炉顶氨水管道用三通球阀的气动控制.pdf

6 2 冶金能源 EN ER GY F OR ME I IAL L U R GI C A L I ND Us T R Y Vo 1 ．3 2 No ． 5 S e p L 2 0 1 3 炉顶氨水管道用三通球 阀的气动控制 龚俊库 张春才 张立明 中冶焦耐工程技术有限公司 摘要炉顶氨水管道用三通球阀是焦炉节能减排的设备。介绍了三通球阀的机械控制及其 使用现状，详细叙述了三通球阀的气动控制和应用情况。 关键词 三通球阀切换动作气动控制 P n e u ma t i c c o n t r o l f o r t h r e e wa y b a l l v a l v e i n a mmo n i a wa t e r p i p i n g o n t o p o f c o k e o v e n G o n g J u n k u Z h a n g C h u n e a i Z h a n g L i mi n g A C R E C o k i n g a n d R e f r a c t o r y E n g i n e e r i n g C o n s u l t i n g C o r p ． ，M C C Ab s t r a c t T h r e e w a y b a l l v a l v e i n a mmo n i a wa t e r p i p i n g o n t o p o f c o k e o v e n i s e q u i p me n t o f e n e r g y s a v i n g a n d d i s c h a r g e r e d u c ti o n o f c o k e o v e n ．Me c h a n i c al c o n t r o l a n d i t s 叩p H e d a c t u a l i t y o f t h r e e w a y b a l l v a l v e w e r e d e s c rib e d ，p n e u ma t i c c o n t r o l a n d i t s a p p H e d s t a t u s w e r e d e t a i l e d ． Ke y wo r d s t h r e e w a y b a l l v alv e s w i t c h i n g a c t p n e u ma t i c c o n t r o l 对于采用高压氨水抽吸装煤的焦炉，由回收 工序送至焦炉炉顶的循环氨水分为高压氨水和低 压氨水， 这两种氨水的管道通过三通球阀与桥管 上的喷嘴连通。炉顶氨水管道上的三通球阀用来 实现高压氨水和低压氨水的转换。三通球阀通常 接通低压氨水管道 ，桥管上喷洒低压氨水用于冷 却荒煤气；在装煤操作时，三通球阀接通高压氨 水管道 ，桥管上喷射高压氨水 ，使上升管和炭化 室顶部空间形成一定的吸力，促进荒煤气导人集 气管，降低装煤冒烟程度，减少烟尘溢出炉外。 因此，三通球阀是焦炉节能减排的设备。 1 三通球阀现状 1 ． 1 三通球阀的切换动作 炉顶氨水管道上的三通球阀由直通式浮动球 阀与套筒式止回阀组合而成，型号 Y Q , C F一 4 0 ， 公称压力 4 ． O MP a ，用于 4 ． 3 m焦炉、6 m焦炉 和 收稿 日期 2 0 1 3 0 4 2 2 龚俊库 1 9 6 8一 ， 高级工程师； 1 1 6 0 8 5 辽宁省大连市。 7 m焦炉的公称通径为 2 5 m m，阀长为 1 8 0 m m， 用于5 ． 5 m捣固焦炉和6 ． 2 5 m捣固焦炉的公称通 径为3 2 ra m，阀长为2 1 0 ra m 。三通球阀切换高压 氨水和低压氨水的动作是通过旋转阀杆实现的。 三通球阀的切换动作就是将阀杆旋转 9 0 。 。 1 ． 2 机械控制与其使用现状 早期焦炉三通球阀的切换动作 由人工操作完 成 ，某些大型焦炉三通球 阀的切换动作由切换机 构配合炉顶车辆 包括装煤车、消烟车和导烟 车等 自动完成 ，属于机 械控 制。该切换机 构 的主体可以近似看作是平 面 四连杆机构⋯ ，它 能配合炉顶车辆按顺序完成上升管水封盖开闭、 水封阀开闭和三通球阀切换的动作。炉顶车辆上 的液压缸推动曲柄带动拉杆旋转，能完成三通球 阀的切换动作；液压缸停用时， 可通过人工操纵 手柄来完成。 三通球阀和切换机构安装在相邻两个上升管 的间隙中，切换机构固定在上升管外壁上。焦炉 砌筑和上升管安装存在公差， 焦炉投产后继续膨 Vo l - 3 2 No ． 5 S e p t ． 2 0 1 3 冶金能源 EN ER GY F OR ME I ．AL L UR C AL I ND US r R Y 胀 ，使每套切换机构的安装位置变化较大，造成 车辆上的液压缸与切换机构对位操作非常困难； 切换机构被撞变形后较难维修，这种机械控制方 式在许多焦化厂停止使用。因此，寻求其它控制 方式是需要解决的问题 。 2 三通阀的气动控制 除了机械控制，可以选择气动、液压和电气 等控制方式，如何选择主要考虑工作环境。三通 球阀安装在焦炉炉顶，工作环境粉尘大、有明 火、容易溅水。液压控制的液压油易泄露而燃 烧 ，会造成危险事故并污染环境 ，不宜选用。电 气控制抗振性能较弱，与其它导体接触可能造成 重大事故 ，需要隔离保护措施 ，不宜选用 。气动 控制不污染环境 ，具有防火防爆的特点 ，不需要 隔离保护措施，适应三通球阀的工作环境，可以 选用 。 2 ． 1 气动控制系统 采用气动控制时，三通球阀安装在集气管操 作台栏杆外侧。现场可见控制设备有气动执行器 和气控柜。气动执行器固定在三通球阀上，带限 位开关。气控柜挂装于集气管操作台栏杆外侧的 立柱上 ，每 5孔炭化室设置一个气控柜。柜体是 双层门结构，采用不锈钢制作，防护等级为 I P 6 5 。气控柜内有过滤器、减压阀、电磁换向 阀、调速阀、继电器和旋钮等元件。 气动控制系统的组成见图 1 。气动控制系统 以储气罐为气源， 用电磁换向阀和继电器做控制 元件，用气动执行器做执行元件，以中控室为指 令部将三通球阀的切换动作融人装煤操作中。工 作介质可用压缩空气或氮气，气源压力为0 ． 4 0 ． 7MPa L 一 一 塑 一 一 一 - _ j 图 1 气动控制 系统的组成 2 ． 2 控制过程 中控室按推焦顺序发出动作指令，由继电器 控制电磁换向阀使之切换到相应的位置状态， 让 来自过滤器和减压阀的气体通过。气体经调速阀 进入气动执行器 ，使气动执行器驱动三通球 阀完 成切换动作。切换动作到位时由限位开关把动作 完成信号反馈给中控室，由电磁换向阀把气动执 行器内的气体排出，排气后气动执行器处于自由 状态。 2 ． 3 主要元件 气动执行器属于齿轮齿条式摆动气缸，它通 过气缸内压缩气体的体积变化推动活塞带动齿轮 冶金能源 E NE RGY F O R ME I ．AI UR GI C AL I ND U Y Vo 1 ． 3 2 No ． 5 S e p t ． 2 0 1 3 齿条机构，将活塞的直线运动转化为齿轮的旋转 运动。它的内腔喷涂减小摩擦的材料，延长使用 寿命。气动执行器传动平衡 ， 通过方形轴输出扭 矩 ，开闭一次所需时间不超过 l s ，其 限位开关 为二线式，单刀双掷。气动执行器为双作用型气 缸，配有可拆卸的搬杆，在停气时由人工操纵搬 杆完成三通球 阀的切换动作。 电磁换向阀采用三位五通 中间位置泄压型， 选用双线圈形式，带有可操作的按钮。当线圈出 现故障时，用专用工具压下按钮操纵电磁换向 阀， 使气动执行器动作。气动执行器动作到位 时，限位开关向系统发出信号，电磁换向阀的两 个线圈同时失电，电磁换向阀处于中间泄压位 置， 使气动执行器的气孑 L 处于泄压状态。 继电控制回路上设置就 远程切换旋钮和 操作旋钮。切换旋钮切换到远程状态，系统由中 控室控制 ；切换到就地状态 ，系统可由操作旋钮 控制。操作旋钮设有高压、低压和停止三个位 置，分别控制电磁换向阀的三个位置状态，便于 人工操作 。 2 ． 4 操作方法 控制系统有四种操作方法。①三通球阀通常 由中控室自动控制；②气控柜上的切换旋钮切换 到就地状态 ，三通球阀由气控柜上的操作旋钮控 制；③控制电路有故障时，操纵电磁换向阀控制 三通球阀；④控制气路有故障时， 直接用气动执 行器上的搬杆控制三通球 阀。 2 ． 5 应用情况 气动控制系统已经应用于鞍钢化工总厂四期 技术改造工程、青海盐湖集团金属镁一体化项目 和孝义市金岩 电力煤化工有限公司 6 ． 2 5 m捣 固 焦炉工程等，在鞍钢已经投入使用且运行正常。 3 结语 焦炉炉顶氨水管道上的三通球阀通过气动控 制实现自动切换，降低工人劳动强度，提高了焦 炉自动化操作水平，为实现焦炉车辆无人化操作 奠定基础。气动控制性能可靠，维护简单，使用 寿命长， 适应炉顶工作环境，值得推广应用。 参考文献 [ 1 ]周春蛟 ， 周芷桐，袁朝晖．三维设计在集气系统切 换机构 中的应 用 [ J ] ．燃 料与 化 工，2 0 1 2 ，4 3 2 ． 隋安编辑 上接第 6 l页 3 结论 1 对煤调湿系统的测定得到其热工效率 9 4 ． 4 3 ％，有效热效率 4 3 ． 7 6 ％，表明煤调湿生 产过程中加热蒸汽热源主要用于蒸发水分以及物 料 自身升温 ，同时 1 0 0 ℃左右的烟气温度通过流 动带走煤表面蒸发的水分 ，实现高效水分传递。 2 针对 回转窑 内物料停留时间分布测定发 现，其平均停留时间为 1 0 ． 3 m in ，煤料颗粒之间 停留时间分布基本符合高斯分布，与理论上物料 平均停留时间为 6 ． 2 m in相近，说明煤料在回转 窑内的运动呈现螺旋运动与返料相结合的过程 ， 基于列管的返料作用相对延长了物料在窑 内的停 留时间， 保证了煤调湿的效果。 3 采用烟道气为载气，低压蒸汽为热源的 回转窑能够实现煤调湿工艺操作要求，维持出料 水分在 7 ％以内。 参考文献 [ 1 ]郑文华 ．日 本室兰焦化厂的煤预热和煤调湿 [ J 】 ． 燃料与化工 ，2 0 0 2 ，3 3 1 1 3 ． 隋安编辑