魏福強

（山鋼股份濟(jì)南分公司煉鋼廠，山東濟(jì)南250101）

濟(jì)鋼120 t轉(zhuǎn)爐氮氣密封裝置的改進(jìn)設(shè)計

魏福強

（山鋼股份濟(jì)南分公司煉鋼廠，山東濟(jì)南250101）

對120 t轉(zhuǎn)爐投料溜管氮氣密封系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，將氮氣吹入方式由單口吹入改為環(huán)形吹入，優(yōu)化氮氣吹入管安裝角度，增加環(huán)形穩(wěn)壓氣包及電磁控制閥。改造完成后，實現(xiàn)噸鋼氮氣消耗量降低15 m3，每年節(jié)約生產(chǎn)成本1 102.5萬元。

轉(zhuǎn)爐；氮氣密封裝置；溜管；密封效果

1　前言

煉鋼轉(zhuǎn)爐吹煉時會產(chǎn)生大量高溫?zé)煔夂头蹓m，為防止煙氣通過投料管外溢，溜管采取通入氮氣方式進(jìn)行密封。濟(jì)鋼煉鋼廠120 t轉(zhuǎn)爐投料溜管氮氣密封系統(tǒng)改造前采用鋼管敞口直吹方式進(jìn)行密封，氮氣消耗量大，密封效果不佳。首先通過電控技術(shù)實現(xiàn)氮氣閥門啟閉和吹煉操作連鎖，避免非吹煉時間氮氣損耗。其次，改進(jìn)氮氣吹入方式并將吹入點下移，提高氣體密封效果，進(jìn)一步降低氮氣消耗。

2　原密封裝置存在的問題

原設(shè)計的密封裝置由氮氣供氣主管、啟閉閥門、氮氣吹入口組成。生產(chǎn)過程中向溜管連續(xù)吹入0.3～0.5 MPa氮氣，在溜管內(nèi)部形成一定壓力的氮氣密封層，防止轉(zhuǎn)爐煤氣進(jìn)入。轉(zhuǎn)爐的非吹煉時間約占冶煉周期的2/3，此時溜管內(nèi)無廢氣進(jìn)入，故該階段的氮氣消耗就會浪費掉。氮氣吹入管直徑為Φ 100 mm，以敞口方式直接吹經(jīng)溜管內(nèi)，雖然氮氣消耗量較高，但無法在溜管內(nèi)形成全斷面惰性氣體阻斷層，密封效果不理想。另外，氮氣吹入口設(shè)置在溜管上部，距溜管下口12 m，以垂直溜管軸線角度吹入，見圖1。吹入點距溜管上口較近，密封氣體容易在溜管上口溢出，影響密封效果。

圖1　原氮氣密封裝置

溜管上口和下口標(biāo)高，相差約20 m，使氣體在溜管內(nèi)形成煙囪效應(yīng)，可能導(dǎo)致溜管吸入廢氣，無法達(dá)到密封的目的。轉(zhuǎn)爐吹煉時煙氣量不穩(wěn)定，有時會突然增大，如果溜管內(nèi)氮氣密封層壓力不足，就會導(dǎo)致煙氣進(jìn)入溜管，造成煤氣沿溜管外溢甚至著火。所以，從節(jié)能、環(huán)保、設(shè)備運行安全三方面考慮，需要對投料氮封系統(tǒng)進(jìn)行升級改造。

3　密封裝置改造

在供氣管道上安裝電磁控制閥，將電磁閥的啟閉控制和轉(zhuǎn)爐冶煉操作進(jìn)行連鎖控制，避免非吹煉時間氮氣消耗。將氮氣吹入方式由單口吹入改為環(huán)形吹入，并使吹入氣體以旋轉(zhuǎn)向下方式吹入，使氮氣能在溜管內(nèi)形成穩(wěn)定的惰性氣體密封層，同時克服溜管的煙囪效應(yīng)，實施方案如下。

1）將氮氣密封吹入孔下移，設(shè)置在溜管下口上方1 m處。這樣能在溜管入口處形成氮氣密封層，防止煤氣進(jìn)入溜管，降低沿溜管外溢的可能。

2）將氮氣由單孔吹入改為環(huán)形三孔形式，吹入孔呈環(huán)形分布式，并以傾斜向下45°角（與溜管軸線交角）吹入，見圖2。這樣能使吹出的氮氣有沿溜管向下的壓力，克服煤氣壓力和煙囪效應(yīng)，在溜管內(nèi)形成穩(wěn)定的氮氣密封層。吹入孔安裝時還有一定的環(huán)向角度，使吹入的氮氣在溜管內(nèi)形成旋流，提高氣體密封層的致密性。能以較小的氮氣壓力和流量，達(dá)到密封要求。

圖2　改造后氮氣密封裝置

3）增加環(huán)形穩(wěn)壓氣包（見圖2）。為保證3個氮氣吹入孔噴吹壓力穩(wěn)定，設(shè)計簡易的

環(huán)管形穩(wěn)壓氣包。使溜管內(nèi)氮氣密封層能有效抵抗煤氣壓力和溜管的煙囪效應(yīng)。

4）由于氮氣吹入孔位置、點數(shù)、分布形式及穩(wěn)壓氣包的設(shè)計，使得改造后氮氣密封能力大幅提高，對供氣管道的流量要求降低，將供氣管管徑由Φ 100 mm改為Φ30 mm，在壓力不變的條件下管道截面積僅為原來的1/10，氮氣消耗量減少近9/10。

5）在原氮氣管手動截止閥后增加1個電磁控制閥，將電磁控制閥的啟閉操作和吹氧操作進(jìn)行連鎖控制。冶煉過程中只有吹氧時產(chǎn)生煤氣，將電磁閥和吹氧開停操作同步控制，只在吹煉時開啟氮氣密封，縮短吹氮時間，減少氮氣浪費。

4　應(yīng)用效果

設(shè)備改造完成后，噸鋼氮氣消耗量降低15 m3，按年產(chǎn)量350萬t鋼計算，每年節(jié)約生產(chǎn)成本1 102.5萬元。溜管內(nèi)氮氣密封效果提高，未再發(fā)生煙氣外溢報警或設(shè)備燒損事故，使設(shè)備安全運行能力得到提高。該裝置制作簡單，易于安裝施工，密封效果好，符合節(jié)能環(huán)保要求，易于推廣使用。

經(jīng)驗交流

TF341.1

B

1004-4620（2016）03-0068-01

2016-05-10

魏福強，男，1985年生，2008年畢業(yè)于青島科技大學(xué)機(jī)械設(shè)計及自動化專業(yè)?，F(xiàn)為山鋼股份濟(jì)南分公司煉鋼廠機(jī)動科工程師，從事機(jī)電設(shè)備安裝、維護(hù)及應(yīng)用研究工作。