確有關安全通行規定。

5.結語

高爐及轉爐除塵器筒體釋壓安全裝置應結合實際需要及有關標準來選型和設置，并嚴格按照有關規范進行檢查、維護、校驗和管理，為鋼鐵冶煉生產提供安全保障。

參考文獻：

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