复合型卸放阀在干法除尘中的应用

左庆爱，李平均，孙建胜，董士玉，周 凯，徐洪源

（山东钢铁莱芜分公司能源动力厂，山东莱芜 271104）

1 概述

通过对莱钢能源动力厂2016年弹簧式安全阀故障情况进行分析，发现车间6套干法除尘，全年弹簧式安全阀故障次数高达63次。故障类型主要集中在卸爆后无法回座、无法正常开启泄压、密封腐蚀、弹簧老化4个方面。弹簧式安全阀做为干法除尘箱体卸爆阀，其是否安全、稳定运行，直接影响着整个干法除尘甚至高炉的安全稳定运行。随着国家对钢铁企业安全环保要求的提高，干法除尘卸爆系统升级改造势在必行。

2 存在问题

2.1 安全阀卸爆后无法回座

自2012年根据相关部门要求，为了发挥高炉的最大效率，1#、2#、5#、6#高炉相继提压，提压后干法除尘系统工作压力一般在198 kPa左右，作为干法除尘系统的保护装置弹簧式安全阀的参数需同步进行调整，在调整过程中对相关参数按照GB/T 12243-2005《弹簧直接载荷式安全阀》标准进行如下计算：整定压力（启座压力）＜工作压力；排放压力＝1.1×整定压力；回座压力＝0.85×整定压力；密封压力＝0.9×整定压力。

表1 高炉提压前后参数变化对比 kPa

由表1可知，高炉提压前，安全阀完全符合工艺要求。高炉提压后，3#、4#适合现生产工艺，而 1#、2#、5#、6#工作压力＞回座压力/密封压力，导致安全阀在压力异常泄压后无法回座、密封。而且安全阀排放压力接近系统设计压力250 kPa，存在安全隐患。因此，原弹簧式安全阀已经不适合生产工艺要求。

2.2 受煤气酸性腐蚀作用，安全阀动作异常

2.2.1 正常情况下泄漏

弹簧式安全阀内部压紧弹簧存在易老化问题，造成弹簧紧力降低，导致高炉炉顶压力稳定时突然卸爆，造成煤气压力瞬间降低，影响高炉正常生产。

2.2.2 异常情况下无法打开

弹簧式安全阀密封面选用普通材质，抗锈蚀能力非常差，尤其在煤气酸性腐蚀的作用下，易导致密封面和阀座被铁锈牢牢地粘合在一起，当压力出现异常升高时，不能及时开启，泄去箱体内的压力，极易对箱体内的布袋、龙骨造成破坏，甚至出现将箱体、煤气管道撕裂，存在巨大的安全隐患。

为了保证安全生产，采取了周期性更换箱体弹簧式安全阀的预防性措施，勉强维持设备的安全运行。即使通过这种手段2015年11月，5#干法除尘炉顶压力异常升高至230 kPa，达到设定的开启压力，可是12个弹簧式安全阀，只开启2台。由此可见，此种弹簧式安全阀的安全性无法保证。

2.3 弹簧式安全阀需定期校验

弹簧式安全阀作为箱体的保护装置，按照相关规定需每年校验一次，而且必须将阀门拆除后，送往具备专业资质的单位校验，不但存在着校验费用高的问题，而且协调过程不顺畅，对干法除尘的生产造成一定的影响。

2.4 实施点检过程危险性大

弹簧式安全阀在运行过程中，或由于高炉压力不稳，或由于腐蚀泄漏原因，随时都有爆破的风险，实施点检过程危险性极大，因而无法按照常规方式对其实施点检。

3 解决措施

将复合型卸放阀应用于干法除尘卸爆系统中，复合型卸放阀具备自动和手动的功能。自动功能投入：当达到设定卸放压力值时，自动保护程序被触发，由PLC发出指令，阀门开启泄压。如果出现阀门由于各原因未及时开启，当达到机械保护设定卸放值时，机械保护动作，将复合型卸放阀打开泄压。手动功能投入：当设备需检修，退出时，则在值班室内手动开启阀门泄压。

3.1 实施步骤

首先，将电动放散阀拆除，并用盲板法兰封堵。然后，拆除安全阀并安装复合型卸放阀。最后，将PLC控制程序同步进行修改。

3.2 操作方式

自动卸压功能：某一箱体正常运行时，复合型卸放阀常闭，自动功能投入，当达到设定排放压力0.23 MPa时，PLC发出开阀指令，触发二位五通换向阀动作，阀门开启泄压。当低于设定值0.23 MPa时，PLC发出关阀指令，触发二位五通电磁换向阀动作，阀门关闭。如果出现阀门未及时开启，当达到机械保护设定值0.25 MPa时，机械保护动作，阀门打开泄压。当低于设定值0.25 MPa时，机械保护再次动作，阀门关闭。

箱体放散功能：某一箱体需退出检修时，手动功能投入，点击开阀按钮，由PLC发出开阀指令，复合型卸放阀打开，卸去箱体内的压力，为后续箱体检修创造条件。

复合型卸放阀，密封采用刚柔结合方式，柔性密封选用硅橡胶材质，刚性密封选用普通45#钢材质，硅橡胶耐腐蚀、耐高温性能非常强，受煤气酸性腐蚀影响非常小，密封不容易被破坏，密封效果优势明显。

4 实施后的效果

（1）稳定高炉炉顶压力，保证高炉生产顺行。

当高炉炉顶压力异常升高后，原弹簧式安全阀卸爆后，煤气压力瞬间大幅降低，大量煤气外泄，污染环境。而此时阀门又无法自动回座密封，必须将箱体退出运行，泄压后，手动密封。应用复合型卸放阀后，能够实现自动泄压、回座，避免了箱体卸爆后大量煤气的外泄问题，稳定了高炉炉顶压力，保护了环境，安全、环保效益显著。

（2）降低了设备故障率，确保了干法除尘卸爆系统的安全运行。

复合型卸放阀同时具备箱体放散和瞬间泄压保护箱体的功能，改造后运行安全可靠，废弃了原电动放散球阀以及弹簧式安全阀，设备故障点随之减少，设备故障率明显降低，干法除尘卸爆系统的安全运行得到保障。

（3）选用刚柔结合的密封方式，延长了复合型卸放阀的使用寿命。

复合型卸放阀密封方式选用的刚柔结合的密封方式，柔性密封件防腐蚀、耐高温优势明显，有效地避免了腐蚀泄漏问题的发生，延长了复合型卸放阀的使用寿命，降低了干法除尘的运行成本。

（4）使用过程简单，不需要定期校验，节约了定期校验费用的支出。

5 结论

实践证明，复合型卸放阀应用后，降低了干法除尘卸爆系统的故障率，确保了干法除尘系统的安全、稳定运行，此项技术值得在冶金企业干法除尘系统中大面积推广应用。