安鋼 10萬m3威金斯氣柜調平系統技術改造及應用

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)

安鋼 10萬m3威金斯氣柜調平系統技術改造及應用

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平系統進行改造,確保調平系統的四點一線、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測。

威金斯氣柜 調平系統 技術改造 差壓式液位計

0 前言

轉爐煤氣是鋼鐵企業重要的二次能源,轉爐煤氣的回收利用,可降低企業生產成本,提高二次能源利用水平,為實現負能煉鋼打下基礎,是鋼鐵企業實施節能減排、推行清潔生產的重要舉措,也是鋼鐵企業發展循環經濟、踐行科學發展觀的必然要求。

在轉爐煤氣回收系統中,威金斯氣柜是承上啟下的重要環節,而調平系統的正常高效運行是威金斯氣柜安全穩定運行的重要前提之一。在威金斯氣柜運行過程中,通過調平系統的調節消除氣柜活塞在升降運動過程中產生的不平衡力,使活塞始終維持水平運行狀態。安鋼于 2007年實現轉爐煤氣回收利用,在運行中發現威金斯氣柜調平系統的柜頂調平導輪軸出現竄軸現象,經多次回位修復仍無明顯改善。2008年 1月,因調平系統故障致使氣柜活塞傾斜加劇,導致活塞及 T型擋板撞擊氣柜側板、撕裂橡膠皮膜,部分轉爐煤氣泄漏。

1 概況

1.1 工藝簡介

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

1.2 損壞現狀

圖1 安鋼轉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,使活塞平穩落床。經進柜檢查、測量發現調平系統的調平導輪、水平導向輪、活塞及 T型擋板等出現不同程度的損壞,橡膠膜有 6處破洞,多個調平導輪的軸出現竄動并與軸承座嚴重摩擦,調平導輪由于軸竄動進而摩擦調平支架的鋼結構,活塞與柜體間有逆向旋轉。

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。

經現場檢測,氣柜調平系統及橡膠膜設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據結果判斷,誤差在容許值之內,其現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

本次事故原因是調平系統故障,導致活塞及 T型擋板撞擊側板并撕裂皮膜。調平系統在柜頂共 6組,含 24個調平導輪和 24個支撐導輪。在原設計中氣柜穹頂過高,如圖 5所示,完全遮擋住每組調平裝置的調平導輪,造成柜頂調平裝置安裝困難,同時因調平系統中活塞上鋼絲繩固定架與調平導輪外側垂線的切點不在同一條垂線上,在運行中形成了逆向旋轉,各調平組導輪的鋼絲繩因扭曲產生沿調平導輪軸向的分力,導致調平系統始終處于不穩定的運行狀態,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,氣柜原設計穹頂過高,柜頂調平系統每組對應的調平導輪在安裝時定位困難,很難保證同組的調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,調平導輪的徑向受力產生軸向的分力,形成調平導輪的軸向竄動。由于氣柜穹頂過高無法變動,可通過增高調平支架高度消除氣柜穹頂的遮擋因素,達到四點一線的操作要求。

圖3 改造前氣柜調平系統示意圖

2)六點一面。由于調平導輪外側槽垂線切點與活塞上鋼絲繩固定架不在同一條垂線上,調平配重塊、調平導輪、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生逆向旋轉。活塞運行過程中,由于存在逆向旋轉,軸向的分力作用在柜頂調平導輪形成竄軸,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,除將調平導輪外側槽垂線切點與活塞上的鋼絲繩固定架調整在同一條垂線上外,還需將柜頂調平導輪槽垂線切點與調平配重塊吊點調整在同一條垂線上,最終形成調平配重塊的吊點、二個調平導輪、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角度時,修復后的橡膠膜安裝時只需按照現有位置安裝。通過調整活塞上鋼絲繩固定架的位置,使鋼絲繩固定架與柜頂調平導輪外側槽垂線切點在一條鉛垂線上即可消除旋轉角度。

3.2 調平支架

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

圖5 改造后氣柜調平系統

3.3 鋼絲繩固定架

由于活塞與柜體間產生逆向旋轉,通過調平導輪外側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,調整活塞上的鋼絲繩固定架的位置,最終使調平配重塊、調平導輪、支撐導輪、鋼絲繩固定架形成一個平面,消除受力產生。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據 cm

3.4 活塞傾斜度

原設計活塞傾斜度檢測裝置為活塞上部設置的12個連通管,需人員進柜現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。在改造中,采用差壓式液位計實現對氣柜活塞傾斜度的精確在線監測,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,穩定氣柜活塞的運行,避免了活塞傾斜加劇對設備的損傷,保證了設備安全、生產有序進行[2]。

4 效果

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

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

2)設置差壓液位計在線監測活塞傾斜度,可以實時精確地反映活塞運行狀態,并與 PLC系統實現連鎖控制,最大限度地降低活塞不穩定狀態對氣柜運行的影響。

[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