套筒式高炉煤气放散阀的结构设计

套筒式高炉煤气放散阀的结构设计

党娜

河南泉舜流体控制科技有限公司河南郑州450001

摘要：本文对套筒式高炉煤气放散阀的结构设计进行了阐述，介绍了高炉煤气放散阀的结构特点和工作原理,阐述了改进后的放散阀的使用寿命与原来相比大幅增加。

关键词：高炉；放散阀；套筒

Abstract:Thedesigningontelescope-feedgasbleedervalveofblastfurnaceiselaboratedinthispaper,introducingthestructuralfeatureandworkingprinciple,thispaperexpoundstheimprovedtelescope-feedgasbleedervalvelifecomparewiththeoriginalgreatlyincreased

Keywords:blastfurnace,gasbleedervalve,telescope-feed

概述

为了适应高炉休风时或煤气压力超过规定的安全值时能迅速地将高炉煤气排入大气中，在高炉煤气系统需要设置煤气放散阀，同时高炉每次开炉、停炉、检修及事故状态休风时均需要通过高炉炉顶煤气放散阀来对煤气进行放散，由于煤气进入放散阀之前，尚未进行除尘处理，其部分灰尘粒径较大且坚硬，导致放散阀的阀座和阀盖密封结合处经常被吹损。经过对钢铁企业的实践调研，中小高炉煤气放散阀平均是6-7个月左右，最短的有几十天。为此通过对钢厂的现场跟踪和结合对放散阀的磨损机理的研究，本文介绍了使用寿命得到较大提高的套筒式放散阀。

原有放散阀的磨损原因分析

现有放散阀有阀体、阀盖、阀杆及杠杆等组成，阀盖水平固定在阀体上，杠杆轴固定在阀体的一侧（如图1原有煤气放散阀结构示意图）；阀盖通过铰链固定在杠杆的一端。从图1中可以看出目前存在的问题是放散阀系统结构松散,阀盖与阀体的对中性差,易造成密封面的磨损和介质的泄漏,影响放散阀的密封可靠性,降低放散阀的使用寿命。当需要开放散阀放散煤气时，液压驱动连杆机构或者其他驱动装置驱动杠杆的另一端，使得阀盖依杠杆轴为圆心做弧线运动将阀盖翻转打开，使得系统内煤气流垂直向上喷发。由于煤气含尘浓度大,放散过程是向上喷发,加上放散阀只能向一侧翻转开关,煤气流就容易产生以下三种情况:第一,由于煤气流垂直向上喷发,一些灰尘颗粒不可避免地散落在的阀座上,导致阀座表面沉积大量煤灰。因此,在关闭放散阀时,由于阀盖边缘距杠

图1原有煤气放散阀结构示意图

杆轴中心的半径距离不同,致使阀盖、阀座圆周方向不能同时接触,距杠杆轴中心半径小的位置较早接触,反之则晚接触,较早接触的部位阀盖与阀座之间容易夹住煤灰颗粒,由于阀座和阀盖密封副中间夹杂大量煤灰颗粒,造成密封不严,导致半径距离较小的一面较早吹损。第二,由于高炉工艺的原因,高炉放散煤气前后炉顶需要通蒸汽,容易造成煤气中一些较小颗粒的灰尘豁附在阀盖、阀座表面,形成一种“密封材料”,致使放散阀关闭过程中,阀盖、阀座将半径距离较小,较早接触一面的“密封材料”压紧,配合相对严密,而距离杠杆轴较远的一面由于放散的面积逐渐减小,煤气流速加快,冲击力变大,致使阀盖与阀座之间的积灰，（上述“密封材料”）被吹掉,造成密封不严,导致半径距离较大的一面较早吹损。第三,阀盖与阀座之间即使没有夹住灰尘,也会因为阀盖、阀座圆周方向接触不同步,其接触较迟的一面也会因为放散面积减小,夹带灰尘颗粒的煤气流速加快,冲击力变大,致使阀盖与阀座较迟接触部位因过多地受到冲击而吹损。现有放散阀结构设计在提高阀盖的密封压力及阀盖与阀座的对中性能和减轻密封面间的磨损方面,仍存在一些有待解决的问题。

套筒式煤气放散阀的结构设计和特点

套筒式煤气放散阀的结构特点

针对原有放散阀阀盖、阀座启闭时径向不能同步的问题,设想了应用套筒式结构,通套筒直线运动实现阀盖、阀座圆周方向同步的构思,设计了圆周方向能够同步接触的新型套筒式高炉煤气放散阀，本文设计的阀门以某钢铁企业现使用放散阀为例。

本文设计的套筒式高炉煤气放散阀主要由阀盖、阀座、内筒、外筒及气动/液动执行机构等构件组成。阀座与外筒固定在一起,内筒的下部通过限位件与外筒构成滑动配合,内筒的上部与阀盖固定在一起构成阀芯,阀盖通过螺纹与阀杆一端连接,阀杆通过其他链接形式与气动或者液动执行机构连接,即可实现阀芯垂直提升,实现放散阀启闭（如图2套筒式煤气放散），实现阀芯在阀座上圆周方向同步启闭。

图2套筒式煤气放散阀图3放散阀密封圈

利用套筒的结构特点,在内筒内部中间部位设置2-4层导向板,在每层导向板的下部的圆周上设置若干放散孔,使煤气流通过导向板改变放散方向并从放散孔排出,可以避免煤气流直接冲击阀盖、阀座的结合面,避免了阀盖、阀座结合面的吹损,可有效延长阀盖、阀座使用寿命。同时,由于煤气流在导向板作用下沿内筒外壁的放散孔向四周排放,形成多嘴同频共振,可以降低放散噪声。利用套筒的结构特点,在其内筒的上部增加了密封圈（图3放散阀密封圈）,使放

散阀关闭时,密封圈首先将煤气流切断,同时将煤气中的灰尘隔离在密封圈以下,实现阀盖、阀座在无尘的状态下关闭,形成两次密封,提高了放散阀的密封效果。

套筒式高炉煤气放散阀避免了阀座和阀瓣受到煤气流直接冲损的不足之处，由于采用密封圈密封，阀座和阀瓣之间密封面可以不堆焊硬质合金材料，这样可以减少加工难度和制造成本。为了防止套筒生锈，可以对套筒进行镍磷镀处理。

这样既增添了套筒的美观又增强了套筒的强度和耐腐蚀性，使用镍磷镀处理与套筒使用不锈钢材料相比，成本能够降低很多。

套筒式放散阀的主要设计计算

套筒式放散阀的启闭时摩擦力Q主要是阀芯上密封圈与阀座之间的摩擦所产生的力，在阀芯进入阀腔内几乎只有密封圈和阀体之间接触。

结语

套筒式煤气放散阀整体结构紧凑，阀芯与阀体的装配同轴度和使用密封性好、密封压力大。密封面间磨损小，使用寿命长，气动或液动执行机构运动灵活，易于实现自动化，工作可靠。

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作者简介：

党娜（1986-），女，河南人，大学本科，长期从事流体机械设计工作