冶金工業當中的POC柜改造施工流程及質量控制研究

裴 泓

（中琉環保科技有限公司，福建 福州 350001）

在當下冶金技術迅速發展的時代，氣柜作為鋼鐵、化工企業重要的基礎設施之一，在貯存氣體、調節管網壓力、節能減排等方面發揮著重要的作用。隨著各類型氣柜設備在鋼鐵行業中的廣泛應用，氣柜改造逐步成為氣柜更新換代的重要方法。由于不同氣柜內部結構差異較大，改造存在一定技術難度，如何在氣柜改造過程中對進度、質量、安全等方面進行全過程全方位有效管控，制定出合理有效的施工組織方案和質量控制措施，成為鋼鐵行業氣柜改造項目的一項重要課題[1]。

1 單段式橡膠密封膜氣柜介紹

單段式橡膠密封膜氣柜主要由活塞、橡膠密封裝置、側板和底板等部分組成 ，通過活塞機構的上升或下降來調節儲氣量的多少，實現儲存氣體、穩定管網壓力的作用。單段式橡膠密封膜具有建設周期短、管理成本低、運行穩定、維護簡單、使用壽命長等優點，十分適合轉爐、高爐氣體的回收利用。

2 改造前后技術參數對比

表1 改造前后爐內參數對比

3 改造前后示意圖

圖1 改造前

圖2 改造后

4 氣柜改造工藝流程

充分利用現有15萬m3高圓筒形稀油密封型的鋼結構、設備和基礎，將15萬m3稀油密封氣柜改造成10萬m3單段式橡膠膜密封型氣柜。為保證施工進度，鋼結構、柜體附屬設備及附屬設施的拆除遵照先柜內后柜外的原則，柜內的設備、設施要進行拆除，完成后在柜外設備、設施的拆除的過程中可同時進行柜內構件及設備的安裝[2]。在改造施工過程中，主要按照如下三個步驟進行施工：

（1）第一階段為清理拆除階段，主要工作包括：開檢修孔、拆除多余鋼結構、柜體附屬設備、附屬設施并清理、清洗氣柜底板及柜壁，為后期改造安裝創造條件。

（2）第二階段為改造安裝階段，遵循從低到高、從內到外的施工原則。主要安裝設施包括：氣柜底板、門型架及爬梯、檢修門平臺、方形檢修門、調平支架、調平裝置、事故放散管、波紋板、皮膜安裝固定、密封裝置、活塞運行狀態安全監測裝置（柜位監測、傾斜監測、漂移監測）、調平重錘運行平臺改造，以及氣柜內、外表面防腐。

（3）第三階段為整體調試階段，主要包括充氣保壓、漏氣消缺、活塞運行狀態安全監測裝置儀表調試等。

5 質量控制要點

在氣柜全面整改過程中，要把握好關鍵工序的施工質量關，這是工程施工管理的重點，關鍵工序施工質量的好壞可以直接影響到氣柜改造后的運行性能，具體包括：防回轉立柱突出位置處理、活塞系統改造、波紋板安裝、橡膠皮膜的選型安裝、活塞系統密封性能檢查以及活塞定位監測裝置安裝等。

5.1 防回轉立柱處理

POC柜內共有4處防回轉軌道，該軌道突出于柜面，如不加處理，在氣柜活塞系統運行時，容易因活塞的回轉導致軌道處附近的橡膠膜與軌道摩擦，從而使皮膜損傷或發生打折現象，皮膜打折會影響活塞的平衡性能，嚴重時會導致活塞發生傾斜而影響氣柜運行。因此在處理時要在防回軌道兩側焊接鋼板將防回轉軌道臺階覆蓋，盡量與壁柜形成一個完整的圓弧，焊接完成后要用磨光機將焊縫磨平，防止氣柜運行時皮膜與防回轉軌道產生摩擦；同時應注意處理邊角鋒利處，以免運行時劃破皮膜。

5.2 活塞系統改造

在吊車進入氣柜前應在活塞頂上搭設作業平臺，在保持吊車穩固的同時，要將吊車整體重量均勻分布在活塞上，避免將活塞壓壞。利用吊車將所使用的材料與構件投放進氣柜內，并且按照方位及組裝順序堆放。T擋板組裝要使用移動腳手架進行移動，使用吊車將臺架支柱吊到側板附近，并將支柱對準安裝位置線，進行上端面的焊接。焊接完畢后，吊車吊鉤松開，從支柱下部用千斤頂移動支柱，與側板的表面接合并進行定位焊接。內側支柱的下部基座對準安裝位置后，作業口支柱的上部臨時設置水平梁。等T檔板組裝完后拆去。T擋板臺架組裝完畢后，由多名焊工同步施焊，活塞箱梁下方應加設加筋梁以加強活塞整體的剛度。

5.3 波紋板安裝

在波紋板在預制現場預制完成運抵施工現場時，活塞擋板與T擋板的施工及防腐施工應全部結束。同時要在地面上設置固定螺栓的金屬連接部件，在安裝過程中，除了最上部需進行對準操作外，其余各部位的都要進行全面對準安裝。并且要將波紋板上下端的金屬連接件排列整齊，最后將螺絲進行擰緊加固。各波紋板的間隙調整完成后，最后安裝防移動金屬配件。

本次改造氣柜運行氣壓為10KPa，要大高于普通威金斯氣柜2.5-5KPa左右的壓力，因此在安裝波紋板時應對波紋板質量和安裝間隙進行嚴格控制，否則氣柜運行時氣體壓力容易使皮膜從間隙內鼓出，導致皮膜產生打折、破損而影響皮膜使用壽命和氣柜運行的穩定性。

5.4 橡膠密封膜的選型及安裝

poc柜與威金斯柜不同，屬于高長型氣柜，加上柜內壓力較大，因此本改造柜皮膜垂直長度較長，豎向自重受力較大，同時由于柜內氣壓較高，因此皮膜各向受力均較大。在密封膜選型時，要對密封膜的垂直、橫向及兩個45度角等各向抗拉強度進行檢測，應優先選用抗拉強度大，耐疲勞性能好，各類技術參數性能參數符合甚至略高于化工行業標準《貯氣柜用橡膠密封膜》HG/T4074-2008相關要求的密封膜。同時應對橡膠密封膜的膠布融合情況進行檢查，避免選用膠布融合度差，膠布易分離的皮膜。安裝橡膠密封膜時，對密封膜安裝會產生影響的相關工序，特別是皮膜上方所進行的高處作業、動火作業等工作已全部結束。在開箱過程中，要謹慎操作，避免損傷密封膜。開箱作業結束后，清理包裝材料、工具后應對現場再次仔細清掃，確認密封膜展開時不被尖利的物品損傷。

橡膠膜起吊前，應將密封膜逐漸展開并順次安裝在吊裝夾具上，在密封膜展開并與吊裝夾具聯接的同時，慢慢吊起夾具，直到密封膜全周夾具裝好。密封膜整體起吊時應按柜內指揮者發出的信號同步緩慢進行，使密封膜徐徐展開成圓筒形，各個吊點均勻受力后，再整體起吊。密封膜組裝全程嚴禁動火，安裝完成后應仔細檢查螺栓是否漏擰、皮膜是否存在打折現象，同時清理密封膜上方的物件，防止物品掉落損傷密封膜。

5.5 活塞定位監測裝置

單段式橡膠膜結構簡單，其活塞防傾斜和漂移是氣柜運行管理中的重點，嚴重的漂移或傾斜可能引起皮膜破裂，引起不可估量的嚴重后果。造成活塞傾斜和漂移的因素較多，主要包括：皮膜打折、活塞皮膜內積水、活塞調平裝置故障、皮膜與壁板黏連等等，因此對活塞系統傾斜和漂移情況的嚴格監測十分重要。

主要監測設備包括：

（1）激光柜位計：安裝于柜頂，數據進入PLC系統，設置報警并與氣體出口管調節閥聯動。

（2）活塞傾斜度測量系統：活塞傾斜檢測系統，利用U形管導通原理，在活塞邊緣均布4只高1.2米，直徑200mm的油桶，并用無縫鋼管將4只油桶連接起來，在桶內灌入硅油，并在桶內安裝液位檢測裝置，檢測桶內的液位并將數據傳輸入PLC系統，通過數據分析判斷活塞傾斜情況。

（3）活塞漂移監測系統：活塞漂移測量采用多臺高精度防爆漂移監測儀及處理裝置，結合數據通訊總線，整個系統測量精度在1mm級，系統在活塞周圍均布8個激光監測點，測量塞壁間距，再通過內置的運算模型，得到塞壁的間距的最近點方位、最近距離。經過控制器數據及模型處理，實現監控活塞任意角度、任意位置的漂移監控。

5.6 試運行及整體氣密性試驗

在完成運行準備工作后，要開啟鼓風機及進氣閥門將空氣送入氣室，氣柜活塞隨著氣室的儲量增加而不斷上升。在上升到指定位置以后，將放氣閥打開，活塞隨著氣室內儲氣量的減少而逐步下降，在活塞的上升下降過程中對活塞數據進行檢測，發現不合格事項應立即進行調整，直到完全合格為止。

試運行調試前應進行全面檢查，如果發現異常必須立即處理；調試過程中應定時或定高度記錄內壓力、溫度、活塞傾斜度、漂移情況；有異常聲音或振動、傾斜等異常情況，應立即停止調試，并立刻查明原因并解決方可繼續進行。

對氣柜進行氣密性試驗時，應將柜內充入約90%左右的空氣，并將進出氣管用水封死，檢查所有閥門、法蘭等氣體有可能泄漏的部位確認不存在漏氣現象。保壓開始后應記下當時的時間、大氣壓力、氣溫、柜內溫度、柜內壓力、水蒸汽分壓等數據。工作人員要每天同一時刻進行觀測，6晝夜后整體泄漏率低于2%視為合格，方可申請項目竣工驗收。

6 結束語

綜上所述，隨著國內冶金行業先進基礎設施與高新技術設備應用的高速發展，各類新型氣柜的應用也在不斷推陳出新。在鋼鐵企業技術和產業升級的同時，應充分利用舊有設施設備，盤活企業固定資產，充分發揮基礎設施的剩余價值，提高企業資金的使用效率，節約項目投資及日常運維成本。作為冶金行業從業人員，在實施改造升級的過程中，應科學合理地制定施工組織方案，做好對質量關鍵控制點的把控，把好工程質量關，建設優質工程，使冶金行業得到可持續良性發展。