威金斯氣柜活塞傾斜度運行分析及改進*

王志峰 張志忠 龐華強 唐書華 于海順 韓麗

(安陽鋼鐵股份有限公司)

威金斯氣柜活塞傾斜度運行分析及改進*

王志峰 張志忠 龐華強 唐書華 于海順 韓麗

(安陽鋼鐵股份有限公司)

分析了安鋼10萬m3威金斯氣柜活塞傾斜度的運行，通過在T型擋板上部增加配重塊，氣柜活塞傾斜度由一級調整改進為兩級調整，保證了氣柜活塞傾斜度在安全范圍內，穩定了氣柜生產。

活塞 傾斜度 配重塊

0 前言

應用威金斯氣柜回收工業生產過程中的轉爐煤氣，是實現余能回收利用的重要途徑，對保護環境和企業的降本增效有積極地作用。安陽鋼鐵股份公司10萬m3威金斯氣柜，用于安鋼3座轉爐的轉爐煤氣回收工作，目前噸鋼回收率穩定在115 m3左右。氣柜活塞傾斜度是氣柜運行的重要參數，影響著氣柜的穩定運行，當傾斜度過大會造成活塞傾斜，極易損壞設備，中斷生產。有多個事故案例表明，因氣柜活塞傾斜度增大而未能及時發現、處理，造成了對橡膠膜、氣柜側板、T型擋板、活塞等設施的損傷。安鋼通過在威金斯氣柜T型擋板走臺上部增加配重塊，氣柜活塞傾斜度由一級調整改進為兩級調整，保證了氣柜活塞傾斜度在安全范圍內，穩定了氣柜生產［1］。

1 概括

1.1 設備概況

安陽鋼鐵股份公司轉爐煤氣回收系統包括一座10萬m3威金斯氣柜、3套電除塵器、5臺風機及相關設備，氣柜主要參數見表1。

表1 10萬m3威金斯氣柜主要參數

氣柜為兩級運行，一級運行為活塞接觸T型擋板前(0～38000 m3)，運行壓力2320 Pa，二級運行為活塞與T型擋板接觸后同時上升(38000 m3～100000 m3)，運行壓力2810 Pa。活塞上部有氣柜制作時澆灌的環形水泥梁，另有150塊150 mm×150 mm×600 mm水泥配重塊，用于活塞傾斜度的調整。

1.2 傾斜度檢測

在氣柜活塞上部采用差壓式變送器對氣柜活塞傾斜度進行在線監測，如圖1所示。實時在線反映活塞平衡情況，測量準確。同時活塞傾斜度在超過氣柜高二值時能實現工藝聯鎖，氣柜進口閥門關閉停止進氣，穩定氣柜活塞的運行，避免活塞傾斜加劇對設備的損傷，保證設備安全、生產有序進行［2］。

圖1 活塞傾斜度在線監測示意圖

2 問題分析

活塞傾斜度是威金斯氣柜運行的重要參數，保持傾斜度處于較小值，有利于氣柜生產，同時可保證活塞與T型擋板、T型擋板與氣柜側壁間隙正常，活塞運行平穩，實現轉爐煤氣的回收量最大化，有效提高噸鋼回收率。

活塞傾斜度與所處地域的氣溫有一定關系，夏季因日照關系，氣柜側壁的向陽面與向陰面的鋼結構膨脹不一樣，形成活塞傾斜度變大，隨著氣溫的降低，鋼結構的膨脹部分會逐漸恢復，而不是一味的延展伸長，活塞傾斜度也會逐漸恢復至原有狀態，冬季一般可保持較平穩狀態運行。例如安鋼10萬m3威金斯氣柜冬季活塞傾斜度對角為8 mm(11#～27#立柱)和20 mm(3#～19#立柱)，夏季時為17 mm(11#～27#立柱)和38 mm(3#～19#立柱)，此因素對氣柜活塞傾斜度運行影響較小。

10萬m3威金斯氣柜，其結構主要分為外部不動殼體包括側板、底板、頂板等，內部移動體包括活塞、T型擋板及兩道橡膠膜組成，氣柜的儲放氣體依靠內移動體的上下移動來實現。威金斯氣柜為兩級運行，在一級運行(0～38000 m3)時，由于活塞為鋼結構件，同時因制作時在活塞上部澆灌有環形水泥梁，造成活塞結構的不均勻性，活塞傾斜度過大，通過調整活塞上部的150塊水泥配重塊在活塞上部的位置，可實現活塞傾斜度在一級運行時的水平。

當活塞與T型擋板接觸后同時上升進入二級運行(38000 m3～100000 m3)時，由于T型擋板為鋼結構件，其結構的不均勻性，再次造成活塞傾斜度過大，此問題無法解決。在作業中，通過適當調整活塞上部的水泥配重塊的位置減小傾斜度，但是當氣柜壓出氣體活塞進入一級運行時，活塞傾斜度又會增大。隨著氣柜的進氣與吐氣，活塞在一級、二級間不斷地上下運行，活塞傾斜度過大的問題始終存在，無法根本解決。假如T型擋板在制作時的鋼結構均勻性不好，活塞進入二級運行后，傾斜度過大，氣柜將無法正常使用。

3 改進措施

改進前活塞傾斜度為一級調整，通過在氣柜T型擋板走臺上部增加配重塊，將活塞傾斜度的調整由一級調整改進為兩級調整，實現活塞傾斜度的可調、可控，穩定氣柜運行，其措施如下:

3.1 質量計算

安鋼10萬m3威金斯氣柜原設計壓力為一級運行壓力2450 Pa，二級運行壓力3100 Pa。氣柜生產時的一級壓力為2320 Pa，二級壓力為2810 Pa，運行壓力小于設計壓力，因此在氣柜T型擋板走臺上部增加適量的配重塊，可提高氣柜二級運行壓力，這也是在設備的設計壓力范圍內，是可行的。改進時以提高二級運行壓力20 Pa為基準計算可知:

式中:F——需增加配重塊的重量，kg;

P——壓力，Pa;

S——氣柜截面積，m2。

3.2 材質選擇

氣柜配重塊材質大多采用水泥混凝土，考慮到在T型擋板走臺上部選用水泥配重塊數量過多及風化因素，作為鋼鐵企業，配重塊的材質選用鋼坯，同時也利于配重塊的固定。配重塊采用100 mm×100 mm×450 mm的鋼坯，單塊為35 kg，共計172塊，新增重量為6020 kg。

3.3 調整與固定

2008年6月，利用氣柜檢修的機會，在氣柜T型擋板上部增加了172塊鋼坯配重塊。在氣柜一級運行時，通過調整活塞上部水泥配重塊的位置，將活塞傾斜度調整為10 mm和15 mm。進入二級運行后，分步驟的調整鋼坯配重塊在T型擋板走臺上部的位置，逐步調整活塞傾斜度，穩定為9 mm和11 mm。調整結束后，在配重塊下面墊上膠皮，使用角鋼和扁鋼將鋼坯配重塊焊接固定好。T型擋板上部走臺寬度為1000 mm，配重塊為100 mm×100 mm×450 mm，固定后對人員在走臺上的檢查行為無影響。

4 效果

氣柜活塞傾斜度由一級調整改進為兩級調整，改進后運行至今，活塞運行平穩，氣柜活塞傾斜度在安全范圍內，穩定了氣柜生產，為企業的降本增效做出了貢獻。

1)通過改進，活塞傾斜度穩定在較好狀態，夏季氣柜對角傾斜度為16 mm和33 mm，冬季傾對角斜度為7 mm和18 mm，2011年夏季的部分氣柜活塞傾斜度歷史趨勢如圖2所示;

圖2 氣柜活塞傾斜度歷史趨勢

2)在氣柜T型擋板走臺上部增加配重塊，對T型擋板鋼結構的不均勻性對氣柜活塞傾斜度的影響因素也是一種很好的修復;

3)氣柜二級運行壓力提高20 Pa，在二級運行時，提高了氣柜的使用效率，有利于轉爐煤氣回收量的增加。

［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.

ANALYSIS AND IMPROVEMENT OF PISTON TILT RUNNING IN WIGGINS GAS TANK

Wang Zhifeng Zhang Zhizhong Pang Huaqiang Tang Shuhua Yu Haishun Han Li
(Anyang Iron and Steel Stock Co.，Ltd)

It analyzes the running of piston tilt in 100000 m3Wiggins gas tank.Gas tank piston tilt can be changed from level I to level II through adding balance blocks on the T － type baffle，which keeps piston tilt in a appropriate range and stabilizes production.

piston gradient balance block

2012—1—2