崔宁 车双平 高海波 王鹏军 刘建峰 薛琨
摘 要：随着转炉一次烟气干法净化回收系统在中国国内的广泛应用，促进了该系统技术国产化的研究步伐，使其快速全面、成熟发展，其研究成果已成功应用于包括冶金、有色等行业的相关烟气净化回收处理系统中。中国重型院从90年代初开始致力于转炉一次烟气干法净化回收系统的研究和开发。文章对传统净煤气切断方式进行分析的基础上，针对U型水封的构造进行了详细研究，并重点介绍了U型水封在干法系统中的应用情况，采用U型水封替代电动蝶阀，配合眼镜阀在转炉煤气一次除尘湿改干系统中的应用，原理简单、操作便捷，极大提高了系统安全性和稳定性。
关键词：安全；U型水封；转炉煤气；除尘系统；应用
中图分类号：X757 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）10-0170-02
Abstract： With the wide application of the converter primary flue gas dry purification and recovery system in China， it has promoted the domestic research of the system technology and made it develop rapidly， comprehensively and maturely. The research results have been successfully applied to the relevant flue gas purification and recovery system including metallurgical， non-ferrous metals and other industries. Since the 90s， China Heavy Machinery Research Institute has been devoting itself to the research and development of a dry flue gas purification and recovery system for converter. Based on the analysis of the traditional cut off mode of clean gas， the structure of U-shaped water seal is studied in detail， and the application of U-shaped water seal in dry process system is introduced， and the U-shaped water seal is used to replace the electric butterfly valve. The application of eyeglass valve in converter gas primary dedusting and drying system is simple in principle， convenient in operation， and greatly improves the safety and stability of the system.
Keywords： safety； U-shaped water seal； converter gas； dust removal system； application
前言
转炉一次烟气干法净化回收系统相较传统湿法工艺以其能耗更低、无二次污染、煤气回收量及纯度更高的优点，已被行业认定为转炉煤气净化回收的主要方向。被净化后的转炉煤气作为极具利用价值的产物，各大钢厂一直对其回收量和纯度高度关注，但转炉煤气富含的一氧化碳为剧毒气体，如何防止煤气外漏事故的发生就成为各方关注的焦点。结合多个现场的实际情况，总结以往项目的经验和国内近年来煤气泄漏事故造成的严重后果，我们在转炉一次烟气干法净化回收系统的回收侧采用U型水封替代电动蝶阀，配合眼镜阀共同控制，在干法系统进行检修时，使煤气柜与干法设备完全切断，有效地避免了煤气泄漏，保障了检修和操作人员的人身安全。
1 传统净煤气切断方式
转炉煤气干法净化回收系统中，以往采用电动蝶阀配合眼镜阀共同控制来切断净煤气，如图1所示。
转炉干法系统正常运行时，眼镜阀和电动蝶阀处于打开状态。当干法系统设备需要停炉检修时，将电动蝶阀和眼镜阀同时关闭，防止煤气柜中的净煤气倒流，发生煤气中毒。
经过近年来多个干法系统项目来看，电动蝶阀在运行过程中长期处于打开状态，受烟气和水气侵蚀易出现阀芯密封圈磨损、阀杆和阀座损伤的现象，密封性变差，导致气体泄漏，阀的动作缓慢或不能正常换向等故障，给检修工作带来不便。
另外，电动蝶阀结构较为复杂，易发生故障，对维修工的要求较高，如维护不到位，存在较大安全隐患。
2 U型水封的构造
U型水封的结构如图2所示。
U型水封就是利用水将两边的气体隔离开的一种分隔方式。
当需要切断煤气时，通过给水管给U型水封进行注水，为了防止煤气通过给水管倒串，设计的给水管采用水封形式来确保可靠的切断煤气。当溢流管有水流出时，说明U型水封中的水位已经达到有效高度，此时关闭给水管上的阀门，打开小流量给水管的阀门，进行小流量补水，使溢流管处于连续溢流状态，以此来保证U型水封中的水位高度，在溢流管的顶部开有小孔，防止虹吸现象产生，致使水封中的水不停外流。
这样，当设备运行，煤气需要回收时，只需打开放水阀，待U型水封中的水流尽，即可形成通路，水封用水对水质没有特殊要求，使用工业净水、净环水或消防水均可，水封的供水和外排可接入钢厂水系统大循环或直接采用干法煤气冷缺水循环系统，对水质没有污染和浪费，可循环利用。
为了保证放水管和溢流管中不会有煤气泄漏，在放水管、溢流管和U型水封之间增加卧式煤气排水器，水封放水完毕时，排水器上部会留取1.5米到2米的水封高度，应对干法系统中的烟气压力（干法系统总压力不超过10kp），在系统正常运行时起到隔断管道中煤气与外界大气的作用，保证了水封安全性。
3 U型水封在干法系统中的应用
根据《工业企业煤气安全规程》中，“水封装在其它隔断装置之后并用时，才是可靠的隔断装置“的原则。在柳钢、冀南钢铁等“湿“改“干“技改工程中，采用U型水封来替代电动蝶阀，与眼镜阀共同控制（如图3）。
当系统设备需要检修时，关闭眼镜阀，向U型水封中注满水，将煤气柜与干法系统进行隔离，起到“双保险”作用，更加有效的防止煤气柜煤气倒灌及外泄事故的发生。柳钢在2014年一次性启动了6台转炉烟气除尘系统改造升级项目，是目前国内最大的转炉烟气除尘技术改造工程，由于改造过程中存在干法和湿法同时回收的情况，我们将U型水封加电动眼镜阀的双保险配置用于此项目中，该项目于2016年全部投运，投运至今系统运行安全稳定，未发生任何因煤气泄漏造成的安全隐患，系统的安全性和稳定性得到了业主高度好评。
在柳钢干法系统成功采用了U型水封后，河北冀南钢铁转炉煤气一次除尘系统工程中U型水封装置再次得以成功运用，与柳钢项目所不同的是，柳钢项目水封用水为厂内大循环消防用水，而该项目水封用水完全采用了转炉一次烟气干法净化回收系统内部煤气冷却自循环水系统，在柳钢项目的基础上，水的二次利用价值得到了更好的体现。该项目于2017年成功投运并运行良好，业主同样对系统的安全性及稳定性给予高度评价。
4 结束语
柳钢及冀南钢铁项目采用U型水封加电动眼镜阀的双保险后杜绝了可能产生煤气泄漏的问题。有效的将净煤气进行隔离，既保证了其它湿法系统的正常运行，又不影响干法系统改造的施工，给系统改造工作提供了较好的条件。安全责任大于天，U型水封以其安全性高、维护简单、操作方便、故障率低、便于监管的特点，必将在今后的此类项目中得到更加广泛的运用。
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