李金亮 王志峰 張志忠 蘇強(qiáng) 孟江華 崔學(xué)增

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

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

李金亮 王志峰 張志忠 蘇強(qiáng) 孟江華 崔學(xué)增

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

針對(duì)安鋼威金斯氣柜調(diào)平系統(tǒng)進(jìn)行改造,確保調(diào)平系統(tǒng)的四點(diǎn)一線、六點(diǎn)一面;增加差壓式液位計(jì)對(duì)活塞傾斜度進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。

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

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(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼打下基礎(chǔ),是鋼鐵企業(yè)實(shí)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(jì)、踐行科學(xué)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(yùn)行是威金斯氣柜安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要前提之一。在威金斯氣柜運(yùn)行過(guò)程中,通過(guò)調(diào)平系統(tǒng)的調(diào)節(jié)消除氣柜活塞在升降運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的不平衡力,使活塞始終維持水平運(yùn)行狀態(tài)。安鋼于 2007年實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煤氣回收利用,在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)威金斯氣柜調(diào)平系統(tǒng)的柜頂調(diào)平導(dǎo)輪軸出現(xiàn)竄軸現(xiàn)象,經(jīng)多次回位修復(fù)仍無(wú)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(dǎo)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(jiǎn)介

安陽(yáng)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(wàn) m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜、三套電除塵器、五臺(tái)風(fēng)機(jī)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(duì)氣柜的進(jìn)、出口管道有效隔斷后,用氮?dú)庵脫Q煤氣、空氣置換氮?dú)夂?使活塞平穩(wěn)落床。經(jīng)進(jìn)柜檢查、測(cè)量發(fā)現(xiàn)調(diào)平系統(tǒng)的調(diào)平導(dǎo)輪、水平導(dǎo)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(gè)調(diào)平導(dǎo)輪的軸出現(xiàn)竄動(dòng)并與軸承座嚴(yán)重摩擦,調(diào)平導(dǎo)輪由于軸竄動(dòng)進(jìn)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(yán)重需拆卸后返廠修復(fù)。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),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(yùn)行。

2 存在問(wèn)題及分析

2.1 現(xiàn)狀檢測(cè)

圖2 受損的橡膠膜

首先對(duì)氣柜各部分進(jìn)行了檢測(cè),對(duì)比原設(shè)計(jì)要求判斷需要維修的項(xiàng)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(cè)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(yán)重部位必須修復(fù)。

2.2 問(wèn)題原因分析

本次事故原因是調(diào)平系統(tǒng)故障,導(dǎo)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(gè)調(diào)平導(dǎo)輪和 24個(gè)支撐導(dǎo)輪。在原設(shè)計(jì)中氣柜穹頂過(guò)高,如圖 5所示,完全遮擋住每組調(diào)平裝置的調(diào)平導(dǎo)輪,造成柜頂調(diào)平裝置安裝困難,同時(shí)因調(diào)平系統(tǒng)中活塞上鋼絲繩固定架與調(diào)平導(dǎo)輪外側(cè)垂線的切點(diǎn)不在同一條垂線上,在運(yùn)行中形成了逆向旋轉(zhuǎn),各調(diào)平組導(dǎo)輪的鋼絲繩因扭曲產(chǎn)生沿調(diào)平導(dǎo)輪軸向的分力,導(dǎo)致調(diào)平系統(tǒng)始終處于不穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài),加上煤氣回收時(shí)活塞的快速升降及運(yùn)行、操作等因素,最終演變成為事故。

1)四點(diǎn)一線。如圖 3所示,氣柜原設(shè)計(jì)穹頂過(guò)高,柜頂調(diào)平系統(tǒng)每組對(duì)應(yīng)的調(diào)平導(dǎo)輪在安裝時(shí)定位困難,很難保證同組的調(diào)平導(dǎo)輪與支撐導(dǎo)輪共四個(gè)導(dǎo)輪在一條直線上,鋼絲繩形成扭曲,調(diào)平導(dǎo)輪的徑向受力產(chǎn)生軸向的分力,形成調(diào)平導(dǎo)輪的軸向竄動(dòng)。由于氣柜穹頂過(guò)高無(wú)法變動(dòng),可通過(guò)增高調(diào)平支架高度消除氣柜穹頂?shù)恼趽跻蛩?達(dá)到四點(diǎn)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(diǎn)一面。由于調(diào)平導(dǎo)輪外側(cè)槽垂線切點(diǎn)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(dǎo)輪、支撐導(dǎo)輪和鋼絲繩固定架未處在同一平面,在運(yùn)行中導(dǎo)致活塞與柜體間產(chǎn)生逆向旋轉(zhuǎn)。活塞運(yùn)行過(guò)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(dǎo)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(shí)鋼絲繩與鉛垂線的夾角β遠(yuǎn)大于在低柜位時(shí)的夾角α,其在高柜位時(shí)軸向的分力也最大。因此,在改造中,除將調(diào)平導(dǎo)輪外側(cè)槽垂線切點(diǎn)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(dǎo)輪槽垂線切點(diǎn)與調(diào)平配重塊吊點(diǎn)調(diào)整在同一條垂線上,最終形成調(diào)平配重塊的吊點(diǎn)、二個(gè)調(diào)平導(dǎo)輪、二個(gè)支撐導(dǎo)輪、鋼絲繩固定架在同一個(gè)平面上。

圖4 修復(fù)前活塞在高、低柜位時(shí)鋼絲繩與氣柜側(cè)板夾角

3 改造方案及實(shí)施

3.1 橡膠膜

威金斯氣柜的活塞、T型擋板均為圓形,當(dāng)活塞與柜體間存在逆向的旋轉(zhuǎn)角度時(shí),修復(fù)后的橡膠膜安裝時(shí)只需按照現(xiàn)有位置安裝。通過(guò)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(dǎo)輪外側(cè)槽垂線切點(diǎn)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(jì)中氣柜穹頂過(guò)高的缺陷,增高調(diào)平支架是最簡(jiǎn)便易行的方法。經(jīng)測(cè)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(guò)高帶來(lái)的遮擋因素,調(diào)平導(dǎo)輪、支撐導(dǎo)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(guò)調(diào)平導(dǎo)輪外側(cè)槽垂線切點(diǎn)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(dǎo)輪、支撐導(dǎo)輪、鋼絲繩固定架形成一個(gè)平面,消除受力產(chǎn)生。表 3為鋼絲繩固定架沿順時(shí)針?lè)较蚋脑煲苿?dòng)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(jì)活塞傾斜度檢測(cè)裝置為活塞上部設(shè)置的12個(gè)連通管,需人員進(jìn)柜現(xiàn)場(chǎng)測(cè)算后才能得知活塞傾斜度,不能實(shí)時(shí)了解活塞的運(yùn)行狀態(tài)。在改造中,采用差壓式液位計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)氣柜活塞傾斜度的精確在線監(jiān)測(cè),實(shí)時(shí)反饋活塞運(yùn)行狀況,在活塞傾斜度超過(guò)高一值時(shí)能夠報(bào)警,超過(guò)高二值時(shí)能夠與氣柜進(jìn)口閥門(mén)連鎖停止進(jìn)氣,穩(wěn)定氣柜活塞的運(yùn)行,避免了活塞傾斜加劇對(duì)設(shè)備的損傷,保證了設(shè)備安全、生產(chǎn)有序進(jìn)行[2]。

4 效果

通過(guò)上述改造措施,改進(jìn)了原設(shè)計(jì)中存在的缺陷,增加了對(duì)活塞的監(jiān)控手段,提升了調(diào)平系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性,為氣柜的安全運(yùn)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(guò)高帶來(lái)的安裝難題,保證了調(diào)平系統(tǒng)的四點(diǎn)一線、六點(diǎn)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(jì)指標(biāo)要求,實(shí)現(xiàn)了改造目的;

2)設(shè)置差壓液位計(jì)在線監(jiān)測(cè)活塞傾斜度,可以實(shí)時(shí)精確地反映活塞運(yùn)行狀態(tài),并與 PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連鎖控制,最大限度地降低活塞不穩(wěn)定狀態(tài)對(duì)氣柜運(yùn)行的影響。

[1] 王志峰,張志忠,李獻(xiàn)宏,等.高爐、焦?fàn)t混合煤氣逆向引轉(zhuǎn)爐煤氣在安鋼的應(yīng)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(cè).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