威金斯氣柜活塞傾斜度運(yùn)行分析及改進(jìn)*

王志峰 張志忠 龐華強(qiáng) 唐書華 于海順 韓麗

(安陽鋼鐵股份有限公司)

威金斯氣柜活塞傾斜度運(yùn)行分析及改進(jìn)*

王志峰 張志忠 龐華強(qiáng) 唐書華 于海順 韓麗

(安陽鋼鐵股份有限公司)

分析了安鋼10萬m3威金斯氣柜活塞傾斜度的運(yùn)行，通過在T型擋板上部增加配重塊，氣柜活塞傾斜度由一級(jí)調(diào)整改進(jìn)為兩級(jí)調(diào)整，保證了氣柜活塞傾斜度在安全范圍內(nèi)，穩(wěn)定了氣柜生產(chǎn)。

活塞 傾斜度 配重塊

0 前言

應(yīng)用威金斯氣柜回收工業(yè)生產(chǎn)過程中的轉(zhuǎn)爐煤氣，是實(shí)現(xiàn)余能回收利用的重要途徑，對(duì)保護(hù)環(huán)境和企業(yè)的降本增效有積極地作用。安陽鋼鐵股份公司10萬m3威金斯氣柜，用于安鋼3座轉(zhuǎn)爐的轉(zhuǎn)爐煤氣回收工作，目前噸鋼回收率穩(wěn)定在115 m3左右。氣柜活塞傾斜度是氣柜運(yùn)行的重要參數(shù)，影響著氣柜的穩(wěn)定運(yùn)行，當(dāng)傾斜度過大會(huì)造成活塞傾斜，極易損壞設(shè)備，中斷生產(chǎn)。有多個(gè)事故案例表明，因氣柜活塞傾斜度增大而未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理，造成了對(duì)橡膠膜、氣柜側(cè)板、T型擋板、活塞等設(shè)施的損傷。安鋼通過在威金斯氣柜T型擋板走臺(tái)上部增加配重塊，氣柜活塞傾斜度由一級(jí)調(diào)整改進(jìn)為兩級(jí)調(diào)整，保證了氣柜活塞傾斜度在安全范圍內(nèi)，穩(wěn)定了氣柜生產(chǎn)［1］。

1 概括

1.1 設(shè)備概況

安陽鋼鐵股份公司轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)包括一座10萬m3威金斯氣柜、3套電除塵器、5臺(tái)風(fēng)機(jī)及相關(guān)設(shè)備，氣柜主要參數(shù)見表1。

表1 10萬m3威金斯氣柜主要參數(shù)

氣柜為兩級(jí)運(yùn)行，一級(jí)運(yùn)行為活塞接觸T型擋板前(0～38000 m3)，運(yùn)行壓力2320 Pa，二級(jí)運(yùn)行為活塞與T型擋板接觸后同時(shí)上升(38000 m3～100000 m3)，運(yùn)行壓力2810 Pa?；钊喜坑袣夤裰谱鲿r(shí)澆灌的環(huán)形水泥梁，另有150塊150 mm×150 mm×600 mm水泥配重塊，用于活塞傾斜度的調(diào)整。

1.2 傾斜度檢測(cè)

在氣柜活塞上部采用差壓式變送器對(duì)氣柜活塞傾斜度進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，如圖1所示。實(shí)時(shí)在線反映活塞平衡情況，測(cè)量準(zhǔn)確。同時(shí)活塞傾斜度在超過氣柜高二值時(shí)能實(shí)現(xiàn)工藝聯(lián)鎖，氣柜進(jìn)口閥門關(guān)閉停止進(jìn)氣，穩(wěn)定氣柜活塞的運(yùn)行，避免活塞傾斜加劇對(duì)設(shè)備的損傷，保證設(shè)備安全、生產(chǎn)有序進(jìn)行［2］。

圖1 活塞傾斜度在線監(jiān)測(cè)示意圖

2 問題分析

活塞傾斜度是威金斯氣柜運(yùn)行的重要參數(shù)，保持傾斜度處于較小值，有利于氣柜生產(chǎn)，同時(shí)可保證活塞與T型擋板、T型擋板與氣柜側(cè)壁間隙正常，活塞運(yùn)行平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煤氣的回收量最大化，有效提高噸鋼回收率。

活塞傾斜度與所處地域的氣溫有一定關(guān)系，夏季因日照關(guān)系，氣柜側(cè)壁的向陽面與向陰面的鋼結(jié)構(gòu)膨脹不一樣，形成活塞傾斜度變大，隨著氣溫的降低，鋼結(jié)構(gòu)的膨脹部分會(huì)逐漸恢復(fù)，而不是一味的延展伸長(zhǎng)，活塞傾斜度也會(huì)逐漸恢復(fù)至原有狀態(tài)，冬季一般可保持較平穩(wěn)狀態(tài)運(yùn)行。例如安鋼10萬m3威金斯氣柜冬季活塞傾斜度對(duì)角為8 mm(11#～27#立柱)和20 mm(3#～19#立柱)，夏季時(shí)為17 mm(11#～27#立柱)和38 mm(3#～19#立柱)，此因素對(duì)氣柜活塞傾斜度運(yùn)行影響較小。

10萬m3威金斯氣柜，其結(jié)構(gòu)主要分為外部不動(dòng)殼體包括側(cè)板、底板、頂板等，內(nèi)部移動(dòng)體包括活塞、T型擋板及兩道橡膠膜組成，氣柜的儲(chǔ)放氣體依靠?jī)?nèi)移動(dòng)體的上下移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。威金斯氣柜為兩級(jí)運(yùn)行，在一級(jí)運(yùn)行(0～38000 m3)時(shí)，由于活塞為鋼結(jié)構(gòu)件，同時(shí)因制作時(shí)在活塞上部澆灌有環(huán)形水泥梁，造成活塞結(jié)構(gòu)的不均勻性，活塞傾斜度過大，通過調(diào)整活塞上部的150塊水泥配重塊在活塞上部的位置，可實(shí)現(xiàn)活塞傾斜度在一級(jí)運(yùn)行時(shí)的水平。

當(dāng)活塞與T型擋板接觸后同時(shí)上升進(jìn)入二級(jí)運(yùn)行(38000 m3～100000 m3)時(shí)，由于T型擋板為鋼結(jié)構(gòu)件，其結(jié)構(gòu)的不均勻性，再次造成活塞傾斜度過大，此問題無法解決。在作業(yè)中，通過適當(dāng)調(diào)整活塞上部的水泥配重塊的位置減小傾斜度，但是當(dāng)氣柜壓出氣體活塞進(jìn)入一級(jí)運(yùn)行時(shí)，活塞傾斜度又會(huì)增大。隨著氣柜的進(jìn)氣與吐氣，活塞在一級(jí)、二級(jí)間不斷地上下運(yùn)行，活塞傾斜度過大的問題始終存在，無法根本解決。假如T型擋板在制作時(shí)的鋼結(jié)構(gòu)均勻性不好，活塞進(jìn)入二級(jí)運(yùn)行后，傾斜度過大，氣柜將無法正常使用。

3 改進(jìn)措施

改進(jìn)前活塞傾斜度為一級(jí)調(diào)整，通過在氣柜T型擋板走臺(tái)上部增加配重塊，將活塞傾斜度的調(diào)整由一級(jí)調(diào)整改進(jìn)為兩級(jí)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)活塞傾斜度的可調(diào)、可控，穩(wěn)定氣柜運(yùn)行，其措施如下:

3.1 質(zhì)量計(jì)算

安鋼10萬m3威金斯氣柜原設(shè)計(jì)壓力為一級(jí)運(yùn)行壓力2450 Pa，二級(jí)運(yùn)行壓力3100 Pa。氣柜生產(chǎn)時(shí)的一級(jí)壓力為2320 Pa，二級(jí)壓力為2810 Pa，運(yùn)行壓力小于設(shè)計(jì)壓力，因此在氣柜T型擋板走臺(tái)上部增加適量的配重塊，可提高氣柜二級(jí)運(yùn)行壓力，這也是在設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力范圍內(nèi)，是可行的。改進(jìn)時(shí)以提高二級(jí)運(yùn)行壓力20 Pa為基準(zhǔn)計(jì)算可知:

式中:F——需增加配重塊的重量，kg;

P——壓力，Pa;

S——?dú)夤窠孛娣e，m2。

3.2 材質(zhì)選擇

氣柜配重塊材質(zhì)大多采用水泥混凝土，考慮到在T型擋板走臺(tái)上部選用水泥配重塊數(shù)量過多及風(fēng)化因素，作為鋼鐵企業(yè)，配重塊的材質(zhì)選用鋼坯，同時(shí)也利于配重塊的固定。配重塊采用100 mm×100 mm×450 mm的鋼坯，單塊為35 kg，共計(jì)172塊，新增重量為6020 kg。

3.3 調(diào)整與固定

2008年6月，利用氣柜檢修的機(jī)會(huì)，在氣柜T型擋板上部增加了172塊鋼坯配重塊。在氣柜一級(jí)運(yùn)行時(shí)，通過調(diào)整活塞上部水泥配重塊的位置，將活塞傾斜度調(diào)整為10 mm和15 mm。進(jìn)入二級(jí)運(yùn)行后，分步驟的調(diào)整鋼坯配重塊在T型擋板走臺(tái)上部的位置，逐步調(diào)整活塞傾斜度，穩(wěn)定為9 mm和11 mm。調(diào)整結(jié)束后，在配重塊下面墊上膠皮，使用角鋼和扁鋼將鋼坯配重塊焊接固定好。T型擋板上部走臺(tái)寬度為1000 mm，配重塊為100 mm×100 mm×450 mm，固定后對(duì)人員在走臺(tái)上的檢查行為無影響。

4 效果

氣柜活塞傾斜度由一級(jí)調(diào)整改進(jìn)為兩級(jí)調(diào)整，改進(jìn)后運(yùn)行至今，活塞運(yùn)行平穩(wěn)，氣柜活塞傾斜度在安全范圍內(nèi)，穩(wěn)定了氣柜生產(chǎn)，為企業(yè)的降本增效做出了貢獻(xiàn)。

1)通過改進(jìn)，活塞傾斜度穩(wěn)定在較好狀態(tài)，夏季氣柜對(duì)角傾斜度為16 mm和33 mm，冬季傾對(duì)角斜度為7 mm和18 mm，2011年夏季的部分氣柜活塞傾斜度歷史趨勢(shì)如圖2所示;

圖2 氣柜活塞傾斜度歷史趨勢(shì)

2)在氣柜T型擋板走臺(tái)上部增加配重塊，對(duì)T型擋板鋼結(jié)構(gòu)的不均勻性對(duì)氣柜活塞傾斜度的影響因素也是一種很好的修復(fù);

3)氣柜二級(jí)運(yùn)行壓力提高20 Pa，在二級(jí)運(yùn)行時(shí)，提高了氣柜的使用效率，有利于轉(zhuǎn)爐煤氣回收量的增加。

［1］王志峰，張志忠，李獻(xiàn)宏，等.高爐、焦?fàn)t混合煤氣逆向引轉(zhuǎn)爐煤氣在安鋼的應(yīng)用.河南冶金，2008，16(5):28－30.

［2］王志峰，代建華，張志忠，等.干式氣柜活塞傾斜度在線監(jiān)測(cè).河南冶金，2009，17(6):33 －34.

ANALYSIS AND IMPROVEMENT OF PISTON TILT RUNNING IN WIGGINS GAS TANK

Wang Zhifeng Zhang Zhizhong Pang Huaqiang Tang Shuhua Yu Haishun Han Li
(Anyang Iron and Steel Stock Co.，Ltd)

It analyzes the running of piston tilt in 100000 m3Wiggins gas tank.Gas tank piston tilt can be changed from level I to level II through adding balance blocks on the T － type baffle，which keeps piston tilt in a appropriate range and stabilizes production.

piston gradient balance block

2012—1—2