? ? 對于采用高壓氨水抽吸裝煤的焦?fàn)t，由回收工序送至焦?fàn)t爐頂?shù)难h(huán)氨水分為高壓氨水和低壓氨水，這兩種氨水的管道通過三通球閥與橋管上的噴嘴連通。爐頂氨水管道上的三通球閥用來實現(xiàn)高壓氨水和低壓氨水的轉(zhuǎn)換。三通球閥通常接通低壓氨水管道，橋管上噴灑低壓氨水用于冷卻荒煤氣；在裝煤操作時，三通球閥接通高壓氨水管道，橋管上噴射高壓氨水，使上升管和炭化室頂部空間形成一定的吸力，促進(jìn)荒煤氣導(dǎo)入集氣管，降低裝煤冒煙程度，減少煙塵溢出爐外。因此，三通球閥是焦?fàn)t節(jié)能減排的設(shè)備。

? ? 1 三通球閥現(xiàn)狀

? ? 1.1 三通球閥的切換動作

? ? 爐頂氨水管道上的三通球閥由直通式浮動球閥與套筒式止回閥組合而成，型號YQ44F40，公稱壓力4.0MPa，用于4.3m焦?fàn)t、6m焦?fàn)t和7m焦?fàn)t的公稱通徑為25mm，閥長為180mm，用于5.5m搗固焦?fàn)t和6.25m搗固焦?fàn)t的公稱通徑為32mm，閥長為210mm。三通球閥切換高壓氨水和低壓氨水的動作是通過旋轉(zhuǎn)閥桿實現(xiàn)的。三通球閥的切換動作就是將閥桿旋轉(zhuǎn)90°。

? ? 1.2 機械控制與其使用現(xiàn)狀

? ? 早期焦?fàn)t三通球閥的切換動作由人工操作完成，某些大型焦?fàn)t三通球閥的切換動作由切換機構(gòu)配合爐頂車輛（包括裝煤車、消煙車和導(dǎo)煙車等）自動完成，屬于機械控制。該切換機構(gòu)的主體可以近似看作是平面四連桿機構(gòu)，它能配合爐頂車輛按順序完成上升管水封蓋開閉、水封閥開閉和三通球閥切換的動作。爐頂車輛上的液壓缸推動曲柄帶動拉桿旋轉(zhuǎn)，能完成三通球閥的切換動作；液壓缸停用時，可通過人工操縱手柄來完成。

? ? 三通球閥和切換機構(gòu)安裝在相鄰兩個上升管的間隙中，切換機構(gòu)固定在上升管外壁上。焦?fàn)t砌筑和上升管安裝存在公差，焦?fàn)t投產(chǎn)后繼續(xù)膨脹，使每套切換機構(gòu)的安裝位置變化較大，造成車輛上的液壓缸與切換機構(gòu)對位操作非常困難；切換機構(gòu)被撞變形后較難維修，這種機械控制方式在許多焦化廠停止使用。因此，尋求其它控制方式是需要解決的問題。

? ? 2 三通閥的氣動控制

? ? 除了機械控制，可以選擇氣動、液壓和電氣等控制方式，如何選擇主要考慮工作環(huán)境。三通球閥安裝在焦?fàn)t爐頂，工作環(huán)境粉塵大、有明火、容易濺水。液壓控制的液壓油易泄露而燃燒，會造成危險事故并污染環(huán)境，不宜選用。電氣控制抗振性能較弱，與其它導(dǎo)體接觸可能造成重大事故，需要隔離保護(hù)措施，不宜選用。氣動控制不污染環(huán)境，具有防火防爆的特點，不需要隔離保護(hù)措施，適應(yīng)三通球閥的工作環(huán)境，可以選用。

? ? 2.1 氣動控制系統(tǒng)

? ? 采用氣動控制時，三通球閥安裝在集氣管操作臺欄桿外側(cè)。現(xiàn)場可見控制設(shè)備有氣動執(zhí)行器和氣控柜。氣動執(zhí)行器固定在三通球閥上，帶限位開關(guān)。氣控柜掛裝于集氣管操作臺欄桿外側(cè)的立柱上，每5孔炭化室設(shè)置一個氣控柜。柜體是雙層門結(jié)構(gòu)，采用不銹鋼制作，防護(hù)等級為IP65。氣控柜內(nèi)有過濾器、減壓閥、電磁換向閥、調(diào)速閥、繼電器和旋鈕等元件。

? ? 氣動控制系統(tǒng)的組成見圖1。氣動控制系統(tǒng)以儲氣罐為氣源，用電磁換向閥和繼電器做控制元件，用氣動執(zhí)行器做執(zhí)行元件，以中控室為指令部將三通球閥的切換動作融入裝煤操作中。工作介質(zhì)可用壓縮空氣或氮氣，氣源壓力為0.4～0.7MPa。

圖1 氣動控制系統(tǒng)的組成

? ? 2.2 控制過程

? ? 中控室按推焦順序發(fā)出動作指令，由繼電器控制電磁換向閥使之切換到相應(yīng)的位置狀態(tài)，讓來自過濾器和減壓閥的氣體通過。氣體經(jīng)調(diào)速閥進(jìn)入氣動執(zhí)行器，使氣動執(zhí)行器驅(qū)動三通球閥完成切換動作。切換動作到位時由限位開關(guān)把動作完成信號反饋給中控室，由電磁換向閥把氣動執(zhí)行器內(nèi)的氣體排出，排氣后氣動執(zhí)行器處于自由狀態(tài)。

? ? 2.3 主要元件

? ? 氣動執(zhí)行器屬于齒輪齒條式擺動氣缸，它通過氣缸內(nèi)壓縮氣體的體積變化推動活塞帶動齒輪齒條機構(gòu)，將活塞的直線運動轉(zhuǎn)化為齒輪的旋轉(zhuǎn)運動。它的內(nèi)腔噴涂減小摩擦的材料，延長使用壽命。氣動執(zhí)行器傳動平衡，通過方形軸輸出扭矩，開閉一次所需時間不超過1s，其限位開關(guān)為二線式，單刀雙擲。氣動執(zhí)行器為雙作用型氣缸，配有可拆卸的搬桿，在停氣時由人工操縱搬桿完成三通球閥的切換動作。

? ? 電磁換向閥采用三位五通中間位置泄壓型，選用雙線圈形式，帶有可操作的按鈕。當(dāng)線圈出現(xiàn)故障時，用專用工具壓下按鈕操縱電磁換向閥，使氣動執(zhí)行器動作。氣動執(zhí)行器動作到位時，限位開關(guān)向系統(tǒng)發(fā)出信號，電磁換向閥的兩個線圈同時失電，電磁換向閥處于中間泄壓位置，使氣動執(zhí)行器的氣孔處于泄壓狀態(tài)。

? ? 繼電控制回路上設(shè)置就地/遠(yuǎn)程切換旋鈕和操作旋鈕。切換旋鈕切換到遠(yuǎn)程狀態(tài)，系統(tǒng)由中控室控制；切換到就地狀態(tài)，系統(tǒng)可由操作旋鈕控制。操作旋鈕設(shè)有高壓、低壓和停止三個位置，分別控制電磁換向閥的三個位置狀態(tài)，便于人工操作。

? ? 2.4 操作方法

? ? 控制系統(tǒng)有四種操作方法。①三通球閥通常由中控室自動控制；②氣控柜上的切換旋鈕切換到就地狀態(tài)，三通球閥由氣控柜上的操作旋鈕控制；③控制電路有故障時，操縱電磁換向閥控制三通球閥；④控制氣路有故障時，直接用氣動執(zhí)行器上的搬桿控制三通球閥。

? ? 2.5 應(yīng)用情況

? ? 氣動控制系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于鞍鋼化工總廠四期技術(shù)改造工程、青海鹽湖集團(tuán)金屬鎂一體化項目和孝義市金巖電力煤化工有限公司6.25m搗固焦?fàn)t工程等，在鞍鋼已經(jīng)投入使用且運行正常。

? ? 3 結(jié)語

? ? 焦?fàn)t爐頂氨水管道上的三通球閥通過氣動控制實現(xiàn)自動切換，降低工人勞動強度，提高了焦?fàn)t自動化操作水平，為實現(xiàn)焦?fàn)t車輛無人化操作奠定基礎(chǔ)。氣動控制性能可靠，維護(hù)簡單，使用壽命長，適應(yīng)爐頂工作環(huán)境，值得推廣應(yīng)用。

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