球型遮斷閥在昆鋼六高爐運用實踐

朱榮剛

（武鋼集團昆股份安寧公司本部煉鐵廠，云南 安寧 650302）

煤氣遮斷閥是高爐粗煤氣系統重力除塵設備，是用于阻止煤氣貯氣罐氣源的裝置，高爐正常生產時呈常開狀態，以便煤氣通過并進入煤氣凈化系統。當高爐維修時呈關閉狀態，將煤氣系統與高爐隔開，以便高爐或煤氣系統進行安全檢修。因此，要求該閥能迅速、安全切斷煤氣，以免發生煤氣中毒和爆炸事故。高爐使用遮斷閥一般有兩種形式：一種為電動卷揚開閉鐘型罩式遮斷閥，一種為液壓球型遮斷閥。昆鋼六高爐重力除塵煤氣遮斷閥為國內高爐較少使用的液壓球型遮斷閥。昆鋼六高爐是引進盧森堡ARBED公司Belval廠C高爐，全套二手設備改型設計新建而成。高爐重力除塵煤氣遮斷閥，就為隨二手設備引進的液壓球型遮斷閥，它在六高爐煤氣系統運行近21年，具有切斷煤氣迅速、密封性好等特點，同國內高爐較常使用的，電動卷揚開閉鐘型罩式遮斷閥，結構有很大不同，現將其結構特點和使用、檢修、維護等要求進行逐一介紹[1-3]。

1 球形遮斷閥結構及工作特點

圖1 鐘型罩式遮斷閥示意圖

圖2 球型遮斷閥整體結構示意圖

昆鋼六高爐重力除塵煤氣遮斷閥主要有以下幾部分結構組成：①冷卻閥座；②上部活動閥座；③波紋補償器；④夾緊油缸；⑤閥板；⑥閥板擺動臂；⑦閥板擺動臂蝶形彈簧支座；⑧擺動油缸。高爐正常生產狀態下，球形遮斷閥閥板在打開位置，放置于重力除塵上部活動閥座和冷卻閥座側，當高爐休風或檢修要將煤氣進行切斷時，夾緊油缸夾緊將波紋補償器收縮，帶動上部活動閥座露出閥板活動間隙，夾緊油缸動作到位后，擺動油缸推動閥板擺動臂及閥板做圓周運動，當閥板運動至閥座水平位置時，夾緊油缸動作將閥板夾緊完成煤氣切斷。當高爐需要復風時，夾緊油缸夾緊將波紋補償器收縮，帶動上部活動閥座露出閥板活動縫隙，閥板在蝶形彈簧支座彈簧作用下，使閥板離開下部閥座，擺動油缸動作拉動閥板擺動臂，及閥板做圓周運動，當閥板運動至閥座垂直位置時，夾緊油缸夾緊帶動波紋補償器收縮，帶動上部活動閥向下運動，使上部閥座和下部閥座閉合，就完成遮斷閥開閥動作。球型遮斷閥驅動為液壓驅動，整個動作過程僅需要35秒至40秒，就可以完成遮斷閥開關動作，且動作平穩，同時在閥板和冷卻閥座上設有密封圈，故遮斷閥密封效果好，煤氣泄漏基本為零，為安全檢修提供了保證。

表1 六高爐重力除塵煤氣遮斷閥主要設備參數

2 球形遮斷閥使用維護情況

昆鋼六高爐重力除塵煤氣遮斷閥從1998年12月高爐投產使用至今一直運行穩定可靠，期間僅需要對遮斷閥泄漏的夾緊油缸和擺動油缸進行更換就可以保證遮斷閥的正常使用。2011年4月高爐技改，考慮到煤氣遮斷閥已經運行12年，波紋補償器可能存在金屬疲勞，對遮斷閥波紋補償器進行了更換。更換后由于對遮斷閥的調整和結構上認識不足，在2011年7月高爐投產后，高爐正常休風檢修時，遮斷閥經常關不到位或無法關閉，致使高爐煤氣系統檢修，處在不安全的狀態下。為了盡快找出問題，使遮斷閥能夠在檢修過程中，起到切斷煤氣作用，通過對遮斷閥圖紙分析，確認問題為遮斷閥閥板擺動臂，蝶形彈簧支座內碟型彈簧失效，造成閥板上下位置位移，致使閥板在開關時擦碰上部或下部閥座，造成遮斷閥關閉不到位或無法關閉。由于球形遮斷閥閥板擺動臂，蝶形彈簧支座內碟型彈簧，在遮斷閥投用至今從未進行過更換，一旦更換出現問題將嚴重影響設備正常工作。通過對國外參考圖紙進行分析，確認碟型彈簧尺寸為∮112×∮57×4，碟型彈簧單個數量為29件，安裝方式為對合組合，為了避免拆除碟型彈簧后，閥板位置調整時間長，對該部分碟型彈簧進行了計算校驗。

圖3 閥板擺動臂蝶形彈簧支座裝配圖

查找機械設計手冊∮112×∮57×4碟型彈簧，為B系列2類型碟型彈簧；單片碟型彈簧厚度t=4mm；壓平變形量h0/mm=3.2mm；自由高度H0/mm=7.2mm；總變形量fz=i*f i碟型彈簧總數 f/mm 對合組合單片變形量 f/mm≈0.75h0 ；f=0.75*3.2=2.4mm ；fz=i*f=29*2.4=69.6mm；總 自 由 高 度Hz=i*H0/mm i碟 型 彈 簧 總 數；Hz=29*7.2=208.8mm ；壓縮后有效長度最大=總自由高度Hz - 總變形量fz=208.8-69.6=139.2mm；閥板壓縮后最小尺寸149.8mm；可失效碟型彈簧數量=（149.8-139.2）/2.4≈4.42片。

符合圖紙閥板壓縮后最小尺寸149.8mm要求，及設備工作壓縮量20mm的要求，同時能夠保證在碟型彈簧有4片失效后球型遮斷閥能夠正常工作。

檢修時打開閥板擺動臂蝶形彈簧支座，發現單個支座蝶形彈簧均有2片左右碟型彈簧損壞，最多的一個支座蝶形彈簧損壞達6片，最終造成遮斷閥閥板歪斜，動作時擦碰上下閥座的情況。

檢修更換閥板擺動臂蝶形彈簧支座蝶形彈簧后，遮斷閥工作正常，達到工藝使用要求。從2012年7月至今六高爐重力除塵煤氣遮斷閥，在檢修過程中僅進行例行維護對液壓油缸管路密封件和油管進行更換，整個設備維護量少，而且檢修時間短。在高爐噴涂長時間停產時，對油缸進行定修更換，就能很好的保證球型遮斷閥長周期穩定運行。

3 球形遮斷閥檢修維護注意事項

在球形遮斷閥使用過程中要密切注意油缸冷卻水，及閥座冷卻水的監控，要每周進行兩次巡檢，防止冷卻水泄漏對高爐生產產生影響，和冷卻水斷流使閥座密封膠圈燒壞。高爐停風檢修時，要定期檢查閥板擺動臂蝶形彈簧支座的動作情況，做好跟蹤記錄。清理閥板擺動臂蝶形彈簧支座上積灰、積塵防止活動部分卡塞。在冷卻管路檢修維護上，由于球形遮斷閥內置于重力除塵上部，工作環境既有高溫又有煤氣和含水煤氣粉塵的侵蝕，液壓管道和冷卻管道腐蝕較快，在條件允許情況下，可將上述管道材質改為不銹鋼，可保證長周期無泄漏。對于閥板、閥座密封用硅膠圈，改為氟橡膠膠圈，也能夠大幅提高密封圈的使用壽命。在安裝密封膠圈時要用橡膠錘或木錘將膠圈打緊，搭頭部位預留1mm～2mm壓縮余量，安裝完畢后可利用夾緊缸帶動上部閥座對下部閥座密封膠圈進行壓緊找平，可反復動作3到4次，以保證球型遮斷閥在正常生產情況下，和檢修時的密封效果，閥板密封圈也可采用此方式進行壓緊找平。檢修時，還應對閥板擺動臂蝶形彈簧活動行程進行檢查，確保夾緊油缸松開時，閥板擺動臂蝶形彈簧支座活動部分間距≥40mm，夾緊時閥板擺動臂蝶形彈簧支座活動部分間距≥10mm、≤20mm，如超過此間距，則需對閥板擺動臂蝶形彈簧支座內碟型彈簧，進行檢查或更換。

圖4 閥板密封示意圖

4 結語

昆鋼六高爐重力除塵液壓球型遮斷閥具有開關迅速、密封性好等特點，高爐大修時無需整體更換，可長期在線使用，在高爐建設時可降低重力除塵鋼結構高度和設備重量，同時比鐘型罩式遮斷閥在密封煤氣上效果要好，其在使用維護上也具有鮮明特色，可為高爐工作者在高爐煤氣切斷工藝閥門設計、使用、檢修、維護提供一些有益借鑒。