高炉上下密胶圈损坏问题探究

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1、高炉上下密胶圈损坏问题探究　　【摘要】由于料罐中水分和灰尘混合后结块，改变了上下密胶圈的理想工作状态，造成上下密胶圈的寿命缩短，本文分析了胶圈损坏的原因和灰尘结块原因，并对结块的因素进行控制，进而提高上下密胶圈的使用寿命。【关键词】高炉；上下密胶圈；寿命；水引言高炉上下密封阀是无料钟炉顶装料系统保持高压冶炼的传输通道，其机理是当焦炭、矿石等原燃料进入料罐，料罐由密封阀关闭后，罐内压力由常压转换为与高炉压力相同，以此避免布料过程中造成的顶压波动。上下密封阀胶圈是上下密封阀最为常用的易损件。胶圈破损不仅给设备休风率降低带来较大的压力，而且严重影响高炉顺行，造成大量原燃料

2、在休、复风过程中白白浪费掉。上下密胶圈的使用寿命是制约高炉检修周期的一道瓶颈。在我厂的使用通常不超过3个月。因此，提高高炉上下密胶圈的使用寿命有着节约成本，降低设备检修频率，降低设备休风率的综合意义。1上下密胶圈的使用和损坏原因分析1.1上下密胶圈的基本结构与原理上下密胶圈的结构示意图6其工作时依靠接触点与阀座压紧密封，压紧程度由驱动油缸行程和接近开关控制。1.2主要损坏方式分析经过实际的调查，胶圈损坏的情况（依据实际、照片）如图：经过实际损坏样品的观察，分析得出导致胶圈损坏的方式主要有：1.2.1从接触点龟裂胶圈反复被挤压，阀座上的积灰结块改变了挤压的受力形式，平

3、缓圆弧受力变为尖锐边角应力集中，对胶圈形成剪切作用。如图所示：1.2.2接触点的灰尘与气流冲刷损坏在一些情况下，由于灰尘的结块高度不均匀或卡住焦炭颗粒等造成胶圈未压合严密，在未压合紧密的地方形成压差气流，加速胶圈的冲蚀速度。1.2.3正常的使用老化、龟裂、以及炉况异常的损坏。由上述分析可知，由于灰尘结块恶化了胶圈的工作状态，是胶圈损坏的一个主要因素。2灰的结块原因与条件2.1原理分析6灰尘的主要成分含铁碳较高，并含有大量的氧化硅、氧化钙、氧化铝、氧化镁等，在温度较高时，这些粉末状的颗粒随气流漂浮，并附着在各种表面上，附着在阀座上的灰尘，由于液态水分的存在，二氧化碳的

4、存在，在适合的温度下发生一系列的化学反应。生成难溶的各种盐和水合共晶物，发生结块现象。并在每次开关阀的过程中累积，逐渐形成影响胶圈寿命的硬层。阀座上灰尘结块的条件：（1）液态水分和粉末灰尘的存在（2）适宜的温度（3）连续的积累.其主要化学原理为CAO+H2O=CA（OH）2AI2O3+CA（OH）2=CA（ALO2）2+H2OCAO+H2O+CO2=CACO3+H2OSiO2+Ca（OH）2=CaSiO3+H2O碳酸钙是不易分解的粉状物，在结块过程中不起主要作用，硅酸钙、铝酸钙是水泥的主要成分之一，具有水硬性，是产生结块的主要原因，在水分充足的情况下生成水合铝酸钙、

5、水合硅酸钙。具体物相为3CaO·Al2O3·6H2O、CSH，该物相具有稳定性，最适宜的水合温度为50-60度，并呈凝胶状，质坚硬。在适宜的条件下水化的过程是阀座积灰产生结块的主要原因。同时CaO与水的反应，和水合的过程都是放热反应，提高温度可对反应的进行起到抑制作用。此时在反应中起作用的水主要为液态下的水在50-60度范围内，有利于瓦斯灰的结块。在实际情况下上密阀座结块比下密阀座严重，冬天结块比夏天严重，也证明了这一点。62.2水分的来源，与循环料罐的水分来源于原料的水分、冷却水泄露、炉顶打水等，其循环过程如图：实际测量料罐内的液态含量水要高于炉内，一方面是温度的

6、差异，另外则来自于外界低温时均排压管道的回流富集。因此均压管道的水回流在冬季会影响上密阀座的瓦斯灰结块。3预想方案与措施3.1阀座增加伴热蒸汽灰尘的来源不易控制，通过给阀座加温阻止灰尘结块在阀座上，抑制水化过程的进行，并使结块水分散失变脆易破碎，控制灰尘的结块（具体办法恢复上下密阀蒸汽伴热）。考虑到胶圈材料的耐高温程度，控制在90-110度之间，采用0.2MPa饱和蒸汽，直接从炉顶伴热蒸汽系统中引出并控制蒸汽压力不超过0.2MPa。蒸汽用量计算管道所处的环境温度：上密45，下密70；管道内介质需要保持的温度：110度；管的直径尺寸及长度：10MM*5M；管道绝热保温

7、用材料及保温厚度：无。查相关手册得需用0.2MPA饱和蒸汽，上密10.7KG/H、下密4.6KG/H。3.2增加阀座吹扫6使用炉顶0.6MPA氮气通过8个ф5mm喷嘴，在每次关闭上下密封阀前脉冲吹扫阀座，使得阀座上灰不易形成累积，从而减低阀座积灰结块的严重程度。由于炉顶设有6.5立方米氮气储罐，与其它位置消耗氮气相比不足1%，因此消耗氮气量并不需要增加设备，每次吹扫量不足料罐体积0.5%，亦可忽略其对料罐压力的影响。3.3改造均排压管道为防止冬季均排压管道水冷凝回流对上密的影响，将管道结构走向改造。原有管道形式为图5a，改造后为图5b.如图：并增加泄水阀门与保温