威金斯气柜活塞倾斜度运行分析及改进*

王志峰 张志忠 庞华强 唐书华 于海顺 韩丽

(安阳钢铁股份有限公司)

威金斯气柜活塞倾斜度运行分析及改进*

王志峰 张志忠 庞华强 唐书华 于海顺 韩丽

(安阳钢铁股份有限公司)

分析了安钢10万m3威金斯气柜活塞倾斜度的运行，通过在T型挡板上部增加配重块，气柜活塞倾斜度由一级调整改进为两级调整，保证了气柜活塞倾斜度在安全范围内，稳定了气柜生产。

活塞 倾斜度 配重块

0 前言

应用威金斯气柜回收工业生产过程中的转炉煤气，是实现余能回收利用的重要途径，对保护环境和企业的降本增效有积极地作用。安阳钢铁股份公司10万m3威金斯气柜，用于安钢3座转炉的转炉煤气回收工作，目前吨钢回收率稳定在115 m3左右。气柜活塞倾斜度是气柜运行的重要参数，影响着气柜的稳定运行，当倾斜度过大会造成活塞倾斜，极易损坏设备，中断生产。有多个事故案例表明，因气柜活塞倾斜度增大而未能及时发现、处理，造成了对橡胶膜、气柜侧板、T型挡板、活塞等设施的损伤。安钢通过在威金斯气柜T型挡板走台上部增加配重块，气柜活塞倾斜度由一级调整改进为两级调整，保证了气柜活塞倾斜度在安全范围内，稳定了气柜生产［1］。

1 概括

1.1 设备概况

安阳钢铁股份公司转炉煤气回收系统包括一座10万m3威金斯气柜、3套电除尘器、5台风机及相关设备，气柜主要参数见表1。

表1 10万m3威金斯气柜主要参数

气柜为两级运行，一级运行为活塞接触T型挡板前(0～38000 m3)，运行压力2320 Pa，二级运行为活塞与T型挡板接触后同时上升(38000 m3～100000 m3)，运行压力2810 Pa。活塞上部有气柜制作时浇灌的环形水泥梁，另有150块150 mm×150 mm×600 mm水泥配重块，用于活塞倾斜度的调整。

1.2 倾斜度检测

在气柜活塞上部采用差压式变送器对气柜活塞倾斜度进行在线监测，如图1所示。实时在线反映活塞平衡情况，测量准确。同时活塞倾斜度在超过气柜高二值时能实现工艺联锁，气柜进口阀门关闭停止进气，稳定气柜活塞的运行，避免活塞倾斜加剧对设备的损伤，保证设备安全、生产有序进行［2］。

图1 活塞倾斜度在线监测示意图

2 问题分析

活塞倾斜度是威金斯气柜运行的重要参数，保持倾斜度处于较小值，有利于气柜生产，同时可保证活塞与T型挡板、T型挡板与气柜侧壁间隙正常，活塞运行平稳，实现转炉煤气的回收量最大化，有效提高吨钢回收率。

活塞倾斜度与所处地域的气温有一定关系，夏季因日照关系，气柜侧壁的向阳面与向阴面的钢结构膨胀不一样，形成活塞倾斜度变大，随着气温的降低，钢结构的膨胀部分会逐渐恢复，而不是一味的延展伸长，活塞倾斜度也会逐渐恢复至原有状态，冬季一般可保持较平稳状态运行。例如安钢10万m3威金斯气柜冬季活塞倾斜度对角为8 mm(11#～27#立柱)和20 mm(3#～19#立柱)，夏季时为17 mm(11#～27#立柱)和38 mm(3#～19#立柱)，此因素对气柜活塞倾斜度运行影响较小。

10万m3威金斯气柜，其结构主要分为外部不动壳体包括侧板、底板、顶板等，内部移动体包括活塞、T型挡板及两道橡胶膜组成，气柜的储放气体依靠内移动体的上下移动来实现。威金斯气柜为两级运行，在一级运行(0～38000 m3)时，由于活塞为钢结构件，同时因制作时在活塞上部浇灌有环形水泥梁，造成活塞结构的不均匀性，活塞倾斜度过大，通过调整活塞上部的150块水泥配重块在活塞上部的位置，可实现活塞倾斜度在一级运行时的水平。

当活塞与T型挡板接触后同时上升进入二级运行(38000 m3～100000 m3)时，由于T型挡板为钢结构件，其结构的不均匀性，再次造成活塞倾斜度过大，此问题无法解决。在作业中，通过适当调整活塞上部的水泥配重块的位置减小倾斜度，但是当气柜压出气体活塞进入一级运行时，活塞倾斜度又会增大。随着气柜的进气与吐气，活塞在一级、二级间不断地上下运行，活塞倾斜度过大的问题始终存在，无法根本解决。假如T型挡板在制作时的钢结构均匀性不好，活塞进入二级运行后，倾斜度过大，气柜将无法正常使用。

3 改进措施

改进前活塞倾斜度为一级调整，通过在气柜T型挡板走台上部增加配重块，将活塞倾斜度的调整由一级调整改进为两级调整，实现活塞倾斜度的可调、可控，稳定气柜运行，其措施如下:

3.1 质量计算

安钢10万m3威金斯气柜原设计压力为一级运行压力2450 Pa，二级运行压力3100 Pa。气柜生产时的一级压力为2320 Pa，二级压力为2810 Pa，运行压力小于设计压力，因此在气柜T型挡板走台上部增加适量的配重块，可提高气柜二级运行压力，这也是在设备的设计压力范围内，是可行的。改进时以提高二级运行压力20 Pa为基准计算可知:

式中:F——需增加配重块的重量，kg;

P——压力，Pa;

S——气柜截面积，m2。

3.2 材质选择

气柜配重块材质大多采用水泥混凝土，考虑到在T型挡板走台上部选用水泥配重块数量过多及风化因素，作为钢铁企业，配重块的材质选用钢坯，同时也利于配重块的固定。配重块采用100 mm×100 mm×450 mm的钢坯，单块为35 kg，共计172块，新增重量为6020 kg。

3.3 调整与固定

2008年6月，利用气柜检修的机会，在气柜T型挡板上部增加了172块钢坯配重块。在气柜一级运行时，通过调整活塞上部水泥配重块的位置，将活塞倾斜度调整为10 mm和15 mm。进入二级运行后，分步骤的调整钢坯配重块在T型挡板走台上部的位置，逐步调整活塞倾斜度，稳定为9 mm和11 mm。调整结束后，在配重块下面垫上胶皮，使用角钢和扁钢将钢坯配重块焊接固定好。T型挡板上部走台宽度为1000 mm，配重块为100 mm×100 mm×450 mm，固定后对人员在走台上的检查行为无影响。

4 效果

气柜活塞倾斜度由一级调整改进为两级调整，改进后运行至今，活塞运行平稳，气柜活塞倾斜度在安全范围内，稳定了气柜生产，为企业的降本增效做出了贡献。

1)通过改进，活塞倾斜度稳定在较好状态，夏季气柜对角倾斜度为16 mm和33 mm，冬季倾对角斜度为7 mm和18 mm，2011年夏季的部分气柜活塞倾斜度历史趋势如图2所示;

图2 气柜活塞倾斜度历史趋势

2)在气柜T型挡板走台上部增加配重块，对T型挡板钢结构的不均匀性对气柜活塞倾斜度的影响因素也是一种很好的修复;

3)气柜二级运行压力提高20 Pa，在二级运行时，提高了气柜的使用效率，有利于转炉煤气回收量的增加。

［1］王志峰，张志忠，李献宏，等.高炉、焦炉混合煤气逆向引转炉煤气在安钢的应用.河南冶金，2008，16(5):28－30.

［2］王志峰，代建华，张志忠，等.干式气柜活塞倾斜度在线监测.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