郭凌 王河 李軍紅
（鞍鋼股份有限公司能源管控中心燃?xì)夥謴S鞍山114021）
【摘要】通過對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣柜橡膠膜密封槽鋼結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，解決了呑吐煤氣過程中橡膠膜破損泄漏煤氣的問題。
【關(guān)鍵詞】煤氣柜；橡膠膜；密封槽鋼；改進(jìn)
1 概述
轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼是先進(jìn)煉鋼技術(shù)的重要標(biāo)志之一。二次能源的利用與開發(fā)是鋼鐵企業(yè)降低成本，挖掘潛力的關(guān)鍵。轉(zhuǎn)爐煤氣的回收既補(bǔ)充了焦?fàn)t煤氣的不足,節(jié)約了能源,又對(duì)環(huán)境保護(hù)具有重要的作用。轉(zhuǎn)爐煤氣回收采用的是卷簾型橡膠密封干式煤氣柜（威金斯式），能源管控中心共有5座不同容積的轉(zhuǎn)爐煤氣柜。煤氣柜是由柜底板、立柱、側(cè)板和柜頂板構(gòu)組的圓柱形幾何體外殼。其內(nèi)部有可移動(dòng)的活塞、側(cè)板與T擋板,活塞之間采用柔性合成橡膠膜連接成圓筒形密封體。并借助于柔性合成橡膠膜與可以上下移動(dòng)的T型擋板和活塞相連接。為降低煤氣柜高度，橡膠膜分為兩段，通過3000個(gè)螺栓緊固在密封槽鋼上,并通過密封槽鋼將兩段橡膠膜聯(lián)接在一起。橡膠膜作為煤氣柜的關(guān)鍵部件,不但起著存儲(chǔ)煤氣的作用而且還起到活塞及柜底板的聯(lián)接及密封作用。
2 存在問題
新建煤氣柜投產(chǎn)以后，煤氣柜橡膠膜與密封槽鋼接觸的部位在運(yùn)行一年左右便發(fā)現(xiàn)橡膠膜出現(xiàn)磨損，產(chǎn)生煤氣泄漏，泄漏的煤氣進(jìn)入活塞頂部與空氣形成混合氣體易爆炸，是重大安全隱患。這將直接影響煤氣柜的安全運(yùn)行和轉(zhuǎn)爐煤氣回收。煤氣泄漏后煤氣柜必須停止回收，這時(shí)轉(zhuǎn)爐煤氣直接放散，即污染環(huán)境又浪費(fèi)能源。如橡膠膜磨損嚴(yán)重，需將橡膠膜整體更換，浪費(fèi)大量資金。
3 原因分析
觀察發(fā)現(xiàn)煤氣柜側(cè)板上分布金屬波紋板，當(dāng)橡膠膜充氣時(shí)緊貼在波紋板上，由波紋板承擔(dān)煤氣的壓力，煤氣柜未儲(chǔ)氣時(shí),活塞落在煤氣柜底板上,T型擋板在T型擋板支撐臺(tái)上。當(dāng)氣柜逐步進(jìn)氣達(dá)到一定的壓力時(shí)，活塞上升，內(nèi)側(cè)橡膠密封膜開始向上卷動(dòng)。這時(shí)T型擋板及外側(cè)橡膠密封膜都不動(dòng)作，此時(shí)柜內(nèi)的煤氣壓力低于2.5 kPa,當(dāng)氣體不斷的進(jìn)入氣柜內(nèi),氣柜壓力不斷上升達(dá)到2.5 kPa時(shí)活塞帶動(dòng)內(nèi)側(cè)橡膠膜開始上升，當(dāng)上升到桁架頂部碰到T型擋板上部桁架頂板時(shí)，內(nèi)部橡膠密封膜由卷曲變成向上拉直。隨著煤氣的繼續(xù)進(jìn)入，活塞與T型擋板將同時(shí)上升柜內(nèi)煤氣壓力也由2.5kPa增至3.0kPa。這時(shí)，外側(cè)橡膠密封膜開始向上卷動(dòng)。最后，活塞及T型擋板上升到最高位置,外側(cè)橡膠密封膜也被向上拉直,氣柜這時(shí)達(dá)到最大儲(chǔ)氣量。當(dāng)氣柜向外送氣時(shí)，活塞運(yùn)行過程與上述過程相反。
在生產(chǎn)實(shí)際中由于煤氣柜設(shè)計(jì)時(shí)密封槽鋼和波紋板之間存在50mm的間隙，而橡膠膜的材質(zhì)為柔性合成橡膠，具有一定的彈性。在煤氣壓力的作用下占總長(zhǎng)3%的橡膠膜擠入波紋板與密封槽鋼的縫隙中，脫離了波紋板的支撐,這部分?jǐn)D入波紋板與密封槽鋼的橡膠膜單獨(dú)承受煤氣的壓力，當(dāng)煤氣柜吞吐煤氣過程中活塞上下運(yùn)動(dòng)，橡膠膜不斷處于卷曲和舒展相交替的狀態(tài)，橡膠膜運(yùn)動(dòng)過程中與波紋板轉(zhuǎn)角邊緣處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。橡膠膜擠壓并摩擦波紋板轉(zhuǎn)角邊緣使橡膠膜發(fā)生磨損。磨損情況如圖1所示。
4 改進(jìn)措施
通過分析，認(rèn)為波紋板和密封槽鋼存在間隙和橡膠膜彈性伸長(zhǎng)是導(dǎo)致橡膠膜與波紋板產(chǎn)生磨損的主要原因。從安全上考慮（防止拉伸時(shí)如過緊將會(huì)使橡膠膜扯壞）,橡膠膜預(yù)留長(zhǎng)度及彈性伸長(zhǎng)無法根本避免，另外，波紋板與密封槽鋼為型材其尺寸已形成系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，改造難度大且不經(jīng)濟(jì)。因此，解決波紋板和密封槽鋼存在間隙成為解決問題的有效途徑。經(jīng)過分析和查找原因，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際制作密封擋板（如圖2 。密封擋板由50號(hào)鍍鋅角鋼制成，由于煤氣柜為圓形，需將角鋼切割成長(zhǎng)100cm條狀,打磨后在一側(cè)上鉆孔，孔的直徑和中心距與密封槽鋼的緊固螺栓一致，共用密封槽鋼上的螺栓進(jìn)行安裝。利用密封擋板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)填補(bǔ)波紋板和密封槽鋼之間存在的間隙。安裝后橡膠膜在煤氣壓力作用下緊貼在改造安裝的密封擋板側(cè)平面上，因此，無法進(jìn)入波紋板和密封槽鋼間隙中，從根本上解決了橡膠膜回收及輸送煤氣時(shí)連續(xù)卷動(dòng)與波紋板發(fā)生摩擦導(dǎo)致泄漏的問題。密封擋板加工后利用煤氣柜年修時(shí)在直徑58m的圓形密封槽鋼上共安裝1500個(gè)。密封擋板如圖3所示。
5 改進(jìn)效果
能源管控中心2號(hào)8萬(wàn)m，轉(zhuǎn)爐煤氣柜于2014年10月大修中對(duì)密封槽鋼進(jìn)行了改進(jìn)。安裝至今煤氣柜運(yùn)行良好，沒有出現(xiàn)橡膠膜擠入波紋板與密封槽鋼之間的現(xiàn)象，橡膠膜無磨損，煤氣無泄漏。
避免煤氣柜橡膠膜磨損節(jié)約備件修復(fù)費(fèi)用83 776元，避免處理橡膠膜漏煤氣煤氣柜停止回收而創(chuàng)造的效益155 210元，共計(jì)238 986元。
6 結(jié)語(yǔ)
實(shí)踐證明對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣柜密封槽鋼改進(jìn)是成功的，解決了煤氣柜橡膠膜與波紋板轉(zhuǎn)角邊緣相對(duì)摩擦而導(dǎo)致橡膠膜過早磨損失效的問題。今后將利用大修機(jī)會(huì)對(duì)其他4座轉(zhuǎn)爐煤氣柜進(jìn)行同樣改進(jìn)，并可在其他企業(yè)同類煤氣柜上推廣。