呂勇

（攀鋼釩能源動(dòng)力分公司，四川攀技花 617000）

前言

國內(nèi)煉鋼普遍采用轉(zhuǎn)爐煉鋼，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐煤氣經(jīng)過一次除塵后加壓送到轉(zhuǎn)爐煤氣柜中儲(chǔ)存、緩沖、混合，再次加壓后送用戶使用。轉(zhuǎn)爐煤氣的回收和使用是降低煉鋼成本的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

轉(zhuǎn)爐煤氣柜普通采用威金斯型，主要由立柱、底板、活塞板、側(cè)板、橡膠膜（一段或者兩段）、活塞桁架、支撐臺(tái)架、T 型架、柜頂板、通風(fēng)氣樓、調(diào)平裝置、配重以及柜位儀等組成。其中接觸煤氣的主要有底板、活塞板、側(cè)板、橡膠膜（一段或者兩段）、支撐臺(tái)架以及相關(guān)進(jìn)出口管道。

國內(nèi)8萬m3這一級(jí)別的轉(zhuǎn)爐煤氣柜普遍采用威金斯型轉(zhuǎn)爐煤氣柜，其設(shè)計(jì)多采用上世紀(jì)六七十年代從日本引進(jìn)的方案，一直沿用至今，隨著使用年限的增加，暴露出一系列的問題。

1 存在問題

攀鋼釩1號(hào)8 萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)行，主要存在以下問題：

（1）底板、活塞板、側(cè)板等腐蝕嚴(yán)重，煤氣泄漏嚴(yán)重，安全隱患大。

轉(zhuǎn)爐煤氣中含有30%～85%的CO，10%～25%的CO2，其余主要為N2。轉(zhuǎn)爐煤氣一次除塵大部分采用濕式除塵工藝，少部分采用半干法或者LT法除塵工藝，國內(nèi)也在發(fā)展干式除塵工藝。但不管哪種工藝，受轉(zhuǎn)爐煤氣柜橡膠膜耐溫影響，均需要進(jìn)行溫度控制（一般采取噴水降溫），進(jìn)入轉(zhuǎn)爐煤氣柜時(shí)均含有飽和水和少量機(jī)械水。隨著轉(zhuǎn)爐煤氣在柜內(nèi)溫度降低，會(huì)析出水分。根據(jù)對(duì)不同排放點(diǎn)水的pH值檢測數(shù)據(jù)，越靠近轉(zhuǎn)爐煤氣柜，水的pH 值從堿性（9～11）逐漸轉(zhuǎn)化為酸性（5～7），特別是提釩轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的冷凝水酸性更大，其pH 為4～6，主要是部分釩微粒進(jìn)入煤氣中水解產(chǎn)生多釩酸。其余原因是煤氣中的CO2微溶于水，形成碳酸造成的。

酸性水對(duì)鋼板的腐蝕速率比堿性水快得多，因此造成柜底板、活塞板、側(cè)板、支撐臺(tái)架等腐蝕嚴(yán)重，隨著時(shí)間積累造成煤氣泄漏，形成安全隱患，不得不停運(yùn)大修。

攀鋼釩1 號(hào)8 萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜在投運(yùn)后的第3年就開始出現(xiàn)泄漏，隨即進(jìn)行搶修，第7年進(jìn)行了氣柜側(cè)板和橡膠膜的全部更換，第10 年又出現(xiàn)柜底板、活塞板等的腐蝕泄漏煤氣，雖然采取了多項(xiàng)措施維持生產(chǎn)，但2019 年不得不停運(yùn)進(jìn)行大修，耗資約3 000 萬元。

（2）活塞桁架、支撐臺(tái)架、T 型架變形嚴(yán)重，危及煤氣柜的安全運(yùn)行。

轉(zhuǎn)爐煤氣柜活塞受煉鋼節(jié)奏的影響，一次回收煤氣量多，活塞運(yùn)行速度快，特別是兩座甚至三座轉(zhuǎn)爐煤氣同時(shí)回收時(shí)速度更快，最高速度達(dá)到3～4 m/min?；钊麖囊欢紊仙蕉螘r(shí)活塞桁架會(huì)沖擊頂起T型架，拉動(dòng)二段橡膠膜上升，從而實(shí)現(xiàn)煤氣回收。在此過程中T型架和活塞桁架受到強(qiáng)大的沖擊力，隨著時(shí)間和次數(shù)的增加造成T 型架和活塞桁架變形。

在活塞桁架與T 型架接觸部分雖然設(shè)置有80 mm 厚的橡膠墊塊，但沒有滿鋪，造成緩沖不足，活塞桁架與T 型架局部受力較大，這也是其變形的原因之一。

在煤氣柜柜位下降到一段時(shí)T型架會(huì)落到支撐臺(tái)架上，會(huì)造成T型架和支撐臺(tái)架沖擊變形，并且國內(nèi)的支撐臺(tái)架沒有固定，直接坐落柜底板上，也會(huì)對(duì)柜底板沖擊，支撐臺(tái)架出現(xiàn)搖晃等現(xiàn)象。

隨著時(shí)間積累，活塞桁架、支撐臺(tái)架、T 型架變形越來越嚴(yán)重，危及煤氣柜的安全運(yùn)行。

（3）調(diào)平裝置導(dǎo)輪磨損、傾斜嚴(yán)重，活塞傾斜度超標(biāo)

原設(shè)計(jì)采用的是普通鋼絲繩，使用涂抹油脂潤滑。在長時(shí)間運(yùn)行中，鋼絲繩與導(dǎo)輪摩擦，加上油脂添加比較麻煩，潤滑不足，導(dǎo)致導(dǎo)輪和鋼絲繩磨損嚴(yán)重。

導(dǎo)輪支撐架強(qiáng)度不足，在長期運(yùn)行中由于鋼材疲勞等原因，造成導(dǎo)輪支撐架傾斜，也加重了導(dǎo)輪和鋼絲繩的磨損。

2 主要措施

針對(duì)攀鋼釩1號(hào)8 萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜在運(yùn)行中出現(xiàn)的系列問題，在設(shè)計(jì)攀鋼釩2 號(hào)8 萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣柜圖紙進(jìn)行了全面優(yōu)化設(shè)計(jì)，具體采取了以下優(yōu)化措施，并在攀鋼釩1 號(hào)8 萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜2019年大修時(shí)進(jìn)行了應(yīng)用。

表2 活塞桁架、T型架和支撐臺(tái)架加厚加強(qiáng)情況

（1）針對(duì)腐蝕優(yōu)化措施

①柜底板、側(cè)板、活塞板材質(zhì)改進(jìn)

針對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣冷凝水酸性特點(diǎn)，將接觸煤氣的柜底板、側(cè)板、活塞板材質(zhì)從原來Q235A 或者Q235B改進(jìn)為耐酸鋼，可以大大減緩腐蝕速率。

②柜底板、側(cè)板、活塞板厚度增加

見表1所列。

表1 柜底板、側(cè)板、活塞板厚度增加情況表

③防腐漆升級(jí)

使用煤氣柜專用防腐漆對(duì)接觸煤氣部位的柜底板、側(cè)板、活塞板和支撐臺(tái)架進(jìn)行加強(qiáng)級(jí)防腐。

以上措施增加了鋼板腐蝕裕量，加上使用耐酸板和煤氣柜專用防腐漆后，鋼材腐蝕減緩。投運(yùn)一年后進(jìn)行檢查，沒有腐蝕現(xiàn)象出現(xiàn)。

（2）防止活塞桁架、T型架和支撐臺(tái)架變形措施

見表2所列。

①擴(kuò)大活塞桁架與T 型架接觸面積，減少?zèng)_擊強(qiáng)度。②活塞桁架和T 型架緩沖橡膠墊重新設(shè)計(jì)。結(jié)合活塞桁架和T 型架接觸面的擴(kuò)大，對(duì)緩沖橡膠墊進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，基本實(shí)現(xiàn)接觸面的滿鋪，接觸面積提高了一倍以上，有效地減少了沖擊損害，沖擊噪音基本消失。③T 型架和支撐臺(tái)架立柱、橫梁、角鋼的鋼材規(guī)格加大，厚度增加提高強(qiáng)度。④增加了支撐臺(tái)架的固定螺栓，一共30 組，每組4 顆直徑25 mm的螺栓。

攀鋼釩1 號(hào)8 萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜在運(yùn)行后期，柜底板完全收縮到柜內(nèi)（無法實(shí)現(xiàn)焊接維修），造成側(cè)板與底板拉裂嚴(yán)重，煤氣泄漏，柜四周CO 含量高，安全風(fēng)險(xiǎn)極大，最后不得不在側(cè)板四周修建了高400 mm水封維持運(yùn)行了一年左右。

在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)時(shí)，查找相關(guān)資料，日本原設(shè)計(jì)時(shí)就有支撐臺(tái)架的固定螺栓，引進(jìn)國內(nèi)后被相關(guān)設(shè)計(jì)單位取消。主要原因是固定螺栓安裝比較繁瑣，處理不好容易出現(xiàn)泄漏。該固定螺栓在起到固定支撐臺(tái)架的同時(shí)，還可以防止柜底板因溫度變化的收縮和膨脹，避免這種收縮和膨脹造成柜底板與側(cè)板焊接部位拉裂。

上述措施有效提高了活塞桁架、T 型架和支撐臺(tái)架強(qiáng)度，減小了沖擊損害?？梢蚤L時(shí)間使用，煤氣柜儲(chǔ)存壓力有所增加，加上活塞桁架和T 型架加厚加強(qiáng)的重量，適當(dāng)減少了固定配重重量，一段儲(chǔ)存壓力從2.35 kPa增加到2.55 kPa，二段儲(chǔ)存壓力從2.85 kPa 增加到3.15 kPa，符合煤氣柜運(yùn)行規(guī)范和煉鋼轉(zhuǎn)爐出口壓力要求。

（3）調(diào)平裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證活塞傾斜度合格

對(duì)調(diào)平裝置導(dǎo)輪支架的立柱、橫梁、角鋼加大一個(gè)規(guī)格，厚度從5～6 mm 加厚到8 mm，對(duì)導(dǎo)輪支架支撐位置處柜頂桁架進(jìn)行了優(yōu)化，保證其支撐在柜頂桁架上，同時(shí)采用自潤滑軸承，防止調(diào)平裝置支架晃動(dòng)，保證導(dǎo)輪的穩(wěn)固性。

鋼絲繩采用了船用級(jí)自潤滑防回轉(zhuǎn)鋼絲繩，減少鋼絲繩與導(dǎo)輪的摩擦，減少了維護(hù)量。同時(shí)增加了防鋼絲繩脫落裝置。

3 運(yùn)行效果和結(jié)論

通過對(duì)1號(hào)轉(zhuǎn)爐煤氣柜存在問題的原因分析，進(jìn)行了2號(hào)8 萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜設(shè)計(jì)優(yōu)化和調(diào)整，經(jīng)過一年的建設(shè)，2018年10月攀鋼釩2號(hào)8 萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜投入運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2019 年對(duì)攀鋼釩1 號(hào)8 萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜結(jié)合新圖紙進(jìn)行了柜底板、活塞板、T 型架、支撐臺(tái)架、活塞桁架、局部側(cè)板（側(cè)板上次大修已經(jīng)改進(jìn)）等大修，投入運(yùn)行后運(yùn)行穩(wěn)定。煤氣柜儲(chǔ)存壓力基本與2 號(hào)8 萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜一致，并實(shí)現(xiàn)了2 座煤氣柜的并聯(lián)運(yùn)行。

該設(shè)計(jì)優(yōu)化和實(shí)施，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煤氣柜的長期安全穩(wěn)定運(yùn)行，大大延長轉(zhuǎn)爐煤氣柜運(yùn)行周期，今后轉(zhuǎn)爐煤氣柜可以只進(jìn)行橡膠膜的處理或者更換，預(yù)計(jì)大修周期可以延長到二十年及以上。