重力除尘器双密封卸灰阀应用

    1.手动卷扬卸灰阀存在的问题

    350m³高炉在生产过程中，原、燃料从炉顶进入炉内，靠重力的作用下行，鼓风动能从高炉下部风口进入，在炉内上行，下行的原、燃料与上行的高温空气混合，烧结矿等原料中的高价铁在焦碳等燃料形成的一氧化碳还原气体的作用下逐步还原成低价铁，无法还原的炉料形成粉料，与没有利用的一氧化碳及其他生成的混合气体混合，随着上行的鼓风形成含尘荒煤气，通过高炉上升管、下降管而引入重力除尘器。

    高炉重力除尘器具有结构简单、除尘效率高、阻力损失小等特点，被广泛应用在高炉煤气的除尘系统中，除尘效率可以达到80%。高炉产生的高速流动、含尘的荒煤气由截面积较小的管道进入容积较大的重力除尘器沉降室时，由于截面积突然扩大，气流速度迅速降低，气流中的粉尘颗粒在自重的作用下很快沉降，如果气流通过沉降室的时间大于或等于尘粒从顶部沉降到底部所需要的时间，则具有沉降可能的尘粒能够全部沉降，一定时间内，尘粒沉降到除尘器底部，从而达到从气流中分离的效果，最终形成了固体灰。

    重力除尘器吨铁产生约16kg的固体灰。由于重力除尘器容积有限，必须定期排放重力除尘器内固体灰，固体灰的排放通过重力除尘器下方的卸灰阀来完成。济钢第一炼铁厂重力除尘器有两套放灰口，一套是由阀盖、阀座组成的单一手动卷扬卸灰阀的放灰口，另一套是卸灰球阀和粉尘加湿卸灰机等组成的放灰口。重力除尘器放灰时主要是以加湿放灰为主，放灰运行方面存在以下两个方面的问题。

    （1）手动卷扬卸灰阀寿命不能满足目前高炉6个月休风周期的需要，因为该阀门密封差，性能不稳定。重力除尘器内灰若放不尽，会存在关阀困难，一次操作很难关好，既使关好阀接触面上会附着一层灰膜，灰膜在炉顶压力波动时存在击穿现象，出现轻微泄漏，这种现象非常普遍；重力除尘器内灰若放尽，一次密封无法保证严密性，手动卷扬卸灰阀密封面吹损加剧。高炉荒煤气含水量高时，泄漏量会加剧，煤气夹杂粉尘大量冲刷阀盖、阀座，曾经出现阀盖本体被被磨出孔洞的现象。

    （2）手动卷扬卸灰阀放灰时存在不同程度的扬尘，特别是放灰末期，会出现较严重的扬尘现象，因为手动卷扬卸灰阀属开放式结构，无法控制二次扬尘。该阀由于密封性能差，导致周边煤气存在，严重时周边大面积浓度超过1000μg/g，严重威胁着职工的身心健康。

    2.分析及改造

    济钢第一炼铁厂使用的手动卷扬卸灰阀是由阀盖、阀座及杠杆等组成，阀座水平固定在重力除尘器本体上，杠杆轴固定在阀体一侧，阀盖固定在杠杆的一端，通过开、关阀盖来完成放灰的过程。手动卷扬卸灰阀在关阀的过程中，阀盖接触面不能确保同时与阀座接触，较早结合的部位容易夹住灰尘颗粒，随着阀盖与阀座的逐渐接触，由于排放面积的逐渐减小，流速加快，气流冲击力变大，致使阀盖与阀座较迟结合部位的积灰被吹掉，造成轻微泄漏；即便是阀盖与阀座之间没有夹住灰尘颗粒，阀盖与阀座较迟结合部位因过多地受冲击而吹损，再加之手动卷扬卸灰阀属单一硬密封接触面，不可避免的出现轻微泄漏。由于除尘器内0.1MPa压力的存在，荒煤气长期冲刷卸灰阀接触面，从每一次休风周期对原阀门进行检查发现，都有不同程度的沟槽状磨损，严重时磨漏。

    为了满足高炉高顶压、大风量的工况条件及重力除尘器放灰工艺的需要，要求放灰速度稳定且均匀，阀体耐磨性要好，有较高的密封性，操作方便，为此必须对重力除尘器卸灰阀进行技术改造。

    高炉重力除尘器卸灰系统对高炉的安全稳定生产至关重要，济钢第一炼铁厂对此十分重视，已进行三次技术改造。

    第一代卸灰阀为手动卷扬卸灰阀，本体材料是铸钢件，应用在6座350m3高炉，平均寿命3个月左右，而且每次更换发现接触面有明显的磨损，后期使用煤气泄漏量明显，严重制约着高炉“大计划、长周期”的检修模式及生产的安全。

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    第二代卸灰阀在原手动卷扬卸灰阀的接触面上渗碳化钨进行耐磨处理，先后在6座350m3高炉试用并全面推广，虽然提高了阀门的使用寿命，但是完全密封的问题还没有彻底解决。

    第三代卸灰阀是在第二代卸灰阀的基础上方安装了密封性能好的电动球阀，先后在空间比较大的3-6#350m3高炉上试用并进行推广。经过生产实践运行发现，电动球阀作为卸灰阀只适于常开或常闭两种工况，不适合调节卸灰量的大小。因为球阀调节灰量时，阀芯会处于半开半关的状态，由于受高压高流速的煤气灰的冲刷，阀门寿命无法保证，通过配置调整灰量机构虽能在一定程度上解决问题，但在特殊故障情况下，重力除尘器温度有上升到500℃的可能，电动球阀密封材料无法适应故障高温的特殊情况。

    在总结前三代阀门运行的基础上，开发了第四代双密封卸灰阀（图1）。双密封卸灰阀是由上、下两组阀体构成，实现了初次密封并承料与完全密封分开的功能；上阀体以初次密封并承料为主，接触面渗碳化钨改善材质提高寿命；下阀体密封采用软密封结构，实现了完全密封；上、下两组阀的动力采用配套液压系统，并通过控制系统满足放灰的需要，实现操作安全、可靠、方便。该阀首先在3#1750高炉试用，在取得一定生产运行的基础上，对局部部位进行完善，然后在1#350m3高炉应用。

图1 双密封卸灰阀结构示意图

    3.双密封卸灰阀结构及应用优点重力除尘器双密封卸灰阀主要由上、下两组阀构成本体，上阀座与上阀盖构成上阀体，下阀座与下阀板构成下阀体。上阀座与下阀座在本体上，上阀盖在上、下阀座中间，沿固定在阀体一侧的轴作偏心旋转动动，阀盖中心与曲臂以万向节连接，自由找平；上阀体阀盖与阀座接合外表面经过渗碳化钨处理，以保证阀的使用寿命。下阀体阀板为水平板，以软密封为主，阀座下侧设置落灰孔，确保阀门关闭严密到位。

    重力除尘器双密封卸灰阀外部由小液压站、电控系统等组成，上、下阀运动件的打开和关闭是通过电磁换向阀控制油缸的前进和后退，并结合角位移传感器，在电控箱上实现开度显示。为了保证停电时此阀门为关闭状态，液压站安装蓄能器，采用停电复位，以保证煤气不会外泄。

    高炉重力除尘器双密封清灰阀具有以下优点：

    （1）实现初次密封并承料与完全密封分开的功能，达到完全密封的效果。设备寿命的提高，不仅适应了高炉“长计划、大周期”的休风要求，而且能增加重力除尘器放灰次数，保持重力除尘器内的容积，无形之中提高除尘效率，最终提高了煤气质量。

    （2）采用自动控制，开启角度随意可调，更好地满足了重力除尘器放灰工艺的要求。

    （3）机构联锁保护，使设备运行安全可靠。

    （4）整体结构紧凑，对安装现场的适应性强。

    （5）阀门全封闭式结构，能将除尘灰直接引入到卸灰机，环保效果良好，有利职工身心健康。

    实践证明，对重力除尘器卸灰系统的完善改造从根本上满足了高炉“长计划、大周期”的休风要求，保证了高炉的安全稳定生产。