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高爐風口套間密封缺陷及改進應用

2020-10-12
孫雅平1,馬喜春2,苗夢露1,張維彬3
(1 唐山科技職業技術學院,河北 唐山 063000;2 青島泰邦金屬制品有限公司,山東 青島 266000;3 津西鋼鐵股份有限公司,河北 唐山 063000)
摘 要:高爐風口套連接密封方式存在問題,密封效果差,為此開發出一種新型密封裝置,通過在風口中套和風口小套錐形密封面上加裝密封裝置,實現彈性或者柔性密封作用。改進后現場檢測,風口套之間煤氣泄露治理效果明顯,解決了變形漏氣問題。
關鍵詞:高爐;風口套;密封裝置;煤氣泄漏;錐形面
合適的高爐送風制度能夠保持適宜的風口回旋區和理論燃燒溫度,使氣流分布合理,溫度分布均勻,熱量充沛穩定,爐缸工作活躍,是高爐順行與指標提升的關鍵。高爐風口套是煉鐵高爐送風裝置的重要組成部分,起著往高爐中噴吹煤粉及高溫富氧氣體,供高爐內鐵礦料還原反應順利進行的作用。
1 風口套間連接現狀分析
1.1 風口套間連接現狀
高爐風口由風口大套、風口中套和風口小套組成。三套之間的連接是通過錐形面接觸剛性連接及密封。隨著高爐冶煉強度提高,風口在高溫高速氣流和煤粉磨損下,又因剛性密封效果差,風口工作可靠性降低,風口套間出現嚴重煤氣泄漏隱患,導致高爐休風處理,嚴重影響高爐正常生產。
目前高爐風口套間的連接裝置現狀:
1)絕大部分鋼制的風口大套與銅制的風口中套之間,銅制的風口中套與銅制的風口小套之間,通過機械加工成的錐形面剛性密封連接。2)還有部分是在銅制風口中套與鋼制風口大套密封接觸的錐形面外緣面開環形槽,加裝環形鋼圈通過焊接來密封風口中套和風口大套。3)個別是通過加長風口小套和風口中套的錐形配合面,以風口小套加長部分的配合面與風口中套的內壁;以風口中套加長部分的配合面與風口大套的內壁之間形成的空隙為容置槽,在其中設置以填充有流體為特征的充壓密封圈方式來密封。
1.2 風口套連接密封方式存在問題
第1種風口套間剛性密封連接方式,在長期遭受高溫熱應力以及結構應力變化下,各風口套會緩慢發生塑性變形,進而影響剛性密封的錐形面發生變形。在正常生產過程中,經常發生高爐風口中套外端面的下側向爐內發生小段位移形變,上側向爐外發生小段位移形變,造成通過風口進入高爐爐內的風向發生偏移,風口中套的4個壓緊裝置脫落或松動現象。風口套的變形,導致通過風口進入爐內的熱氣流發生變化,而高爐對于從各個風口進入爐內的熱風的流向及風量的大小是有嚴格要求的,所用個別風口套的形變會對高爐冶煉造成很大影響。第2種增加鋼圈焊接密封的方式,換套時間長,需要在裝入風口中套后安裝人員進入大套內在高溫、高危環境下進行焊接操作,卸套時還需要進入大套內進行切割,延長了休風時間,增加了工作人員的施工難度和勞動強度,對高爐產量影響較大。僅僅是風口中套和風口大套之間的焊接密封,因為中套內腔更小,操作人員要進去焊接和切割更加困難,對風口中套和風口小套之間的密封無法操作。第3種加長風口中套和小套錐形配合面的密封方式,因為整體長度的增加,勢必會造成產品重量的增加,同時風口中套和小套是由昂貴的純銅制造,產品的成本也隨之提高,而且對于填充液的損耗和補充也很麻煩。
2 風口套間密封具體改進措施
為解決各風口套之間泄漏煤氣問題,經長時間研究和實踐,開發出一種新型密封裝置,本實用新型風口套間密封加工步驟如下。
步驟1:在加工成型的風口小套和風口中套外錐面加工出一道或者幾道環形凹槽。凹槽可以是形成在風口小套、風口中套的錐形面上,如圖1所示。凹槽也可以形成在風口大套、風口中套的錐形面上(未示出)。凹槽為矩形槽、U形槽,或是其他類型的槽,如三角狀槽或梯形槽、弧形槽,具體不限。凹槽至少一道,繞所述錐形面的表面形狀設置,也可以是多道,平行間隔設置。
步驟2:將耐高溫具有彈性或者膨脹屬性的密封裝置,或者耐高溫盤根類密封裝置安置在凹槽里,用于起彈性或者柔性密封作用。
步驟3:裝卸時,與正常裝卸使用一樣,不必采取其他多余措施。
實用新型風口密封套使得風口大套加工工藝不變,按原先工藝正常加工,在風口小套和風口中套錐形密封面的基礎上通過機加工方式,加工出一道或者幾道環狀矩形或者U形等凹槽,在凹槽中安置耐高溫的具有彈性或者膨脹屬性的密封裝置或者耐高溫盤根類,用于起彈性或者柔性密封作用。
另外,需要說明的是,所述凹槽可以開在所有的配合錐形面上,如風口大套和風口中套的配合面,開在風口大套或者風口中套的錐形面上都可以,而風口中套和風口小套的配合錐形面,開在風口中套或者風口小套的錐形面上也可以。
3 改進效果
津西煉鐵一廠于2018年9月5日在3#高爐6#、10#風口使用了接觸面加膠圈的風口中小套,10月3日4# 高爐檢修時分別在2#、3#、4#、11#、12#5個風口使用了此種風口套。使用后通過現場檢測,和其他風口對比,對風口套之間煤氣泄露治理情況效果明顯,其他風口煤氣檢測濃度基本都在1 000×10-6以上,而使用的帶膠圈的風口套,煤氣泄露濃度在200×10-6以內。其中風口大套變形較小的風口區域,煤氣濃度更是降低到30×10-6以內。通過使用此種中小套,為風口區域點檢與作業提供了安全保障,同時對風口前的煤氣流分布提供良好條件,減少能源損失與浪費。
本實用新型風口密封套通過改進加裝耐高溫具有彈性或者膨脹屬性的密封裝置或者耐高溫盤根類密封裝置,可有效彌補由于風口套塑性變形造成的密封不嚴問題,在錐形面發生塑性變形時,耐高溫具有彈性或者膨脹屬性的密封裝置或者耐高溫盤根類密封裝置就會發生回彈或者膨脹,堵塞因變形造成的間隙,防止煤氣泄漏,在沒有增加操作人員勞動強度的前提下,解決了變形漏氣問題,提高了生產作業率和安全性。
(來源:山東冶金)
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