威金斯转炉煤气柜大修及故障处理的研讨与实践

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1、威金斯转炉煤气柜大修及故障处理的研讨与实践胡贤科;王书民【摘 要】论述了威金斯煤气柜的几种常见故障的处理方法,对气柜大修的关键点位 阅明了基本要点,并提出了气柜运行管理的新概念.期刊名称】冶金动力年(卷),期】2010(000)006【总页数】5页(P55-59) 【关键词】 威金斯;煤气柜;故障处理;大修【作 者】 胡贤科;王书民【作者单位】 马鞍山钢铁股份有限公司,安徽马鞍山,243000;马鞍山钢铁股份有限 公司,安徽马鞍山,243000【正文语种】 中 文【中图分类】 TQ547.91 前言马钢老区有3个炼钢厂，配有3套转炉煤气回收系统，其主要设备有3万m3和 5万m3威金斯转炉柜各2

2、座，D112管式电除尘5台，D76管式电除尘2台， 各类离心鼓风机12台。目前实际回收量为10-12万m3/h，吨钢回收率为90m3/t 以上。转炉煤气的利用方式主要有三种：一是直供钢厂的石灰窑用量约 2万m3/h;二是通过高、焦、转炉煤气的混合加压系统供轧钢厂的用量约6万 m3/h ；三是其他多余的转炉煤气约24万m3/h供热电厂。现重点对4座气柜 近10年来常见故障处理进行小结，并对2009年第1座5万m3威金斯气柜大修 进行分析和研讨。2 常见故障的处理由于气柜柜容偏小，煤气瞬时回收量大，造成气柜升降速度快而频繁。常见故障主 要有气柜顶部调平定向导轮磨损严重，轴承经常更换，调平钢绳受力不

3、均，活塞倾 斜水平严重超差，气柜底板侧板等钢结构件腐蚀严重，多处腐蚀穿孔泄漏煤气等。2.1 柜顶导轮的故障处理5 万气柜调平装置共有24个大导轮，计48个轴承，虽然运转速度较慢，但负荷 承重较大，如果安装施工质量较差，直接导致轴承损坏严重，如三钢5 万柜2006 年更换24个轴承， 2007年更换34个轴承。一钢3 万柜运行4年后，其调平定 向导轮每年也更换30多次轴承，而第一座一钢5 万柜因安装质量好，运行6年后 每年仅更换10 多次。2007年对更换频繁的一钢3 万柜大导轮进行改造，主要是增设两个定位锁，而对 三钢5 万柜导轮的轴承座进行增大强度性的改造，并由2009 年5 月30 日利用

4、钢 厂检修16h的机会进行全面更换，目前两种改造方式都收到良好的经济效果。2.2 活塞调平装置故障处理 活塞调平装置是确保气柜安全稳定运行的关键设施，新投运的气柜运行几年后均会 发生水平超差的现象， 4座气柜实际水平超差值及调整时间见表1。表1气柜水平超差汇总表钢厂炉容tx炉数柜容/（万m3）投运时间/（年月）水平超 差值/mm水平调整/（年月）一钢厂100x1+120x252001.31402007.1232003.111802006.4 二钢厂 30x432002.101002006.9 三钢厂 60x452002.81102007.4由表 1 可知施工质量较差的一钢 3 万柜投运不足 3

5、 年，倾斜最大偏差就达180mm （标准30mm）,经停气8天进行处理。水平的调整最好是在气柜完全 落底后，首先对调平钢丝绳进行张力检测，确保每组钢丝绳张力基本一致，滑轮运 转灵活，配重块在滑道上无卡轨现象，气柜升起后检测活塞及T档板内外密封环应 达到标准即内环为370100mm，外环为37080mm，否则对配重块进行调整。2.3 气柜底板漏气的处理2.3.1 基本情况 2008年初我们首先发现二钢3万柜的基础四周有多处淡黄色的水流痕迹，随后对 四周进行CO检测，多处CO超标达（200-400 ）x10-6 （有的点没有水流也超 标，离漏气点100mm处检测），2008年5月一钢5万柜在对侧板

6、补焊时落下的 电火花造成基础底板处局部着火，随后对另两座气柜的底板也进行检测，均有不同 程度的超标现象，有的点下雨时有明显的气泡，最高CO浓度达1000x10-6以上。2.3.2 沥青堵漏处理通过有关资料信息的查找，了解到有些气柜底板四周不进行二次灌浆，而用煤沥青 浇注。对此我们于2008年6月对漏气点最大的一钢5万柜进行封堵，沥青封堵有两种方法：其一带气带压封堵，其二气柜完全落下在基本不带气不带压的条件下 封堵。为了保产，我们选用了第一种方式：首先将二次灌浆层全面打掉清理干净， 沿气柜一周用红砖砌一面高约400mm的墙，浇注沥青十多吨，见图1,由于沥青 的可逆性和固化需要时间，在浇注过程中，

7、在煤气压力的作用下，使沥青产生气泡， 而形成通道，最终仍有两个气泡点有少量漏气。通过一个夏季和冬季的考验，该气 柜于2009年7月原两个漏气点的沥青突然扩大，煤气大量外泄，10m外的CO 均严重超标，后紧急降柜用水泥封堵坚持到10月份对气柜进行大修。图1 底板沥青封堵示意图2.3.3 底板补焊处理2.3.3.1 由于沥青带气封堵效果不好，2008年10月25日-11月10日对二钢3 万柜进行首次停气补焊，底板全面清洗，查有焊缝边沿的裂缝十多处，底板表面有 大量的水滴产生的麻点，外圈4m宽的范围更加明显，实际底板补焊135处，侧 板补焊9处，并对补焊处进行局部防腐，投运后效果良好。2.33220

8、09年5月12日23日，对一钢3万柜进行停气补焊，底板共补焊210 多处，同时对T档板台架与侧板的连接处进行加固处理约96块400x400mm, 并对各补焊点进行局部防腐。投运1个月后，气柜四周的二次灌浆仍有CO超标 现象。后将二次灌浆层打掉清理干净，发现气柜侧板最下一带6mm的钢板与底板 最外一圈 6mm 的环形板焊缝处腐蚀严重（结构见图1） ，共有5 处漏气，故于7 月29日8月16日再次停气处理，对环形板和底部的侧板进行长度方向上约 1/3的更换，并对底板进行全面防腐。2.3.3.32009年8月20日9月4日对三 钢 5 万柜进行停气处理，底板补焊190 多处，侧板补焊20 多处，一般

9、补焊点大 小为500600mm，最大点为8002000mm，在对底板进行全面防腐的同时对 侧板密封角钢进行除锈防腐。2.4 其他故障的处理2.4.1气柜入口管道摆动大，一钢5万柜入口 DN2000管道投运初期摆动较大， 特别在两座转炉同时回收时更加严重，后对支架进行加固处理。2.4.2皮膜裂口处理，一钢3万柜投运2年后，柜内某点CO超标严重，由于波纹 板与皮膜的间隙小，作业人员带煤气检查两天才找到泄漏点，外皮膜下端有一个 10mm 长的裂口。因皮膜下端有盲肠，气柜升降过程中，在一、二塔接触时，盲 肠被压住而造成损坏。由于下端密封皮膜拆除困难，故只能对裂口处进行单面粘补 3 转炉煤气柜的大修一钢

10、 5 万柜是马钢第一座威金斯气柜，为配合一钢平改转工程而建设，由中冶南 方设计，马钢修建工程公司承建，2001 年2 月 28 日一次投运成功，2009 年10 月9日12月28日对气柜进行第一次大修，主要大修内容为：（1）拆除并更换 11带以下接触煤气部分的气柜侧板及加强角钢；（2）在气柜底板上再铺设一层底板；（3）更换气柜内外层皮膜及 48 块缓冲橡胶垫；（4）气柜内外部钢结构全面除锈防腐；（5）活塞导轮调平机构等全面检查、调整、更换；（6）两台DF72-口蜂窝式电除尘改造为D76管式电除尘。 现对大修过程中的关键点位、创新方法作如下介绍。3.1 施工前后气体置换的要点3.1.1 停气作业

11、为减少气体置换的时间，首先将活塞降至0.20.3m左右。用氮气将气柜升至5m，打开侧板上4个D700放散管，反复升降23次，化验柜内气体可燃组份 的总含量小于4% ，再用空气吹扫，使其氧气含量达 20%以上，合格后将气柜升 至15000m3左右，安装活塞132个支撑柱，停机将活塞缓慢落下，打开柜体所 有人孔接通大气，防护员首先进柜确认安全后，方可进入清灰动火施工。3.1.2 送气作业气柜试升降、保压、调平、联锁等各项参数验收合格后，将气柜活塞降至0.2 0.3m左右，用氮气吹扫含氮量达98%为合格（约6m高），再将活塞降至1m左 右，此时可用管网高炉煤气或转炉煤气将气柜升至上限，因一钢与三钢的

12、转炉煤气 管道是联网的，故我厂用管网转炉煤气直接升柜，也可直接回收几炉转炉煤气至上 限，而不必对柜内少量的氮气进行置换。3.1.3 气柜置换用风机的工艺选择 气柜在大修的过程中要进行氮气、空气、煤气的置换，要用空气做升降试验和气密 性试验，对于风机的选择有如下3 种方式见图2。（1）在气柜的人孔旁增设一台试车升降的专用风机,该种方案新增一台风机和连通 管及电源等设施，费用较高，一般不采用。（2）利用机前后总管的回流管，只要打开图 2 中 6 处的阀门就可对气柜置换，该 种方式是最常用的一种工艺。（3）在机前后支管人孔间增设一段联通管。我厂 5 万柜大修的同时，3 万柜、3#电除尘、1#、2#机

13、、机后总管仍然运行，并担负着回收1# 3#炉煤气总量的50%以上的任务，为保风机的置换，我们在 3#机的机前后支管的人孔间增设一段DN500联通管，图2中粗实线部分d-e处。3.2 新底板的安装3.2.1 旧底板的处理，气柜底板清污后，对底板鼓包变形较大的点位进行开缝、局 部拆除等处理，使其底板有一定的平整度。3.2.2 新底板的安装（1）找新底板的中心点，在原底板上通过直径画十字线找出交叉点，并通过交点 以底板半径画圆弧来验证此中心点是否正确；图2一炼钢转炉煤气回收工艺示意图（2）绘制配料图，根据实际来料情况，绘制配料图，确保条形板的纵、横焊缝错 开 200mm 以上；（3）安装顺序：以中心

14、板为准，呈十字形向外铺设条形板，条形板焊接后划出环 形板内弧线，切除余量后再铺环形板；（4）焊接：从中心向外，先短后长，先中间后四周，除最外环形板的纵焊缝为对 接焊外，其他均为搭接焊；（5 ）焊缝检查：焊缝符合二级标准，咬边0.5mm,真空泵检查P=3.5kPa无泄漏；（6 ）不平度检查：按底板面积平均分布，共测量181个点，周向偏差10mm, 相邻两点偏差5mm。3.2.3新底板安装要点（1）为提高柜内作业环境的通风性和采光性，清污后首先将侧板最下一带约 1m 高度的侧板全部拆除。（2）新底板铺设就位，采用逐步对不同区域的支撑柱拆除、铺设底板、恢复支撑 柱的办法。（3）混凝土大坝区域有 48

15、 根支柱，由于大坝是捣制而成，顶起过程中容易断裂， 故单个支柱顶起高度应v15mm。3.3 旧皮膜的拆除（1）在气柜顶部安装 24 个吊装支架；（2）新底板安装完毕后将侧板最下一圈的新钢板与原侧板点焊，创造条件将活塞 升起拆除支撑；（3）活塞落底后拆除外部皮膜 24 个吊装点的螺栓，并安装好夹具，缓慢同步将 皮膜吊起放置活塞顶部，同理拆除内皮膜；（4）从柜外到柜内铺设运输皮膜的过桥。3.4 侧板更换（1）十一带以下侧板自下而上全部拆除，局部波纹板保护性拆除。（2）侧板安装与拆除同步，自下而上逐带进行，侧板安装前先将侧板与加强角钢 点焊好。（3）为了减少现场搭接焊缝的数量，提高施工质量和进度，可

16、采用预制二带或三 带侧板的安装方法。3.5 除锈防腐（1）除锈方法：现场钢结构采用电动钢丝刷，新底板和侧板全部采用抛丸除锈， 先刷一道HL52-3环氧煤沥青底漆再运至现场。（2 ）防腐要求：不接触煤气部分的钢结构油漆为J52煤气柜专用。二道底漆70pm,道中间漆30pm, 3道面漆80pm,总厚度约200pm,颜色为铂灰色， 接触煤气部分的钢结构为HL52-3环氧煤沥青，二道底漆80pm, 3道面漆 120pm,总厚度200pm,颜色为黑色。（3）对侧板现场焊缝的内部防腐要创造条件落实施工空间，一般每隔45块波 纹板（约1.1 1.4m宽度）拆除3块波纹板，人站在拆除后的空间位置上对二侧 进行

17、防腐。3.6 皮膜安装3.6.1 安装前的准备（1）所有柜内动火焊接及防腐工作完成。（2）自上而下对气柜内部,活塞顶部进行全面检查,清理杂物,特别是与煤气接 触的侧板、波纹板、钢结构表面光滑,清洁无毛刺。（3）将内外层旧皮膜均匀铺设在活塞顶部。（4）分二步将新皮膜包装箱通过过桥拉入柜内。3.6.2 皮膜安装（ 1 ）开箱后用人工方法在活塞上逐步展开,露出所有24个吊点,按顺序安装吊 装夹具。（2）皮膜起吊就位后上下螺栓和皮膜的编号要对应,不得错位。（ 3 ）皮膜应整体起吊,确保24个吊点受力均匀一致,上升速度同步,形成自然 状态下的圆筒形,避免应力集中撕裂。（4）安装就位后再次检查,确保上下皮

18、膜不发生皱摺。3.7 气柜综合调试 （1）皮膜密封处检漏、气柜送气后,先采用肥皂水对上下四周密封处检漏并处理（ 2 ）水平调试,气柜第一次升起一定高度后测量10个点的水平仪及对应内外皮 膜的间距,如有倾斜落柜后调整水平和配重。（3 ）活塞慢升降，第一次升降控制在200mm/min以内，同时测量活塞间距、水 平、工作压力等参数,最少进行二次全程慢升降。（4）慢升降时应达到最高位置，使新装皮膜完全展开，皮膜的盲肠移到密封角钢 的上端，同时检查 4 个紧急放散管的自动顶开接触间距，使用具有良好的一致性。（5 ）快升降，由于一台风机的能力有限，最大速度只有0.23m/min,因生产过程最大升降速度为1

19、.2m/min，故验收时的最大下降速度控制在1.5m/min，并进行 二次全程快降。（6）气密性试验，按国标要进行 7 天的气密性试验，2%为合格，故平均每天应 小于0.29% ，我们在连续3 天泄漏率小于0.8%为合格，就停止试验,投入生产。4 结论与思考4.1 旧皮膜拆除时的防火措施一定要落实到位，据资料简介2007 年底某钢厂8万柜大修时柜内旧皮膜发生4h的着火事故，造成钢结构局部变形，损失严重。4.2 新皮膜的选用。首次选用安徽美祥公司生产的新产品，皮膜单幅宽度达 3.2m， 减少拼缝量 50%以上，皮膜骨架为“米”字型三层结构，具有足够的强度，寿命 可达15 年以上。4.3保产措施：

20、一钢有2座转炉，回收量约5万m3/h，为了提高大修期间3万柜 的吞吐能力，大修前新增一条DN800管道约200m，见图2中a-b处，并在c处 增加一对DN1000法兰，使其具备开2台机的工艺条件，实际回收能力达3.9万 m3/h，每小时多回收1.5万m3/h，直接经济效益达300多万元。4.4同时对2台D72-H型蜂窝式电除尘进行改造，在保持外壳不变的条件下，改 为D76管式电除尘器，并将沉淀积管长度由4.2m延长至4.5m，除尘效果良好。4.5 皮膜运行9年后，内外表面未发现明显的老化龟裂现象，专业技术人员认为还 可安全运行35年。4.6 侧板更换问题，拆除下来的侧板总体厚度良好，主要漏气点

21、集中在4-6 带的焊 缝两侧，为点状腐蚀，完全可以采用局部更换或补焊的方法。但要解决好现场焊缝 内侧的防腐和皮膜防火措施的可靠。4.7 导轮和调平装置是气柜稳定运行的关键部位，又是故障多发点，应不断提高维 护和管理的水平。4.8气柜的防腐。进柜的转炉煤气约有10C的降温过程，故有大量的饱和水、机 械水析出。通过检测分析，其水为弱酸性，主要含有S02、S03、C02等组份。 通过近1年的挂片试验，结论是HL52-3环氧煤沥青防腐效果最好，抓好防腐施 工质量更是关键。4.9气柜工作压力应提高。随着生产节奏的加快、产能的扩大，为了全量回收输送 转炉煤气、变频风机发挥着巨大的作用。但气柜出口管道的输送能力明显偏小，造 成机前压力只有1kPa左右，有时负压达0.5kPa，目前我厂4座气柜均增设了一 条DN800出口管道。建议新建气柜应将工作压力提高1 2kPa。4.10柜前事故放散塔的设置，原设计柜前设有50m高的事故放散塔，并与柜前的 氧含量分析仪联锁，由于超标后处理时间长，操作繁琐，实际没有使用。目前我公 司新区2座8万柜也无柜前放散塔，而是用柜内的煤气进行反吹，15min恢复煤 气回收。故新建气柜可不设柜前放散塔。