濟鋼120 t轉爐氮氣密封裝置的改進設計

魏福強

（山鋼股份濟南分公司煉鋼廠，山東濟南250101）

濟鋼120 t轉爐氮氣密封裝置的改進設計

魏福強

（山鋼股份濟南分公司煉鋼廠，山東濟南250101）

對120 t轉爐投料溜管氮氣密封系統進行改進，將氮氣吹入方式由單口吹入改為環形吹入，優化氮氣吹入管安裝角度，增加環形穩壓氣包及電磁控制閥。改造完成后，實現噸鋼氮氣消耗量降低15 m3，每年節約生產成本1 102.5萬元。

轉爐；氮氣密封裝置；溜管；密封效果

1　前言

煉鋼轉爐吹煉時會產生大量高溫煙氣和粉塵，為防止煙氣通過投料管外溢，溜管采取通入氮氣方式進行密封。濟鋼煉鋼廠120 t轉爐投料溜管氮氣密封系統改造前采用鋼管敞口直吹方式進行密封，氮氣消耗量大，密封效果不佳。首先通過電控技術實現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，改進氮氣吹入方式并將吹入點下移，提高氣體密封效果，進一步降低氮氣消耗。

2　原密封裝置存在的問題

原設計的密封裝置由氮氣供氣主管、啟閉閥門、氮氣吹入口組成。生產過程中向溜管連續吹入0.3～0.5 MPa氮氣，在溜管內部形成一定壓力的氮氣密封層，防止轉爐煤氣進入。轉爐的非吹煉時間約占冶煉周期的2/3，此時溜管內無廢氣進入，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溜管內，雖然氮氣消耗量較高，但無法在溜管內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

溜管上口和下口標高，相差約20 m，使氣體在溜管內形成煙囪效應，可能導致溜管吸入廢氣，無法達到密封的目的。轉爐吹煉時煙氣量不穩定，有時會突然增大，如果溜管內氮氣密封層壓力不足，就會導致煙氣進入溜管，造成煤氣沿溜管外溢甚至著火。所以，從節能、環保、設備運行安全三方面考慮，需要對投料氮封系統進行升級改造。

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爐冶煉操作進行連鎖控制，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形吹入，并使吹入氣體以旋轉向下方式吹入，使氮氣能在溜管內形成穩定的惰性氣體密封層，同時克服溜管的煙囪效應，實施方案如下。

1）將氮氣密封吹入孔下移，設置在溜管下口上方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形三孔形式，吹入孔呈環形分布式，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，在溜管內形成穩定的氮氣密封層。吹入孔安裝時還有一定的環向角度，使吹入的氮氣在溜管內形成旋流，提高氣體密封層的致密性。能以較小的氮氣壓力和流量，達到密封要求。

圖2　改造后氮氣密封裝置

3）增加環形穩壓氣包（見圖2）。為保證3個氮氣吹入孔噴吹壓力穩定，設計簡易的

環管形穩壓氣包。使溜管內氮氣密封層能有效抵抗煤氣壓力和溜管的煙囪效應。

4）由于氮氣吹入孔位置、點數、分布形式及穩壓氣包的設計，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行連鎖控制。冶煉過程中只有吹氧時產生煤氣，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　應用效果

設備改造完成后，噸鋼氮氣消耗量降低15 m3，按年產量350萬t鋼計算，每年節約生產成本1 102.5萬元。溜管內氮氣密封效果提高，未再發生煙氣外溢報警或設備燒損事故，使設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，符合節能環保要求，易于推廣使用。

經驗交流

TF341.1

B

1004-4620（2016）03-0068-01

2016-05-10

魏福強，男，1985年生，2008年畢業于青島科技大學機械設計及自動化專業。現為山鋼股份濟南分公司煉鋼廠機動科工程師，從事機電設備安裝、維護及應用研究工作。