8 萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜問題及優(yōu)化措施

呂勇

（攀鋼釩能源動力分公司，四川攀技花 617000）

前言

國內(nèi)煉鋼普遍采用轉(zhuǎn)爐煉鋼，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐煤氣經(jīng)過一次除塵后加壓送到轉(zhuǎn)爐煤氣柜中儲存、緩沖、混合，再次加壓后送用戶使用。轉(zhuǎn)爐煤氣的回收和使用是降低煉鋼成本的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

轉(zhuǎn)爐煤氣柜普通采用威金斯型，主要由立柱、底板、活塞板、側(cè)板、橡膠膜（一段或者兩段）、活塞桁架、支撐臺架、T 型架、柜頂板、通風(fēng)氣樓、調(diào)平裝置、配重以及柜位儀等組成。其中接觸煤氣的主要有底板、活塞板、側(cè)板、橡膠膜（一段或者兩段）、支撐臺架以及相關(guān)進出口管道。

國內(nèi)8萬m3這一級別的轉(zhuǎn)爐煤氣柜普遍采用威金斯型轉(zhuǎn)爐煤氣柜，其設(shè)計多采用上世紀(jì)六七十年代從日本引進的方案，一直沿用至今，隨著使用年限的增加，暴露出一系列的問題。

1 存在問題

攀鋼釩1號8 萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜經(jīng)過長時間的運行，主要存在以下問題：

（1）底板、活塞板、側(cè)板等腐蝕嚴(yán)重，煤氣泄漏嚴(yán)重，安全隱患大。

轉(zhuǎn)爐煤氣中含有30%～85%的CO，10%～25%的CO2，其余主要為N2。轉(zhuǎn)爐煤氣一次除塵大部分采用濕式除塵工藝，少部分采用半干法或者LT法除塵工藝，國內(nèi)也在發(fā)展干式除塵工藝。但不管哪種工藝，受轉(zhuǎn)爐煤氣柜橡膠膜耐溫影響，均需要進行溫度控制（一般采取噴水降溫），進入轉(zhuǎn)爐煤氣柜時均含有飽和水和少量機械水。隨著轉(zhuǎn)爐煤氣在柜內(nèi)溫度降低，會析出水分。根據(jù)對不同排放點水的pH值檢測數(shù)據(jù)，越靠近轉(zhuǎn)爐煤氣柜，水的pH 值從堿性（9～11）逐漸轉(zhuǎn)化為酸性（5～7），特別是提釩轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的冷凝水酸性更大，其pH 為4～6，主要是部分釩微粒進入煤氣中水解產(chǎn)生多釩酸。其余原因是煤氣中的CO2微溶于水，形成碳酸造成的。

酸性水對鋼板的腐蝕速率比堿性水快得多，因此造成柜底板、活塞板、側(cè)板、支撐臺架等腐蝕嚴(yán)重，隨著時間積累造成煤氣泄漏，形成安全隱患，不得不停運大修。

攀鋼釩1 號8 萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜在投運后的第3年就開始出現(xiàn)泄漏，隨即進行搶修，第7年進行了氣柜側(cè)板和橡膠膜的全部更換，第10 年又出現(xiàn)柜底板、活塞板等的腐蝕泄漏煤氣，雖然采取了多項措施維持生產(chǎn)，但2019 年不得不停運進行大修，耗資約3 000 萬元。

（2）活塞桁架、支撐臺架、T 型架變形嚴(yán)重，危及煤氣柜的安全運行。

轉(zhuǎn)爐煤氣柜活塞受煉鋼節(jié)奏的影響，一次回收煤氣量多，活塞運行速度快，特別是兩座甚至三座轉(zhuǎn)爐煤氣同時回收時速度更快，最高速度達到3～4 m/min?；钊麖囊欢紊仙蕉螘r活塞桁架會沖擊頂起T型架，拉動二段橡膠膜上升，從而實現(xiàn)煤氣回收。在此過程中T型架和活塞桁架受到強大的沖擊力，隨著時間和次數(shù)的增加造成T 型架和活塞桁架變形。

在活塞桁架與T 型架接觸部分雖然設(shè)置有80 mm 厚的橡膠墊塊，但沒有滿鋪，造成緩沖不足，活塞桁架與T 型架局部受力較大，這也是其變形的原因之一。

在煤氣柜柜位下降到一段時T型架會落到支撐臺架上，會造成T型架和支撐臺架沖擊變形，并且國內(nèi)的支撐臺架沒有固定，直接坐落柜底板上，也會對柜底板沖擊，支撐臺架出現(xiàn)搖晃等現(xiàn)象。

隨著時間積累，活塞桁架、支撐臺架、T 型架變形越來越嚴(yán)重，危及煤氣柜的安全運行。

（3）調(diào)平裝置導(dǎo)輪磨損、傾斜嚴(yán)重，活塞傾斜度超標(biāo)

原設(shè)計采用的是普通鋼絲繩，使用涂抹油脂潤滑。在長時間運行中，鋼絲繩與導(dǎo)輪摩擦，加上油脂添加比較麻煩，潤滑不足，導(dǎo)致導(dǎo)輪和鋼絲繩磨損嚴(yán)重。

導(dǎo)輪支撐架強度不足，在長期運行中由于鋼材疲勞等原因，造成導(dǎo)輪支撐架傾斜，也加重了導(dǎo)輪和鋼絲繩的磨損。

2 主要措施

針對攀鋼釩1號8 萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜在運行中出現(xiàn)的系列問題，在設(shè)計攀鋼釩2 號8 萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜時，對轉(zhuǎn)爐煤氣柜圖紙進行了全面優(yōu)化設(shè)計，具體采取了以下優(yōu)化措施，并在攀鋼釩1 號8 萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜2019年大修時進行了應(yīng)用。

表2 活塞桁架、T型架和支撐臺架加厚加強情況

（1）針對腐蝕優(yōu)化措施

①柜底板、側(cè)板、活塞板材質(zhì)改進

針對轉(zhuǎn)爐煤氣冷凝水酸性特點，將接觸煤氣的柜底板、側(cè)板、活塞板材質(zhì)從原來Q235A 或者Q235B改進為耐酸鋼，可以大大減緩腐蝕速率。

②柜底板、側(cè)板、活塞板厚度增加

見表1所列。

表1 柜底板、側(cè)板、活塞板厚度增加情況表

③防腐漆升級

使用煤氣柜專用防腐漆對接觸煤氣部位的柜底板、側(cè)板、活塞板和支撐臺架進行加強級防腐。

以上措施增加了鋼板腐蝕裕量，加上使用耐酸板和煤氣柜專用防腐漆后，鋼材腐蝕減緩。投運一年后進行檢查，沒有腐蝕現(xiàn)象出現(xiàn)。

（2）防止活塞桁架、T型架和支撐臺架變形措施

見表2所列。

①擴大活塞桁架與T 型架接觸面積，減少沖擊強度。②活塞桁架和T 型架緩沖橡膠墊重新設(shè)計。結(jié)合活塞桁架和T 型架接觸面的擴大，對緩沖橡膠墊進行了重新設(shè)計，基本實現(xiàn)接觸面的滿鋪，接觸面積提高了一倍以上，有效地減少了沖擊損害，沖擊噪音基本消失。③T 型架和支撐臺架立柱、橫梁、角鋼的鋼材規(guī)格加大，厚度增加提高強度。④增加了支撐臺架的固定螺栓，一共30 組，每組4 顆直徑25 mm的螺栓。

攀鋼釩1 號8 萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜在運行后期，柜底板完全收縮到柜內(nèi)（無法實現(xiàn)焊接維修），造成側(cè)板與底板拉裂嚴(yán)重，煤氣泄漏，柜四周CO 含量高，安全風(fēng)險極大，最后不得不在側(cè)板四周修建了高400 mm水封維持運行了一年左右。

在設(shè)計基礎(chǔ)時，查找相關(guān)資料，日本原設(shè)計時就有支撐臺架的固定螺栓，引進國內(nèi)后被相關(guān)設(shè)計單位取消。主要原因是固定螺栓安裝比較繁瑣，處理不好容易出現(xiàn)泄漏。該固定螺栓在起到固定支撐臺架的同時，還可以防止柜底板因溫度變化的收縮和膨脹，避免這種收縮和膨脹造成柜底板與側(cè)板焊接部位拉裂。

上述措施有效提高了活塞桁架、T 型架和支撐臺架強度，減小了沖擊損害?？梢蚤L時間使用，煤氣柜儲存壓力有所增加，加上活塞桁架和T 型架加厚加強的重量，適當(dāng)減少了固定配重重量，一段儲存壓力從2.35 kPa增加到2.55 kPa，二段儲存壓力從2.85 kPa 增加到3.15 kPa，符合煤氣柜運行規(guī)范和煉鋼轉(zhuǎn)爐出口壓力要求。

（3）調(diào)平裝置優(yōu)化設(shè)計，保證活塞傾斜度合格

對調(diào)平裝置導(dǎo)輪支架的立柱、橫梁、角鋼加大一個規(guī)格，厚度從5～6 mm 加厚到8 mm，對導(dǎo)輪支架支撐位置處柜頂桁架進行了優(yōu)化，保證其支撐在柜頂桁架上，同時采用自潤滑軸承，防止調(diào)平裝置支架晃動，保證導(dǎo)輪的穩(wěn)固性。

鋼絲繩采用了船用級自潤滑防回轉(zhuǎn)鋼絲繩，減少鋼絲繩與導(dǎo)輪的摩擦，減少了維護量。同時增加了防鋼絲繩脫落裝置。

3 運行效果和結(jié)論

通過對1號轉(zhuǎn)爐煤氣柜存在問題的原因分析，進行了2號8 萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜設(shè)計優(yōu)化和調(diào)整，經(jīng)過一年的建設(shè)，2018年10月攀鋼釩2號8 萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜投入運行，實現(xiàn)了安全穩(wěn)定運行。

2019 年對攀鋼釩1 號8 萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜結(jié)合新圖紙進行了柜底板、活塞板、T 型架、支撐臺架、活塞桁架、局部側(cè)板（側(cè)板上次大修已經(jīng)改進）等大修，投入運行后運行穩(wěn)定。煤氣柜儲存壓力基本與2 號8 萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜一致，并實現(xiàn)了2 座煤氣柜的并聯(lián)運行。

該設(shè)計優(yōu)化和實施，可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煤氣柜的長期安全穩(wěn)定運行，大大延長轉(zhuǎn)爐煤氣柜運行周期，今后轉(zhuǎn)爐煤氣柜可以只進行橡膠膜的處理或者更換，預(yù)計大修周期可以延長到二十年及以上。