高炉富氧阀组运行维护实践_陈典举.pdf

第 卷第 期 年 月甘 肃 冶 金 ，文章编号：（）高炉富氧阀组运行维护实践陈典举，李银喜，郑 威，闫继文（甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司 炼铁厂，甘肃 嘉峪关）摘 要：富氧阀组作为富氧鼓风工艺的设备基础，阀组系统的可靠稳定运行对高炉增加铁水产量、降低焦比有着重要意义。通过对富氧阀组运行状况跟踪研究，提出了富氧阀组系统设备运行维护的要点及注意事项。关键词：自力式减压阀；膜片；密封；清洗；维护中图分类号：文献标识码：，（，）：，：；引言高炉富氧鼓风具有提高煤气中 浓度，降低煤气流速，改善高炉冶炼间接还原和热交换作用，从而达到提高产量、增加煤比、降低焦比的目标。富氧阀组作为高炉富氧鼓风工艺的设备基础，阀组系统的安全可要运行对高炉提高利用系数，增铁降焦有着重要意义。酒钢炼铁厂 座高炉均采用富氧鼓风冶炼，其中 高炉炉容为 ，高炉配置富氧阀组系统示意图如 所示。螺纹连接球阀；氧气专用压力表；管座螺纹；弯管；、氧气截止阀；过滤器；自力式减压阀；阻火管；调节阀；氧气止回阀；、切断阀图 高炉富氧阀组系统示意图DOI:10.16042/62-1053/tf.2022.06.023 富氧阀组结构特点高炉富氧阀组以自力式压力阀为核心，配套流量自动调节阀、过滤器、截止阀、阻火器、止回阀、安全放散阀和配套仪表及管件所组成，各组件功用如下：截止阀用于在设备安装、调试、维护或处理意外情况时切断上游气源；过滤器用于对被控介质过滤净化，以保证系统内的精密仪表和用氧设备能够稳定、可靠工作；管道阻火器可以迅速断火源、杜绝管道中燃爆事故的发生；快速切断阀用于通过远程控制自动、快速切断气源；自力式减压阀是一种无需外来能源而只依靠被调介质本身的压力变化进行压力自动调节的节能型阀门，只需在设备调试过程中根据自身工艺要求在压力调节阀的引导指挥系统上设定阀后压力值，压力调节阀就会将潮压力调节为设定的阀后压力并自动维持其恒定；流量调节阀用于在主控室内远程控制下游流量、压力等工艺参数；止回阀用于介质单向流动，只允许介质向一个方向流动，以防止发生事故。高炉富氧阀组型号及参数见表。富氧阀组生产运行过程中存在问题富氧阀组在生产运行过程中出现了过滤器燃爆，阀组自力式减压阀压力调节失效，调节阀流量调节和计算机设定值不同步，阀位增大后氧气流量无变化，特别是冬季运行阀组氧量波动较大影响高炉风量，止回阀阀芯内部异响影响调节阀定位器使用寿命，影响高炉操冶稳定性。富氧阀组生产运行故障统计见表。表 号高炉富氧阀组型号及参数名称参数名称参数系统流量（）最大 ；正常流量 自力式减压阀型号；系统压力 调节阀型号；使用形式连续使用过滤器型号；系统稳定性氧量瞬时波动 止回阀型号；表 富氧阀组运行故障统计表序号故障名称影响程度过滤器燃爆影响高炉停氧 自力式减压阀调节失效阀后压力无法调节，氧量限定在 ，不能达到 的调节，制约高炉富氧用量止回阀阀芯异响调节阀定位器寿命由正常的 个月缩短至 个月，还存在管道撞击，引起燃爆的风险 富氧阀组运行存在问题原因分析 过滤器燃爆原因分析高炉富氧阀组配置直通型过滤器，高炉于 年停炉进行优化升级改造，年改造后复产，期间上游氧气管道进行部分更换，富氧阀组停用期间过滤器及管线其他部件未进行清洗维护，年 月富氧阀组在运行期间过滤器突然发生燃爆，过滤器及前后部分管件烧损。富氧过滤器发生燃爆主要表现出两个方面的问题：过滤器滤网材质为 不锈钢；高炉过滤器长年（年投用）未组织检查清洗及 高炉优化升级改造后恢复生产时也未进行清洗过滤器内积存异物，异物随氧气流波动高速运动碰撞（或互碰）产生火花发生爆燃。分析过滤器燃爆原因主要为设备维护人员对富氧阀组设备使用维护相关法规辨识不到位，未根据氧气 及 相 关 气 体 安 全 技 术 规 程（）辨识出过滤器使用不锈钢材质不符合规程中“条氧气过滤器壳体应用不锈钢或铜及铜合金，过滤器内件应用铜及铜基合金。滤网除满足过滤功能外，并应有足够的强度，以防滤网碎裂。滤网宜优先选用镍铜合金材质，其次为铜合金材质（铝铜合金除外），网孔尺寸宜为 目。”的要求，及时将不符合法规的过滤器不锈钢滤网更换为镍铜合金材质的不锈钢滤网；此外设备维护人员未按氧气及相关气体安全技术规程（）中“施工、维修后的氧气管系，其中如有过滤器，则在送氧前，应确认氧气过滤器内清洁无杂物。氧气过滤器应定期清洗。”的要求在定期清洗过滤器，同时在管线停用投产前未检查吹扫清洗富氧阀组过滤器及管线其他附件。第 期 陈典举，等：高炉富氧阀组运行维护实践 自力式减压阀调节失效原因分析自力式减压阀是整个富氧阀组中的核心组件，其内部膜片（材质硅橡胶）对工作环境温度的敏感性远远高于其他设备部位，正常工况条件下内部阀芯的开度范围在 。冬季富氧阀组内氧气温度低于 左右时，内部膜片性能降低，导致阀芯工作开度范围变化为 ，自力式减压阀调节功能失效，富氧阀组氧量不能满足高炉生产需求。结合自力式减压阀结构示意见图。反馈气压管路；操作气压管路；操作气源管路；引导指挥系统；主阀图 自力式减压阀结构示意图 自力式减压阀工作原理（图）：阀前压力 经过阀芯套筒、阀芯的节流后，变为阀后压力，并由系统管路上的阀后压力取样点经反馈压力管路反馈到指挥器的上膜室和主阀的弹簧室。指挥器上膜室压力与指挥器弹簧弹力的平衡关系，决定了挡板与喷嘴的相对位置，从而根据阀后压力变化向主阀发出相应的操作号。操作信号压力由操作气压管接座经操作气压管路输入主阀并作用在主阀活塞（薄膜）上，操作信号压力与主阀弹簧弹力以及反馈信号压力的合力决定了阀芯套筒与阀芯之间的开度，从而控制了阀后压力。阀前入口；压缩弹簧；阀芯套筒；活塞；膜片；阀芯；阀后出口图 自力式减压阀内部阀芯工作原理 自力式减压阀调节失效原因分析：高炉富氧阀组在室外安装，冬季高炉生产运行时，富氧阀组管线内氧气温度在 左右。自力式减压阀内部膜片为硅橡胶，在 左右的工况条件下，自力式减压阀内部橡胶膜片弹性降低，膜片与阀芯套筒间间隙增大，自力式减压阀内膜室氧气向弹簧室泄漏，自力式减压阀阀后压力维持在 ，引导指挥系统无法将阀后压力调至使用压力值，阀芯套筒与阀芯开度小于 ，阀前阀后压力变化值小于 ，自力式减压阀自动调节功能失效，限制高炉氧气使用量。止回阀阀芯异响原因分析因高炉炉况不顺或供氧单位氧量供应不足等因素制约，富氧阀组氧量维持 ，未达到阀组正常使用氧量在 左右的使用要求，止回阀通过氧气量偏小，止回阀内阀芯未浮起到位，氧量波动时阀芯上下动作，阀芯长时间未按规定要求开启，致使阀芯内部密封加剧，阀芯阀杆与阀芯套筒间间隙增大，止回阀在氧气低流量运行时发生异响，引起管线振动加大，调节阀定位器频繁工作寿命缩短发生损坏。富氧阀组止回阀阀芯发生异响时，若外部条件允许要及时调整阀组用氧量；同时要利用定修机会对对阀芯内部密封更换，避免阀芯异响引起其他事故。维护要点要依据氧气及相关气体安全技术规程（）中相关要求，结合现场实际，辨识现场阀组运行存在存在不符合项，重点要从阀组备件材质选型设计、标准规程是否符合国家行业规范要求，选择符合现场工况和行业规范的设备型号及备件备件材质，要将低性能材质的不锈钢组件更换为镍铜合金的不锈钢组件，提高设备的可靠性。要根据阀组零部件工作原理及结构特点改善工况条件，对富氧阀组管线保温，阀组内部氧气温度不低于。同时要对自力式减压阀阀体保温，消除气温偏低自力式减压阀内部膜片弹性的影响。同时定期要对阀组设备零备件检查清洗更换，确保阀组自力式减压阀内部膜片有足够弹性，阀芯开度大于 ，能通过外部引导指挥系统调节阀后压力，阀前阀后压力变化值大于 ，实现阀体压力自动调节，达到高炉生产所需氧量。止回阀阀芯发生异响时，要及时对阀芯内部密封更换，避免阀芯异响引起其他事故。富氧阀备设备管道施工安装，除严格遵循压力管道施工有关国家标准外，还有其特殊的安全规定要求，如管道与阀门等设备严格除锈脱脂、焊接探伤、吹扫验收等，若这些环节把关不严，容易引发燃（下转第 页）甘 肃 冶 金 第 卷较高，选择乙酸溶液为硅酸锌的浸取剂。浸取时间的选择根据上述实验方法，加入 的乙酸溶液，改变沸水浴时间，分析结果见表。表 沸水浴时间的影响水浴时间 浸取率 实验结果显示，在乙酸溶液中，随着沸水加热时间的增长，硅酸锌的浸取率逐渐增大，在 后逐渐趋于稳定，因此，选择沸水浴浸取时间 为。精密度试验为了考察方法的精密度，按照最终的实验条件，对同一烟尘样品进行 次重复测定实验，结果见表。表 精密度实验 锌物相组分测定结果平均值金属锌，氧化锌，硅酸锌，结果显示，金属锌、氧化锌、硅酸锌的相对标准偏差（，）分别是、，对于物相分析，其精密度满足误差要求。结语本实验为研究某炼钢厂烟尘中锌物相的分离及含量测定，讨论了锌不同物相的浸取条件，结果表明，金属锌物相分离的最佳条件为在样品中加入 溶液，室温振荡 ；氧化锌物相分离的最佳条件为在样品中加入 乙酸铵溶液，室温机械搅拌 浸取；硅酸锌物相分离的最佳条件为在样品中加入 乙酸溶液，沸水浴 。最终在烟尘中测得金属锌，氧化锌，硅酸锌。该方法的精密度在，测定结果准确可靠。参考文献：姜 艳，李自静，孙丽达，等真空碳热还原高炉炼铁烟尘提取锌有色金属工程，（）：伍 颖，姚俊，彭波浅议钢铁冶金除尘灰的处理工艺低碳世界，（）：含锌钢铁烟尘处理方式 河北冶金，（）：陈 松 滴定法测定锌冶炼产品中的金属锌化工管理，（）：常守森，李合庆，满 红，等锌精矿中锌物相分析方法研究有色矿冶，（）：北京矿冶研究院化学物相分析北京：冶金工业出版社，收稿日期：作者简介：孙帅楠（），女，山东省临邑县人，分析化学助理工程师，硕士研究生。主要从事有色金属矿石分析工作。（上接第 页）爆事故。规范富氧阀组的日常操作、维修与管理。要经常检查并校验氧气调节阀组的仪控系统，以保证其安全、准确、灵敏、可靠。应建立氧气管道（含氧气调节阀组）档案，由熟悉管道流程的氧气专业人员进行管理。结语富氧阀组设备日常运行维护要依据国家行业规范，及时整改消除不符合法规要求的隐患；同时要做好阀组停用投用前各设备零部件的检查吹扫清洗，生产运行过程中保证阀组内部氧气温度、流量参数，同时要定期对过滤器滤芯、自力式减压阀膜片、止回阀阀芯密封定期检查清洗；富氧阀组日常运行维护要严格按照设计规范要求，选择优质的备件，规范运行管理和定期检查清洗各零备件来实现阀组安全可靠运行，为高炉富氧鼓风，增铁降焦创造设备基础。参考文献：翁 凯中高压氧气调节阀组的设计探讨化学工程与装备，（）：金蕴智氧气总管过滤器烧毁事故分析深冷技术，（）：深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程 陈建清从两次燃爆事故谈氧气过滤器的选型与使用冶金动力，（）：王 彦，张铭刻指挥器型自力式减压阀调节性能下降的原因分析与改进科学技术创新，（）：收稿日期：作者简介：陈典举（），男，汉，甘肃省武威市人，工程师，本科。主要从事设备管理工作。第 期 孙帅楠，等：某钢厂烟尘中锌物相的分析研究