【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

　　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

　　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）2

　　AI2O3+CA（OH）2=CA（ALO2）2+H2O

　　CAO+H2O+CO2=CACO3+H2O

　　SiO2+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、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。

　　2.2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

　　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冬季定期放水。

　　3.4培训检修人员

　　对胶圈更换检修制定相应标准，每次更换将灰尘硬块清理干净。

　　4结论

　　高炉上下密胶圈的损坏与瓦斯灰在阀座上结块有直接关系。通过对高炉上下密瓦斯灰、水分、以及温度的控制，可有效抑制胶圈瓦斯灰在阀座上结块，提高胶圈的使用寿命。

　　参考文献：

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