無料鐘爐頂均壓放散系統的設計探討

陳世強

（中冶南方工程技術有限公司，湖北 武漢 430223）

無料鐘爐頂均壓放散系統的設計探討

陳世強

（中冶南方工程技術有限公司，湖北 武漢 430223）

文章對爐頂均壓放散系統的設計進行了分析和探討。重點分析了該系統的工藝設計特點、設備組成及系統的檢修維護設施等。

高爐；均壓放散；設計

無料鐘爐頂設備為高溫高壓操作系統，工作條件十分惡劣。為了使上下密封閥，料流調節閥等閥門按上料程序順利打開，保證爐料順利裝入料罐或從料罐中排出，并且保證爐頂壓力不波動，需在料罐上設置爐頂均壓放散系統。

爐頂均壓放散系統是保證高爐實現高壓操作，保證爐內煤氣壓力恒定，保證煤氣氣流穩定的重要輔助系統。當均壓放散系統出現故障時，會直接影響爐頂的裝料時間，影響高爐的放料速度，若故障處理時間過長，則會造成高爐頂壓波動或罐內出現崩料，影響高爐的正常生產［1］。因此，設計中如何保證爐頂均壓放散系統的穩定可靠，減少設備的檢修及故障的發生，顯得尤為重要。

1　工藝流程及設計特點

為了提高均壓系統的可靠性，高爐無料鐘爐頂系統一般采用兩次均壓。一次均壓介質采用半凈煤氣（含塵量＜10g/m3）或凈煤氣（含塵量＜5mg/m3），二次均壓介質采用氮氣，需在爐頂設置氮氣罐。國內某些高爐不設二次均壓，這時設計時要充分考慮閥門開啟的壓差，以保證密封閥的正常開啟。根據設計計算，當用于爐頂稱量料罐中的均壓煤氣與爐內煤氣壓力差值在15 kPa內時，下密封閥可順利打開進行下一步裝料動作，此時可不設氮氣二次均壓［2］。

串罐無料鐘爐頂均壓放散系統只有1個料罐，一般設計一路均壓，兩路放散系統，均壓放散及設備檢修對裝料周期有一定影響。并罐無料鐘爐頂放散系統有2個料罐，一個裝料，另一個布料，每個料罐設計有1套均壓放散系統，每套設計一路均壓，一路放散系統。圖1、圖2分別為串罐無料鐘爐頂和并罐無料鐘爐頂均壓放散系統的工藝流程圖。

結合圖1、圖2兩個流程圖，對爐頂均壓放散系統的設計特點作如下分析：

（1）均壓系統一般采用凈煤氣或半凈煤氣進行一次均壓，以減少管道的磨損。采用氮氣進行二次均壓，除了保證爐頂閥門的正常開閉外，還可防止含塵煤氣流過分沖刷閥門密封圈，從而延長密封圈的使用壽命，減少高爐休風的機會。

（2）在放散管道上應設置有小旋風除塵器和消音器，以降低放散煤氣的粉塵量，減少環境污染，同時減輕放散煤氣對消音器及閥門的磨損，延長設備的壽命。除此之外，在管道上設置旋風除塵器，還可將煤氣粉塵回收進入料罐。然而，考慮到投資及各廠自身特點，目前國內一些高爐并未設計旋風除塵器。

（3）若料罐采用電子稱稱量，需在均壓管道與料罐連接處設置波紋補償器，以保證料罐稱量的準確性。若料罐稱量采用射線法或雷達料位計進行稱量 ，則不需要設計補償器。

（4）均壓放散系統的設計應充分考慮設備的檢修維護。圖1中，在均壓及放散管道上均設計有煤氣切斷裝置，用于均壓閥及放散閥的檢修維護；在放散管路上設計一路旁通管道，正常情況下，煤氣經旋風除塵器通過消音器進行放散。在消音器出現故障，不能正常工作時，手動切換，煤氣從旁通管路進行放散。圖2中，由于有兩套均壓放散系統，可以不設計旁通放散管路。

圖1　串罐無料鐘爐頂均壓放散系統流程圖

圖2　并罐無料鐘爐頂均壓放散系統流程圖

（5）一次均壓煤氣管道最高點還應設計有煤氣放散。在高爐休風或出現事故時，將均壓管道中的煤氣及時放散掉。

（6）高爐煉鐵工藝設計規范中指出，高爐宜設置爐頂均壓煤氣回收裝置。目前，均壓煤氣回收領域的研究較少。“高爐裝料均壓放散過程的煤氣回收工藝及其裝置”公開了一種將放散煤氣回收入凈煤氣管網的技術，雖然運行成本低廉，操作簡單，但主要依靠爐頂壓力做動力將凈煤氣送入煤氣管網，實際使用中，難以實現均壓放散煤氣的完全放散和凈煤氣的有效回收。為此，國內又作了一些研究，相繼提出了氣囊法、氣體替代法、引射法等專利技術［3］。目前國內雖然在一些高爐上設置了均壓煤氣回收裝置，但沒有一套系統長期使用。在強調節能降耗、環境保護的今天，均壓煤氣回收的應用應該引起足夠的重視。

2　主要設備組成及特點

（1）一次均壓主要設備包括均壓閥，均壓放散閥，波紋補償器，煤氣切斷裝置，旋風除塵器及消音器等。二次均壓主要設備包括二次均壓閥，氮氣罐等。

不同爐容的高爐采用不同規格的設備，均壓放散系統的配置也不同。一般設計中，爐容在1000～2000m3的高爐，均壓閥及放散閥的規格為DN250～DN400； 爐容≥2000m3的高爐，均壓閥及放散閥的規格為DN500～DN600［4］。表1為國內部分高爐爐頂均壓放散系統所采用的設備配置。

表1　國內部分高爐均壓放散系統主要設備規格及參數

（2）主要設備特點如下：①均壓/放散閥采用油缸驅動，該閥由鋼板焊接的閥箱殼體，帶硅橡膠密封的球面閥板和結合面含有堆焊硬質合金閥座組成［4］。此閥除軟硬密封，防止閥的密封面損壞和破壞密封膠圈外，還應在均壓/放散閥開啟時，保證閥板遠離氣流通道，使其密封面不受氣流沖刷，延長閥板壽命。閥體上還應設有人孔便于閥板及硅膠圈的更換。均壓閥及放散閥的結構型式一樣，安裝時均使閥板打開方向與進氣方向相反。②二次均壓閥閥體一般設計采用焊接結構，軟硬密封，開啟角度約100°，開啟后安裝有橡膠密封圈的閥板遠離氣流通道。③消音器結構形式一般為阻抗復合式，放散氣流經過降壓，穩流和吸音的過程達到消音的效果，消聲量≥35dB（A），降噪后，距消聲器1m處的噪音＜80dB（A）；吸音材料一般為不銹鋼316L沖孔吸聲板和耐溫防潮型玻璃棉氈。此外，消音器還應設計有清灰孔和檢修人孔，便于檢修維護。④管道的煤氣切斷裝置一般設計為手動盲板閥，在切斷煤氣的同時還能減少管道的應力。但由于盲板閥體積大，在關閉過程中受到煤氣流壓力的沖擊，會出現閘板關不嚴或關閉時間長的問題。因此設計時一般在盲板閥前設計手動蝶閥，用于切斷煤氣及減少煤氣流的壓力。此外，在不考慮投資的情況下，手動盲板閥也可用液壓眼鏡閥代替，遠距離操作，安全可靠，為日常檢修維護提供便利。

3　檢修設施

均壓放散系統設備閥門較多，煤氣對管道及設備磨損沖擊嚴重，應設計完善的檢修操作設施，滿足設備快速檢修的要求。

（1）設備所在平臺應設置相應噸位的檢修葫蘆及軌道，用于爐頂均壓閥，放散閥，消音器及旋風除塵器等設備的吊裝和檢修。

（2）手動盲板閥，蝶閥等設備應放在容易操作的位置，消音器的清灰孔和檢修人孔應位于平臺上方利于檢修操作的地方。

（3）均壓放散煤氣管道拐彎處容易積灰且易于磨損，設計時應盡量減少管道彎頭，且拐彎處盡量設計在人能觸及的位置，便于管道磨損后的更換、修補處理。

4　 結束語

爐頂均壓煤氣放散系統是保證高爐實現高壓操作，順利裝料卸料的重要輔助系統，設計時應充分考慮設備的檢修維護，優化管路閥門操作，保證系統的安全可靠及穩定運行。除此之外，還應設置旋風除塵器及消音器等設施，以改善煤氣除塵效果，降低煤氣放散的噪音污染，達到環保要求。

［1］ 陳典舉，蔡浩.酒鋼1800m3高爐爐頂均排壓系統改造探討［C］.第十四屆全國大高爐煉鐵學術年會，2013：974.

［2］ 喻道明.漣鋼2200m3高爐串罐無料鐘爐頂系統設計［J］.煉鐵，2003，（6）：12-16.

［3］ 王小偉，唐恩，等.高爐爐頂均壓放散工藝方案優化分析［C］.第十三屆全國大高爐煉鐵學術年會論文集，2012：1020-1026.

［4］ 項仲庸，王筱留，等.高爐設計-煉鐵工藝設計理論與設計［M］.北京：冶金工業出版社，2007：455-457.

Discussion on the Design of BF Top Pressure Equalizing Bleeding System

Chen Shiqiang
（WISDRI Engineering & Research Incorporation Limited， Hubei Wuhan 430223）

The paper analyzed and discussed the design of BF top pressure equalizing bleeding system. The process technological characteristics， equipment compositions and maintenance facilities of the system were analyzed emphatically.

blast furnace； pressure equalizing bleeding； design

TF066

A

1671-3818（2016）09-0234-02

陳世強（1985-），男，湖北武漢人，工程師，研究方向：煉鐵。