高爐煤氣調節閥優化設計與應用

王汝新

摘 要：該文通過對燃氣鍋爐四角的高爐煤氣調節閥進行解體及實際分析，并根據優化設計的原則，從根本上解決了生產實際問題，徹底根治四角調節閥卡澀不能實現在線調節問題，從而實現了閥門使用壽命的延長，提高了設備的運行可靠及安全性。

關鍵詞：調節卡澀 動作遲緩 密封 優化設計

中圖分類號：TH134 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）06（b）-0045-02

在鍋爐高爐煤氣控制系統中，作為終端控制煤氣介質物性參數的調節系統，調節閥對穩定生產起著舉足輕重的作用。而且，據資料顯示，在實際使用過程中，調節系統中有70%左右甚至更高的故障率來自于調節閥本身。因此，保證調節閥的正常運行，確保調節系統順行是一個十分重要的問題。在宣鋼設備能源部的鍋爐煤氣蝶閥調節系統實際工作過程中，高爐煤氣調節閥卡澀是該部使用中出現最常見的故障，尤其是在夏天氣溫較高時頻頻出現。因此，利用拆卸下來的舊調節閥進行徹底分解，進行了對比分析，研究卡澀原因并采取相應的解決措施。實際使用，取得了比較不錯的效果。

1 調節閥優化總體思路

通過對閥門的執行機構和本體進行解體檢查，發現調節閥不動作和卡澀的主要原因是閥門內壁及密封處存在污垢結晶體。為徹底解決這一問題，根據實際生產需要，通過改變調節閥的本體機構和密封性，徹底解決調節閥的系統卡澀和動作不到位的問題，消除設備隱患，確保鍋爐的安全穩定經濟運行。

2 具體實施

調節閥出現不動作的主要原因為調節閥在運行中煤氣雜質進入密封環處，導致密封環內部結疤、結晶、結垢，導致閥不動作，使系統不能進行自動調節。所以要通過改變閥桿軸徑密封材質與結構增加閥的嚴密性，防止煤氣雜質的進入，調節閥拆卸完畢后，閥桿軸徑各組裝零部件如圖1所示：原銅套密封（Φ35×Φ43×L30）改為耐溫骨架油封（Φ35×Φ60×L12）和石墨密封環（Φ35×Φ43.2×L8.5，4個）組合密封，增加閥體的密封度，耐溫骨架密封材質為耐高溫硅橡膠材質，耐溫達到250 ℃，可確保調節閥長期有效地進行密封使用。

2.1 調節閥門閥桿軸端密封改造

由于耐油骨架密封的外徑為Φ60 mm，而閥體原密封處的孔徑只有Φ43 mm，無法安裝耐油骨架密封，為此我們首先對閥體密封環的孔徑進行銑削加工。由于銑床現場和調節閥的尺寸等原因，標準刀具無法加工，故需自制刀具進行銑削加工。合金刀片，在刀桿的末端套絲M12，用M12的六方螺絲將合金刀片固定。閥體固定后，進行密封環孔徑的找正，然后通過移動萬能銑床的銑頭及改變合金刀片的長短達到擴大密封環孔徑的目的。

2.2 調節閥軸徑密封材質的改進

由于銅受熱產生變形，導致閥桿密封軸徑與閥桿之間間隙增大，加大了煤氣雜質進入量，從而導致閥結構不動作。我們采用耐溫骨架油封和石墨金屬壓制成“環形”密封圈代替銅套，石墨環形密封的尺寸為Φ35×Φ43.2×δ8.5，共計用4個組成軟層疊式密封體，具有金屬硬密封、彈性密封和自潤滑三大優點，無論在低溫還是高溫情況下，均具有良好的密封性能。

2.3 閥板的加工改進

因為閥板起到調節和切斷流體的作用，是調節閥的主要截流元件，因此極易受到介質的沖刷、腐蝕、顆粒的碰撞。調節閥閥板的結垢程度非常嚴重，也對調節閥不動作造成一定的影響。在筆者所在廠的鍋爐運行過程中，高爐煤氣調節閥只是起到調節的作用，而非切斷煤氣來源，故不需100%不漏氣。因此為降低閥板結垢程度（解體拆卸發現積垢厚度近1 mm，清除困難），我們對閥板外圓進行車削加工，由原來的Φ395 mm車削至392 mm，減少了閥板與閥座之間的接觸面，實現調節閥在啟閉瞬間的摩擦扭力矩和滑動接觸摩擦力的減小，降低閥板與閥座經常擠壓造成調節閥密封面的疲勞皺折、磨損，延長使用壽命。

2.4 調節閥的組裝

首先將兩個耐溫骨架密封鑲在調節閥閥體上已銑好的凹槽內，并在上端放置壓緊防松墊片。然后安裝改進后的石墨金屬密封環，在安裝時發現由于原來的軸承套為黃銅材質，硬度比較高，安裝時不易變形，現在更換的石墨金屬軸承硬度低，易變形，加之與閥體的配合比較精密，如按照安裝銅軸承套的方法安裝很容易變形損壞。經過現場討論后自制安裝金屬石墨密封環工具，這樣可以使軸承在安裝過程中受力均勻，且石墨軸承內壁也有了保護，不會出現安裝變形損壞。經上述操作后把蝶閥主體上的軸承和密封裝置安裝完畢。

3 實施效果分析

閥門改造完成后，在斷電情況下，根據需要由手動操作完成調節閥的開、關和調節功能。在通電后，輸入控制信號，控制執行器按預定模式工作，調節閥運行狀態良好，各系統運行參數正常，未出現卡澀、動作遲緩及不動作情況。

4 結語

挖潛增效已成為鋼鐵行業的工作重點，該項目的實施可大大降低備件費用，降低企業的生產成本，提高企業在市場競爭中的競爭力。該項目實施后通過兩年的運行實踐，尤其是經過了整個夏天的考驗，高爐煤氣調節閥沒有出現不動作或動作遲緩以及卡澀的現象，調節品質大大改善。

參考文獻

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