转炉干法除尘用杯形阀的研制.pdf

文章编号10025855 2010 05001003 作者简介 郁正涛 1969- , 男, 工程师, 主要从事阀门设计及研发工作。 转炉干法除尘用杯形阀的研制 郁正涛, 倪 燕, 杨高峰 江苏神通阀门股份有限公司, 江苏 南通 226232 摘要 论述了转炉炼钢干法除尘系统切换站杯形阀的设计、作用、动作原理及结构特点。分 析了杯形阀液压蓄能控制系统、开关控制系统和微调控制系统对阀门实施的启闭调节和控制。给 出了放散阀和回收阀在正常或快速切换过程中所需油缸推力的选择和计算。 关键词 煤气用阀; 转炉炼钢; 除尘; 杯形阀; 液压 中图分类号 TH134 文献标识码A Cup- shaped valves development for BOF dry dust YU Zhengtao,N IY an,YANG G aofeng Jiangsu Shentong Valve Co . ,L td,Nantong 226232 ,China Abstract D iscussed the cupshaped valve design,effects ,action principle and structure w hich used in sw itching station .Analysis of the hydraulic accumulator control system,sw itching control system and finetuning control syste m for regulating and contro lling of the valve opening and closing.Show s the selection and calculation of thrust for cylinder required during the relief valve and the recovery valve in the nor mal and fast sw itching process . Key words valves for coalgas ;converter steel making;dus; tcupshaped valve ;hydraulic pressure 1 概述 随着氧气转炉炼钢生产工艺的日趋优化, 相应 的除尘技术也在不断地发展完善。目前,氧气转炉 炼钢的净化回收主要有 2种方法, 即煤气干法 LT 法 和煤气湿法 OG法 净化回收系统。LT法系 统主要是由烟气冷却、净化回收和粉尘压块 3部分 组成。LT法除尘技术比 OG法有更高的经济效益和 环境效益, 从而获得普遍的重视和采用。在转炉炼 钢干法除尘系统中, 由回收杯形阀、放散杯形阀组 成的切换站对煤气回收、放散及点燃两种状态进行 快速切换, 实现煤气的净化回收和合理利用。 2 煤气干法除尘工艺 在转炉炼钢煤气干法除尘工艺流程中,转炉 1 500 的高温烟气经气化冷却烟道冷却至 1 100 后, 进入蒸发冷却器。高压水经雾化喷嘴喷出, 将 烟气直接冷却到 220 ,喷水降温的同时对烟气进 行了调质处理。蒸发冷却器内 40 45 的粗粉 尘沉降到底部, 由卸灰阀排出。冷却和调质后的烟 气进入有 4个电场的圆形电除尘器, 其入口处设有 3层气流分布板,使烟气在圆形电除尘器内呈柱塞 状流动,避免气体混合,减少爆炸成因。电除尘 进、出口装有安全防爆阀,以疏导可能产生的压力 冲击波。收集的粉尘通过扇形刮板器,链式输送机 和滑动卸灰阀排出。风机设变频调速,可实现流量 跟踪调节, 以保证煤气回收的数量与质量,以及节 约能源。切换站有两个杯形阀组成, 对回收煤气及 放散、点燃两种状态进行快速切换。回收的煤气在 冷却器中通过直接喷淋冷 却水,由 200 降至 77 , 然后送入煤气柜供用户使用图 1。 在炼钢过程中, 烟气放散或回收是由 CO的浓 度条件 烟气中 CO含量大于规定值 30 、氧气含 量小于规定值 2 时,回收杯形阀打开 来触发切 换的, 通过切换站的两个分别通往煤气柜和烟囱的 杯形阀的开启来实现控制。在放散转回收之前,首 10 阀 门 2010年第 5期 先通过烟囱杯形阀对风机下游的压力进行贮压,直 到高于煤气柜一定的压力才能进行回收操作。当回 收切换至放散时,也必须保持一个小的正压, 以防 止煤气从煤气柜导流,因此针对这两种不同的切换 方式, 在程序中也必须由具有两个不同设定值的差 压控制回路来控制切换过程。该控制器的输出信号 控制烟囱杯形阀的开度调节, 使煤气柜杯形阀前后 的压差达到相应的设定值, 从而保证煤气在正常切 换或紧急快速切换过程中均能实现无压力扰动切换。 图 1 工艺流程 3 杯形阀结构特点及动作原理 切换站干式运转回收站 由二个具有密封、 调节性能的杯形阀组成 回收杯形阀、放散杯形 阀 , 实现回收和放散功能。 31 结构动作原理 杯形阀由伺服油缸、导向笼、阀体、锥形管、 阀芯、阀杆和密封圈等组成。断电情况下, 放散杯 阀能够靠自重落于开启位置 图 2,回收杯阀能 够靠自重落于关闭位置 图 3,保护系统不受损 害。阀杆上设有导向装置和自动调心装置, 阀芯上 下运动重复精度高,密封面受力均匀。采用金属硬 密封和橡胶软密封的双重密封型式,密封可靠。伺 服油缸配有磁致伸缩式位移传感器,定位精度高, 调节性能好。杯形阀打开和关闭正常情况 8 10s, 紧急情况下为 4s。通过液压系统实现阀门的运行 时间及阀门密封时的保压, 阀门开启和关闭时间可 以通过液压系统进行调节。 32 液压控制系统 伺服油缸与阀杆、阀芯连接,通过控制液压系 统驱动油缸轴实现阀门的启闭。油缸轴运动过程导 致阀门开度范围变化引起压力变化,实现调节功能。 液压控制系统由蓄能控制系统、阀门开关控制系统 和阀门微调控制系统组成。在油源出现故障无法正 常提供阀门开关的压力时, 蓄能器释放储存的压力, 在短时间内保证阀门正常的动作。阀门开关控制系 统主要由阀门正常开关的控制部分和事故状态下快 速关闭的控制部分组成。控制阀门正常开关部分由 二位四通电磁阀、液控单向阀组成的 ∀液压锁 和 双向节流阀串联组成,确保阀门的开、关速度可调, 同时可以确保阀门可停留在开关过程中的任意位置。 微调控制系统主要由三位四通的伺服控制阀、二位 四通的电磁换向阀、液控单向阀和过滤系统组成。 4 设计参数选择计算 41 放散阀密封所需油缸推力 TF图 4 112010年第 5期 阀 门 TF T12 Mm QT- QM J 式中 T12 密封面上密封力,N T12 T1 T2 T1 软密封面上密封力,N T1 DMN bm bmqMFR DMN 密封面内径,mm bm 密封面宽度,mm qMFR 软密封面必须比压,MPa qMFR 04 06 P /bm/10 P 工作压力,MPa T2 硬密封面上密封力,N T2 DMW 2 - DMN 2 1 fM/ tan qMFY/4 qMFY 硬密封面必须比压,MPa qMFY 35 P /bm/10 fM 密封面摩擦因数 密封面锥半角, ∃ DMW 密封面外径,mm Mm 阀芯的重力,N QT 填料与阀轴的摩擦力,N QT fmdTbTP fm 填料与阀轴摩擦系数 dT 填料深度,mm bT 填料宽度,mm QM J 介质力,N QM J DMN bm 2 P /4 选用油缸推力 T总 TF 图 6 硬密封面 42 回收阀密封所需油缸推力 图 7 图 7 回收阀密封所需油缸推力 TH T12Mm QT QM J 选用油缸推力 T总 TH 5 结语 转炉煤气干法净化回收是钢铁企业重要的节能 降耗技术,LT 法除尘净化效率高,粉尘质量浓度 降至 10mg /m 3 以下,不存在二次污染和污水处理, 系统阻损小,煤气发热值高, 能耗低,回收粉尘可 直接利用, 系统简化,占地面积小, 便于管理和维 护。为了使转炉煤气干法净化回收系统保证煤气在 正常切换或紧急快速切换过程中均能实现无压力扰 动切换,保证煤气的净化回收和利用,研究与开发 结构合理、动作可靠的除尘系统控制阀门具有重大 的理论和现实意义。 参考文献 1 陆培文. 实用阀门设计手册 M .北京机械工业出版 社,2002. 收稿日期201004 30 让我们一起来办 ∋阀门 让 ∋阀门 成为您的朋友 12 阀 门 2010年第 5期