大高炉煤气放散阀安全控制和应急处理 蔡国良 摘要以ＤＮ６５０新型煤气放散阀为例，分析大高炉煤气放散阀的安全保护原理来完善放散阀的控制系统，通过模拟高炉应 急事故状态来完善大高炉煤气放散阀的事故应急处理方案。 关键词大高炉放散阀液压控制 电气控制应急处理 中图分类号ＴＦ５４３．２ 文献标识码Ｂ 一、概述 大高炉通常指炉容在３０００ｍ，及以上容积的高炉。其因为 炉顶压力（以下简称顶压）高、整体框架高的特点不再采用配重 式放散阀，转而采用带弹簧仓的新型煤气放散阀。其主要特点 是无配重，可以有效降低炉顶框架结构高度，自带特殊安全弹 簧仓，可以在顶压失控时自动打开放散阀，有效保护炉顶设备 及管道。 大高炉顶压较高、并且其顶压控制要求较高，一旦出现紧急 状况将会对沿线设备造成灾难性的后果；所以炉顶放散阀必须 具有安全阀的功能，一旦高炉炉顶顶压失控都将会通过放散阀 自动打开从而减少故障损失。以ＤＮ６５０新型煤气放散阀为例介 绍大高炉煤气放散阀的安全控制和事故应急。 二、大高炉煤气放散阀简介 大高炉煤气放散阀（图１）由６部分组成，传动油缸、转臂连 杆机构、阀体、阀座、阀盖和弹簧仓机构，其中起关键密封作用的 是阀盖和阀座机构，机构通常设置两道密封，硬密封和软密封； 为较好的适用硬密封的球形密封面结构，阀盖上设置有自动调 心机构。整个阀体起安全保护作用的是弹簧仓机构，在制造厂调 整打压时，可以根据炉顶压力要求调整弹簧仓内弹簧预紧力，从 而达到调整放散阀阀盖自动打开压力的目的。 大高炉煤气放 散阀在现场的安装 一般为４套（图２）， 下降管放散阀，五通 球放散阀（２件，球１ 放散阀、球２放散 阀）和煤气均压管放 散阀，其中和炉内煤 气直接联通的是下 降管放散阀（２件）和 五通球放散阀共３ 件，这是涉及到高炉 顶压安全的主要放 散阀。煤气均压管放 图１炉顶煤气放散阀 散阀主要是在定修时用于排净均压管道内的残余煤气，确保检 修安全。 丝 笪噬堡 三、大高炉煤气放散 球２放散阀 下降管放散阀 阀的安全控制原理 大高炉炉顶压力（简 称顶压）一般工作压力为 ２５０ｋＰａ，设计压力为 ２８０ｋＰａ。在现场实际使用 过程中，一般要求当顶 压￣＞２８０ｋＰａ时，ＤＮ６５０放 散阀自动打开。 大高炉煤气放散阀 的安全控制，主要是通过 弹簧仓实现。ＤＮ６５０放散 图２放散阀现场安装图 阀机构运动简图如图３所示，定义放散阀水平安装时弹簧仓轴 线与水平面之间的角度为 ，放散阀的位置为 ，其完全打开时 的待机位置为Ｗ （（Ｅ，＝３０。），在其关闭过程中，密封面刚接触时的 位置为Ｗ （ ＝８４。）；在继续关闭过程中，弹簧仓达到最大压缩量 时位置为Ｗ （ｍ＝９０。）；完全关到位时位置为Ｗ４（ｗ＝９６。）。由以上 分析可知，放散阀处于关闭状态时，８４。≤ ≤９６。。 ＤＮ６５０放散阀旋转角度 与弹簧仓弹簧预紧力所能承受 的炉顶压力之间 的关系如图４所 示。弹簧仓中弹 簧从带到位状态 即Ｗ１ （３０ｏ， ９７．８ｋＰａ）开始关 闭过程中弹簧预 紧力一直在增 加；当放散阀达 到Ｗ２（８４。， ２６２ｋＰａ）位置时， 此时，虽然放散 阀关闭到位，但 是弹簧的预紧力 还没有达到最大 且处于上升趋 势，此时弹簧仓 图３ ＤＮ６５０放散阀机构运动简图 ｔＱｉｍｌ￣ｍｎｕ ５９ ３００ ２４０ １８（１ ‘ ｌ２０ ６ｆ） （】 ｌ０ ２０ ３０ ４０ ５０ ６０ ７０ ８０ ９０ １００ ｔｏ／（。。） 图４放散阀转角与炉顶压之间的关系 不能起到安全阀的作用；当放散阀达到Ｗ，（９０。，２８０ｋＰａ）位置 时，弹簧预紧力达到最大，此时是弹簧仓能否起到安全阀作用的 一个ＩＩ缶界位置；当放散阀达到 时，此时放散阀完全关闭，并 且由于弹簧仓中弹簧预紧力处于下降状态；要想打开放散阀，必 须首先克服ｃｃ，从９６。到９Ｏ。之间的弹簧上升状态下的预紧力，即 必须克服ｔｏ＝９０。时，弹簧的最大预紧力，所以此时放散阀能够起 到安全阀的作用。 综上所述，当放散阀位置ｗ（ｔｏ≤９Ｏ。）时，放散阀不能起到 安全阀的作用；当放散阀位置Ｗ（ｔｏ＞９０ｏ）时，放散阀能够起到安 全阀的作用，见图４中剖面线部分，也称之为安全阀的安全自锁 功能。 四、大高炉煤气放散阀控制系统的完善 大高炉煤气放散阀控制系统包括液压控制系统和电气控制 系统。目前在国内的大高炉设计方面，液压控制系统和电气控制 系统都存在部分问题，没有很好的整合，这是导致ＤＮ６５０放散 阀时常发生关不严的主要原因。 １．液压系统 图５所示为原设计ＤＮ６５０放散阀液压原理控制图，其中油 缸进出口Ａ、Ｂ管路采用双向液控单向阀进行保压。当阀关闭到 × Ｉ州 ｊ 』川萎 『ｌ】 图５原ＤＮ６５０放散阀液压原理控制图 ６０ 设■一理与维幢 图３中 、 ，之间时，ＤＮ６５０放散阀仍然能够关严．并且能够 双向保压较好，此时是液压系统油缸保压。但由于油缸管路较 长，当气温变化较大尤其是降低时，由于油液热胀冷缩作用，其 双侧保压压力会降低，此时会出现放散阀自动打开的情况，此种 由于液压系统保压产生的自锁称之为液压自锁。从某种意义上 液压自锁功能破坏了放散阀本身的安全自锁功能，所以必须改 进。改进后ＤＮ６５０放散阀液压控制原理图见图６所示，此时将 双向液控单向阀改为单向液控单向阀，保留了油缸前缸的保压 单向阀，拆除了油缸后缸能自动打开放散阀的单向阀。拆除的部 分为受气温影响较大能够自动打开放散阀的液压控制单向阀， 保留了易于放散阀关闭部分控制的单向阀，此时液压自锁加强 了安全自锁功能。 洲 枝头 ’ Ｊ 图６改进后ＤＮ６５０放散阀液压控制原理图 ２．电气控制 电气控制主要通过ＰＬＣ控制回路或继电器控制回路来实 现液压换向阀的换向动作，其反馈由现场处于ｃｃＪ回转中心的接 近开关反馈。由于接近开关不能精确的控制图３中 的位置， 而ｃｃＪ达到安全自锁时为９０ｏ＜ｔｏ≤９６。，度数较小，通过简单接近 开关的电气控制很难使得阀门完全关闭到位。改进的办法是在 ＰＬＣ控制回路或继电器控制回路中增加一个延时，延时的时间 为５－１５ｓ，可以很好的解决通过电气控制阀门关不到位的情况。 五、大高炉煤气放散阀事故应急处理 １．顶压失控应急处理 大高炉顶压失控的原因有很多，例如：ＴＲＴ顶压控制失控、 风机控制失控、炉内操作有管道等都将会引起高炉顶压失控。当 发生顶压失控时，高炉炉顶压力会异常波动，如不进行快速响应 将会造成严重后果。炉顶ＤＮ６５０放散阀的安全阀功能是顶压失 控时的最后安全保障，但当弹簧仓内局部锈蚀引起摩擦加剧等 因素都将会改变安全控制的打开压力，完全依靠弹簧仓自动打 开显得非常危险。应对以上情况，除人为快速干预响应以外，还 可以通过建立应急处理的计算机自动响应模型来自动快速响 应。如表１所示，以标准顶压２５０ｋＰａ为例，建立在顶压上升时和 丝 墼一… 现场动平衡技术在风机上的应用 樊 帆 摘要关键词干燥机尾气风机振动超标，通过振动分析，诊断为转子不平衡故障，应用现场动平衡技术，成功地解决了振动故障。 风机振动现场动平衡 文献标识码Ｂ ＴＨ１１３．１ 中图分类号概述 一、较小。采集频谱发现以１倍频占绝对优势，其他成分很小（图 ２）。初步判断是叶轮部位的问题，可能的原因有叶轮不平衡、叶 轮或转子热变形、裂纹等。立即对Ｃ３８２２风机停机进行现场动 平衡处理。 Ｃ３８２２干燥尾 气风机结构如图ｌ 所示，直联，悬臂式 叶轮。电机转速 １０４８ｒ／ａｉｒｎ，盘式转 子，转子质量约 ３００ｋｇ，直径２ｍ，转 子时 ９肯。 ／ ．， ＼ ｛ ６ － ＝＝；；＝ ＿ ＝； ’蓦７ ２０１２年９月１８日Ｃ３８２２风机运行时，出现较大振动，工艺 ： ３孽 ａ 中控室电脑数据显示振动值严重超标。对风机停车进行处理，开 车振动值未下降，于是利用测量仪器进行精确测量和故障分析。 二、振动分析 Ｈｚ 现场测量发现，前轴承Ｈ２向速度有效值为１９．６ｍｍ／ｓ，后轴 承Ｈ１向２２．１ｍｔｒｄｓ，电机前轴承日向１９．１ｍｍ／ｓ， 向、Ａ向都比 袭１ ＤＮ６５０放散阀应急自动控制模型 炉顶压力，ｋＰａ ２６５ 顶压上升 ２７２ ２８０ 图２动平衡前风机前轴承日向振动速度幅值谱 若火势较大或炉顶蓄能器失效要想打开炉顶放散阀，只能 球１放散 阀状态 开启 球２放散 阀状态 关 开启 开 下降管放 散阀状态 关 开启 借助除炉顶液压系统以外的第二动力源或人工机械的方法打 开。尤其是借助除炉顶以外的第二动力源，需要事先设计，以备 在关键时候能够应急处理。 六、结束语 开 大高炉煤气放散阀是保证高炉顺行的关键设备，同时也是 保障高炉安全生产的核心设备，其对高炉的作用非常明显。在正 常生产中，除了要求操作人员有非常清晰的头脑来决定如何处 理以外，最关键的是通过应急处理的自动控制程序来完成对应 急事故的紧急处理。 参考文献 １王蜀生，冯池．高炉新型煤气放散阀结构设计及受力分析．钢铁技术， ２００４（４）：８—１Ｏ ２２０ 顶压下降 ２０Ｏ ｌ８Ｏ 关闭 关闭 关闭 关 关 顶压下降时涉及高炉休风的球１放散阀、球２放散阀和下降管 放散阀的自动控制状态和动作模型；通过计算机的自动控制，高 炉能够自动应付顶压失控，同时可以在最短的时间内投入到正 常生产之中。 ２．电缆烧毁无法实现电气控制应急处理 高炉炉顶动力和控制电缆烧毁在日常生产中也是可能发生的问 ２李华，李．高炉煤气放散阀煤气泄露原因分析及处理．冶金设备， ２０１１年特刊（１）：６９—７１ ３王丁柱，原春富，邓建．对本钢１号高炉ＤＮ６５０放散阀存在问题的探 讨．本钢技术。２０１２（１）：８－１１ 题。当发生此类问题时，通过电气操作不能实现对炉顶放散阀的 紧急控制，此时只能通过人为干预来实现应急操作。 当炉顶着火较小，作业人员可以通过炉身通道或主皮带通 廊达到炉顶大平台设置的炉顶液压站，通过蓄能器的压力来实 现炉顶ＤＮ６５０放散阀的开启。 作者通联：上海梅山钢铁股份有限公司炼铁厂设备室 南 京市雨花区２１００３９ ［编辑利 文］ Ｅ—ｍａｉｌ：Ｇ１ｃａｉｌ９７９＠１６３．ｃｏｒｎ 缝 立蝰理 设■■瑶与维僖 ６１
