李金亮 王志峰 張志忠 蘇強 孟江華 崔學增

(安陽鋼鐵股份有限公司)

安鋼 10萬m3威金斯氣柜調(diào)平系統(tǒng)技術(shù)改造及應用

李金亮 王志峰 張志忠 蘇強 孟江華 崔學增

(安陽鋼鐵股份有限公司)

針對安鋼威金斯氣柜調(diào)平系統(tǒng)進行改造,確保調(diào)平系統(tǒng)的四點一線、六點一面;增加差壓式液位計對活塞傾斜度進行實時在線監(jiān)測。

威金斯氣柜 調(diào)平系統(tǒng) 技術(shù)改造 差壓式液位計

0 前言

轉(zhuǎn)爐煤氣是鋼鐵企業(yè)重要的二次能源,轉(zhuǎn)爐煤氣的回收利用,可降低企業(yè)生產(chǎn)成本,提高二次能源利用水平,為實現(xiàn)負能煉鋼打下基礎(chǔ),是鋼鐵企業(yè)實施節(jié)能減排、推行清潔生產(chǎn)的重要舉措,也是鋼鐵企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、踐行科學發(fā)展觀的必然要求。

在轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)中,威金斯氣柜是承上啟下的重要環(huán)節(jié),而調(diào)平系統(tǒng)的正常高效運行是威金斯氣柜安全穩(wěn)定運行的重要前提之一。在威金斯氣柜運行過程中,通過調(diào)平系統(tǒng)的調(diào)節(jié)消除氣柜活塞在升降運動過程中產(chǎn)生的不平衡力,使活塞始終維持水平運行狀態(tài)。安鋼于 2007年實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煤氣回收利用,在運行中發(fā)現(xiàn)威金斯氣柜調(diào)平系統(tǒng)的柜頂調(diào)平導輪軸出現(xiàn)竄軸現(xiàn)象,經(jīng)多次回位修復仍無明顯改善。2008年 1月,因調(diào)平系統(tǒng)故障致使氣柜活塞傾斜加劇,導致活塞及 T型擋板撞擊氣柜側(cè)板、撕裂橡膠皮膜,部分轉(zhuǎn)爐煤氣泄漏。

1 概況

1.1 工藝簡介

安陽鋼鐵股份公司轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)是三座150 t轉(zhuǎn)爐的配套工程,包括一座 10萬 m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜、三套電除塵器、五臺風機及相關(guān)設(shè)備,安鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收工藝流程如圖 1所示[1]。

1.2 損壞現(xiàn)狀

圖1 安鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收工藝流程

對氣柜的進、出口管道有效隔斷后,用氮氣置換煤氣、空氣置換氮氣后,使活塞平穩(wěn)落床。經(jīng)進柜檢查、測量發(fā)現(xiàn)調(diào)平系統(tǒng)的調(diào)平導輪、水平導向輪、活塞及 T型擋板等出現(xiàn)不同程度的損壞,橡膠膜有 6處破洞,多個調(diào)平導輪的軸出現(xiàn)竄動并與軸承座嚴重摩擦,調(diào)平導輪由于軸竄動進而摩擦調(diào)平支架的鋼結(jié)構(gòu),活塞與柜體間有逆向旋轉(zhuǎn)。

威金斯氣柜又稱為橡膠膜氣柜,橡膠膜是氣柜的主要部件,如圖 2所示。此次事故橡膠膜受撞擊后局部受損嚴重需拆卸后返廠修復。

經(jīng)現(xiàn)場檢測,氣柜調(diào)平系統(tǒng)及橡膠膜設(shè)施受到了不同程度的損壞,已不能正常運行。

2 存在問題及分析

2.1 現(xiàn)狀檢測

圖2 受損的橡膠膜

首先對氣柜各部分進行了檢測,對比原設(shè)計要求判斷需要維修的項目。

表1 氣柜各部位直徑 m

表2 活塞支架垂直度 mm

表1和表 2中,從檢測后氣柜各部位直徑、活塞支架垂直度的數(shù)據(jù)結(jié)果判斷,誤差在容許值之內(nèi),其現(xiàn)有變形不影響氣柜整體受力的安全性,但受撞擊的受損嚴重部位必須修復。

2.2 問題原因分析

本次事故原因是調(diào)平系統(tǒng)故障,導致活塞及 T型擋板撞擊側(cè)板并撕裂皮膜。調(diào)平系統(tǒng)在柜頂共 6組,含 24個調(diào)平導輪和 24個支撐導輪。在原設(shè)計中氣柜穹頂過高,如圖 5所示,完全遮擋住每組調(diào)平裝置的調(diào)平導輪,造成柜頂調(diào)平裝置安裝困難,同時因調(diào)平系統(tǒng)中活塞上鋼絲繩固定架與調(diào)平導輪外側(cè)垂線的切點不在同一條垂線上,在運行中形成了逆向旋轉(zhuǎn),各調(diào)平組導輪的鋼絲繩因扭曲產(chǎn)生沿調(diào)平導輪軸向的分力,導致調(diào)平系統(tǒng)始終處于不穩(wěn)定的運行狀態(tài),加上煤氣回收時活塞的快速升降及運行、操作等因素,最終演變成為事故。

1)四點一線。如圖 3所示,氣柜原設(shè)計穹頂過高,柜頂調(diào)平系統(tǒng)每組對應的調(diào)平導輪在安裝時定位困難,很難保證同組的調(diào)平導輪與支撐導輪共四個導輪在一條直線上,鋼絲繩形成扭曲,調(diào)平導輪的徑向受力產(chǎn)生軸向的分力,形成調(diào)平導輪的軸向竄動。由于氣柜穹頂過高無法變動,可通過增高調(diào)平支架高度消除氣柜穹頂?shù)恼趽跻蛩?達到四點一線的操作要求。

圖3 改造前氣柜調(diào)平系統(tǒng)示意圖

2)六點一面。由于調(diào)平導輪外側(cè)槽垂線切點與活塞上鋼絲繩固定架不在同一條垂線上,調(diào)平配重塊、調(diào)平導輪、支撐導輪和鋼絲繩固定架未處在同一平面,在運行中導致活塞與柜體間產(chǎn)生逆向旋轉(zhuǎn)?；钊\行過程中,由于存在逆向旋轉(zhuǎn),軸向的分力作用在柜頂調(diào)平導輪形成竄軸,且隨活塞的升高,軸向的分力逐漸增大。如圖 4所示,活塞在高柜位時鋼絲繩與鉛垂線的夾角β遠大于在低柜位時的夾角α,其在高柜位時軸向的分力也最大。因此,在改造中,除將調(diào)平導輪外側(cè)槽垂線切點與活塞上的鋼絲繩固定架調(diào)整在同一條垂線上外,還需將柜頂調(diào)平導輪槽垂線切點與調(diào)平配重塊吊點調(diào)整在同一條垂線上,最終形成調(diào)平配重塊的吊點、二個調(diào)平導輪、二個支撐導輪、鋼絲繩固定架在同一個平面上。

圖4 修復前活塞在高、低柜位時鋼絲繩與氣柜側(cè)板夾角

3 改造方案及實施

3.1 橡膠膜

威金斯氣柜的活塞、T型擋板均為圓形,當活塞與柜體間存在逆向的旋轉(zhuǎn)角度時,修復后的橡膠膜安裝時只需按照現(xiàn)有位置安裝。通過調(diào)整活塞上鋼絲繩固定架的位置,使鋼絲繩固定架與柜頂調(diào)平導輪外側(cè)槽垂線切點在一條鉛垂線上即可消除旋轉(zhuǎn)角度。

3.2 調(diào)平支架

消除原設(shè)計中氣柜穹頂過高的缺陷,增高調(diào)平支架是最簡便易行的方法。經(jīng)測算,將調(diào)平支架高度增加 2 m即由原 2.6 m增高到 4.6 m,增高后的調(diào)平系統(tǒng) (如圖 5所示),可有效避免穹頂過高帶來的遮擋因素,調(diào)平導輪、支撐導輪更易調(diào)整在一條直線上。

圖5 改造后氣柜調(diào)平系統(tǒng)

3.3 鋼絲繩固定架

由于活塞與柜體間產(chǎn)生逆向旋轉(zhuǎn),通過調(diào)平導輪外側(cè)槽垂線切點作鉛垂線找出活塞上鋼絲繩固定架的安裝位置,調(diào)整活塞上的鋼絲繩固定架的位置,最終使調(diào)平配重塊、調(diào)平導輪、支撐導輪、鋼絲繩固定架形成一個平面,消除受力產(chǎn)生。表 3為鋼絲繩固定架沿順時針方向改造移動情況。

表3 鋼絲繩固定架改造移位數(shù)據(jù) cm

3.4 活塞傾斜度

原設(shè)計活塞傾斜度檢測裝置為活塞上部設(shè)置的12個連通管,需人員進柜現(xiàn)場測算后才能得知活塞傾斜度,不能實時了解活塞的運行狀態(tài)。在改造中,采用差壓式液位計實現(xiàn)對氣柜活塞傾斜度的精確在線監(jiān)測,實時反饋活塞運行狀況,在活塞傾斜度超過高一值時能夠報警,超過高二值時能夠與氣柜進口閥門連鎖停止進氣,穩(wěn)定氣柜活塞的運行,避免了活塞傾斜加劇對設(shè)備的損傷,保證了設(shè)備安全、生產(chǎn)有序進行[2]。

4 效果

通過上述改造措施,改進了原設(shè)計中存在的缺陷,增加了對活塞的監(jiān)控手段,提升了調(diào)平系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性,為氣柜的安全運行提供了有力的保障。

1)增高調(diào)平支架、調(diào)整鋼絲繩固定架位置,消減了穹頂過高帶來的安裝難題,保證了調(diào)平系統(tǒng)的四點一線、六點一面,減少了調(diào)平系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素,現(xiàn)活塞傾斜度基本穩(wěn)定在 ±20 mm范圍內(nèi),符合原設(shè)計指標要求,實現(xiàn)了改造目的;

2)設(shè)置差壓液位計在線監(jiān)測活塞傾斜度,可以實時精確地反映活塞運行狀態(tài),并與 PLC系統(tǒng)實現(xiàn)連鎖控制,最大限度地降低活塞不穩(wěn)定狀態(tài)對氣柜運行的影響。

[1] 王志峰,張志忠,李獻宏,等.高爐、焦爐混合煤氣逆向引轉(zhuǎn)爐煤氣在安鋼的應用.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.河南冶金,2009,17(6):33-34.

TEC HNOLOGY TRANSFORMATION AND APPL ICATION OF LEVEL ING SYSTEM IN ANGANG 100000 m3W IGGINS GASHOLDER

Li Jinliang Wang Zhifeng Zhang Zhizhong Su Qiang Meng Jianghua Chui Xuezheng

(Anyang Iron&Steel Group Co.Ltd)

Technological transfor mation was done forwiggins gasholder leveling system in Angang to ensure 4 points in a line and 6 points in a leveling system.The differential pressure levelmeterwas added formonitoring the piston gradient on-line.

wiggins gasholder levelling system technical transfor mation differential pressure levelmeter

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2010—5—4