本文所指
轉爐煤
氣柜是以橡膠膜為密封材料的干式煤氣儲存柜,亦稱威
金斯煤氣柜,是鋼鐵廠轉爐煤氣回收系統的主要關鍵設備。其安全性要求高,儲存煤氣量大,施工質量要求嚴格。由于外型龐大、結構復雜,決定了轉爐煤氣柜必須在施工現場
安裝?,F以 80000 m3轉爐
干式煤氣柜為例淺談轉爐煤氣柜的安裝及調試技術要點。
1 轉爐煤氣柜簡介
1. 1 轉爐煤氣柜的結構
轉爐煤氣柜以鋼結構為主體見( 圖 1) ,主要有: ①氣柜底板; ②側板、立柱、抗風桁架等組成的柜體系統; ③柜頂拱梁、頂板、通風帽等組成的柜頂系統; ④活塞板、砼壩、活塞圍欄、T 圍欄、密封橡膠膜及其密封組件等組成的活塞系統; ⑤調平系統;⑥放散系統; ⑦機械柜位儀、柜底排水器等附屬裝置; ⑧電氣、自動控制儀表系統等。80000m3橡膠膜密封型干式煤氣柜鋼結構用鋼量約 1400t。
1. 2 轉爐煤氣柜工作原理
80000m3橡膠膜密封型干式煤氣柜活塞系統為兩段密封結構,第一段為活塞板及活塞圍欄系統,第二段為 T 圍欄系統,
當氣柜未儲存煤氣時,活塞板及活塞圍欄坐落在氣柜底板上,T 圍欄坐落在架臺上。氣柜進氣后隨著煤氣壓力的升高推動活塞板及活塞圍欄系統緩緩上升,此時第一段活塞系統與第二段活塞系統連接的密封橡膠膜開始向上卷升。當活塞圍欄上升觸及到 T 圍欄受力擋板時,隨著煤氣壓力進一步升高將 T圍欄系統整體浮升,此時第一段活塞系統與第二段活塞系統連為一體,第二段活塞系統與側板連接的橡膠膜向上翻卷,當
儲氣量趨于高位時橡膠膜向上翻卷趨于拉直狀態,當活塞到達儲氣上限位時柜體自動放散裝置自動保護,此時儀表自動控制連鎖動作停止回收煤氣。
當氣柜向外送氣時,活塞的運動過程與上述過程呈相反狀態向下降落,儲氣量降低到柜容量的 40% 以下時,第二段 T 圍欄回落到臺架上,第二段密封橡膠膜回落,第一段活塞系統與第二段活塞系統脫開,繼續向外送氣,第一段活塞系統和橡膠膜逐漸向下回落,當活塞到達儲氣下限位時儀表自動控制加壓機停止向外輸送煤氣。當進氣與出氣達到平衡時活塞為相對穩定狀態,當不平衡時活塞隨之上升或下降。
活塞運動時活塞調平系統隨之運動,對氣柜起到平衡穩定的作用。
2 轉爐煤氣柜工程施工特點及組織管理
2. 1 轉爐煤氣柜施工特點
煤氣柜的結構及其特點,決定了煤氣柜不同于一般鋼結構工程,是一個現場制作安裝的整體設備,柜體鋼材用量大、品種多,結構復雜。既有大型型鋼桁架結構、又有大型圓筒型貯罐結構,還有附屬設備及設施。柜本體鋼結構連接方式以焊接為主,安裝施工在高空進行,施工精度要求高,技術難度較高,施工風險較大。若安裝質量達不到要求,則會造成煤氣柜安全運行的隱患,甚至出現氣柜無法使用而報廢。
煤氣柜制作安裝主要施工步驟,有構件制作,氣柜底板安裝,柜頂系統安裝,柜體系統安裝,氣柜活塞系統安裝,密封系統安裝,調平系統安裝,柜體附屬系統及設備安裝。
氣柜安裝完成后先進行氣柜單體運行試驗,再進行系統負荷聯動試運行。
煤氣柜結構的復雜性決定了構件多樣性,表現為使用材料種類及型號復雜,包括各種規格的鋼板、角鋼、槽鋼、工字鋼、熱軋 H 型鋼、焊接鋼管、無縫鋼管、圓鋼、扁鋼、方鋼等材料。構件的形狀有矩形、圓形、環形、弓形、扇形、三角形、梯形、多邊形,柜本體零部件數量達六萬余件。構件制作中弓形零部件的制作,種類多,數量大。
2. 2 項目施工組織與管理
工程開工前根據合同和施工圖紙合理安排施工組織計劃,主要是確定施工現場總平面布置圖,確定項目組織機構和管理人員,編制進度計劃、勞動力計劃、材料及設備采購計劃、施工機械及施工機具使用計劃,確定施工生產程序,制定工程項目質量管理措施、安全管理和文明施工措施、冬雨季施工措施等。
氣柜施工的組織,根據氣柜結構特點突出氣柜施工工序關鍵節點,主要節點有氣柜基礎施工、氣柜底板安裝、立柱及壁板安裝、柜頂安裝及吊裝就位、活塞系統安裝、密封裝置安裝、調平系統安裝、氣柜單體調試等。合理配置組織人力、機械、材料資源,確定階段性完成目標,利用滾動計劃法,根據施工實際情況,對原進度計劃進行分析、修正。通過計劃往復運行與修正,使滾動計劃能更好符合現場施工情況。項目部及時做好施工組織協調工作,及時協調處理出現的問題。有效地將施工中不利因素的影響降到最低,保證施工節點目標的實現。
利用適合于單件小批量制作加工的“成組技術”,將構成煤氣柜的零、部件根據其所在系統進行分類確定其制作加工順序,再根據組成構件的材料與加工工藝進行分類成組,據此配置施工人員、施工場地以及施工機械,通過成組技術對同種類構件進行集中下料、組對、焊接、防腐、堆放等,有效地提高材料利用率與施工人員的工作效率,減少差錯。并使氣柜構件的制作形成能有效管控的流水作業,同時可根據滾動計劃的要求,調配人員與機械形成平行作業,對整個工程的進度控制,人員、機械使用都帶來良好的效果。
3 氣柜本體安裝技術要點
3. 1 弓形構件的制作
氣柜的弓形構件是關鍵零件,型號多數量大,弓形構件的彎制和制孔質量對保證
氣柜安裝質量和施工效率十分重要。弓形構件主要有側板角鋼、抗風架角鋼、柜頂上下弦角鋼、柜頂環形梁、砼壩環形角鋼、活塞系統密封角鋼和密封槽鋼、活塞圍欄及 T 圍欄水平支撐角鋼等。傳統的火烤彎制法或卷揚機彎制法施工人員勞動強度大,彎制成本高、構件成形后翹曲變形大。為保證弓構件彎制精度,彎制時宜選用型鋼彎制機械進行加工,在制作過程中應加強檢查,特別是密封弓形構件制作必須嚴格要求。
3. 2 施工測量與定位
氣柜由于其外形直徑大、高度高,氣柜安裝精度是影響煤氣柜施工質量主要因素之一。使用全站儀側距的辦法( 以往傳統施工中使用皮尺測距配以鋼絲或制作大型劃規劃線) ,氣柜安裝時使用全站儀從氣柜基礎拱頂中心點測距定位,保證底板中環和外環弧線、砼壩定位弧線、地腳螺栓和立柱定位尺寸、氣柜半徑和側板圓度尺寸等,使氣柜的半徑、柜體構件間相互間距尺寸精度大大提高。
使用水平儀和經緯儀對立柱、活塞圍欄、T 圍欄架臺等標高和分度進行測量定位,做好定位標記,保證其定位尺寸符合要求,提高其水平度和垂直度。
活塞與側板的間隙尺寸,對于活塞系統運行的安全和提高密封橡膠膜的使用壽命十分重要。氣柜 T 圍欄安裝定位,由于其高空吊裝及構件外形尺寸大不容易把握定位精度,需要采取一定措施。首先應使用經緯儀測量在安裝位置做好 T 圍欄定位標記,并在 T 圍欄制作構件上設定安裝用定位桿后再進行吊裝,利用定位桿調整 T 圍欄與氣柜側板的間隙尺寸。
3. 3 氣柜底板和活塞板的焊接順序
氣柜底板和活塞板大多為 4. 5 ~ 6mm 薄鋼板,整體面積2600 余平方米、鋼板薄、焊縫多、焊縫長,焊接時收縮量大,極易產生焊接起拱變形。氣柜底板和活塞板應采用對稱分片焊接辦法,焊接時應確定焊接順序和焊接人員布置,先進行局部分片焊接,再進行各大片之間的連接焊接,使焊接應力在分片焊接時先得到有效釋放,能有效的控制焊接變形。
氣柜底板焊接時應在中心板、中幅板、邊幅板焊接完成后再進行連接處的焊接。氣柜活塞板焊接時應分別先完成焊接中心板、中幅板和邊幅板焊接,在活塞板上方的砼壩鋼構件全部完成焊接并澆筑混凝土后再進行中心環板和中幅板的連接焊接,活塞邊幅板外端的密封槽鋼應在邊幅板焊接前進行定位焊接。
3. 4 立柱、抗風架、側板安裝
基柱安裝定位必須嚴格測量和校核半徑、分度、水平度、垂直度尺寸,保證尺寸精度誤差符合要求。
立柱制作安裝的改進。80000 m3煤氣柜立柱采用 H 型鋼,總長 39076mm,設計共分為 7 節,第 1 節長 6756mm,第 2 ~6 節長為 5920mm,第 7 節長 2720mm。市場供應的 H 型鋼長
12m,直線度良好,施工中對立柱分段尺寸進行改進,第 2 ~ 5節改為兩節并一節的長柱,第 6、7 節也將 2 節并為一節進行制作安裝。這樣更改后的立柱為 4 節,有助于立柱安裝垂直度的
精度提高,同時節約立柱安裝的對接材料和制作安裝工時,降低成本。
上部立柱垂直度的調整定位辦法和安裝順序。長柱安裝后,使用經緯儀測量調整,在立柱上部三分之一處左、右、外側用纜風鋼繩加花蘭螺栓調整,調整定位后上緊立柱連接螺栓并進行連接板焊接,焊接完成后再使用全站儀復測半徑,使用經緯儀測量調整垂直度。立柱焊接調整后先安裝中部抗風架,再安裝下部四帶側板,然后再安裝上部抗風架和上部四帶側板。本方法有三個效果: 一是提高立柱及側板垂直度和安裝精度;二是柜體安裝效率高,節約工時和施工成本; 三是減輕了安裝人員高空作業負荷,提高了作業的安全性。
3. 5 氣柜吊裝工藝
氣柜在現場制作安裝,具有構件多、吊裝量大的特點,施工時在氣柜基礎側直徑方向對稱布置兩臺塔式起重機完成構件吊裝作業。
使用電動提升設備進行氣柜升頂吊裝。80000m3轉爐煤氣柜的柜頂系統直徑 57. 5m,高8. 24m,整體重量約 200T,安裝高度 39m。由于氣柜結構決定了無法采用倒裝法或浮頂法施工,應在地面整體制作后一次提升吊裝就位。電動提升裝置包括電動絞車、柜頂滑輪組、鋼繩、電動控制箱等,提升時在電動機驅動下通過各滑輪組將柜頂提升至氣柜頂部。使用電動提升設備吊裝只需 35 人,僅 4 至 5h 就能提升吊裝到位,與傳統手動絞車提升吊裝辦法( 人工手搖動力提升,需要組織 160 余人經過 3d 時間才能提升到位) 相比,具有安全可靠,減少勞動強度,大大提高了施工效率等優點。
使用電動提升裝置升頂應注意以下幾方面: 滑輪組和鋼繩要根據提升重量進行校核計算; 提升前電機設備和控制柜必須經電氣專業人員檢查并進行 4 小時以上空負荷試運轉、檢查鋼絲繩及絞車機械完好狀況; 提升操作要緩慢進行,先緩緩提升200mm 后靜置 20min 左右,觀察設備、滑輪組、鋼繩狀態,無異常再繼續緩慢提升; 提升時要統一指揮,每一臺提升小車處應有一名操作員,在柜頂和中間平臺派人巡視,發現問題立即報告,若有提升不平衡現象要進行單臺調整; 提升暫停時和提升到位后要及時插入安全插銷,防止絞車反轉; 提升到位后立即組織焊工對稱焊接固定,以防意外。
氣柜封頂后柜內活塞圍欄、T 圍欄和波形板等構件吊裝,采用柜內卷揚機及滑輪組吊裝,將定滑輪固定在柜頂梁和活塞板上,比傳統的柜內扒桿吊裝法,既提高吊裝靈活性,也節約了成本。
3. 6 氣柜橡膠膜安裝
橡膠膜安裝前,應確認氣柜需要動火的項目全部完成。橡膠膜開箱后,應檢查核對尺寸和外觀,橡膠膜展開時要避免造成刮傷和破損。橡膠膜分外膜和內膜兩段,采用柜頂提升裝置吊裝,根據橡膠膜標示方向按吊耳序號依次緩慢起吊直至橡膠膜全部展開吊起,吊裝中應防止與氣柜內部鋼構件的刮擦,橡膠膜整體起吊至安裝位置,將皮膜下端緩緩放下,橡膠膜上端與密封角鋼齊平。
橡膠膜安裝時先安裝上端,同時在下端做垂直標記,避免安裝錯孔。粘接密封膠時應均勻,圍繞固定螺栓孔周圍做“8”字形纏繞,并距密封角鋼外沿 6mm 左右。按順序依次將螺栓插入橡膠膜安裝孔內,細心操作,保證密封膠均勻有效。依次將密封壓條和“C”形扣壓在橡膠膜外側,再分次緊固螺母。橡膠膜下端安裝在密封槽鋼上,其方法與上端相同。
3. 7 氣柜調平設備安裝
氣柜調平系統包括調平導輪、鋼繩和配重。調平導輪座安裝時要進行定位放線,確保鋼繩下的導輪在一條直線上。調整導輪高度,使導輪鋼繩在一個水平面上以減少鋼繩運行中產生的過大摩擦力而損傷。配重塊安裝時配重導輪應順利嵌入導軌,吊裝時應注意安全,鋼繩卡扣螺栓應一次上緊,防止配重塊高空墜落。調平系統安裝完畢后,應及時給導輪和鋼繩加注潤滑脂。
4 氣柜單體調試
氣柜安裝及防腐完成后應對氣柜單體進行調整試運行,調試時一般從氣柜進風口使用鼓風機向氣柜排入壓縮空氣。
4. 1 活塞的水平調整
活塞水平度參數是轉爐煤氣柜施工質量的一個重要指標,對煤氣柜的運行十分重要?;钊蕉日{整分三步進行:
( 1) 活塞浮升后調整活塞砼壩上配重塊的布置,調整第一段活塞運行區間的水平度。
(2) 活塞浮升即將觸及 T 圍欄前停止加入壓縮空氣,使活塞處于靜止狀態,測量活塞圍欄和 T 圍欄的接觸點間距并做好記錄,根據記錄調整橡膠墊片下面的墊鐵塊,調整完畢繼續打氣使活塞上升到第二段運行區間,觀察運行是否平穩,并做好記錄。
( 3) 活塞通過數次升降反復運行后,再重新測量和調整水平度。
4. 2 活塞升降試運行
柜體電氣、儀表安裝完畢,應對氣柜側板、活塞系統進行全面檢查,活塞行程范圍內不得有阻礙物及焊疤毛刺,清除氣柜內、橡膠膜內、活塞系統上的所有雜物。一切準備就緒后進行活塞升降試運行。試運行主要檢測以下內容:
( 1) T 圍欄與側板的間距、活塞圍欄與 T 圍欄的間距尺寸是否符合要求。
( 2) 觀察橡膠膜在氣柜升降運動中是否舒展,是否存在褶皺和扭轉現象。
( 3) 活塞水平度是否符合要求,活塞上升和下降過程是否平穩,是否有異響發生。
( 4) 自動放散系統頂桿與 T 圍欄接觸是否平穩,各頂桿接觸點與 T 圍欄間距是否一致,自動放散系統和手動放散系統運行是否順暢,放散閥回坐和密封是否良好。
( 5) 柜頂調平系統運行是否良好,檢查柜內鋼繩是否偏移,鋼繩和導輪是否有嚴重摩擦現象,配重塊是有在導軌上順暢滑移。
( 6) 機械柜容指示器和自動柜位儀顯示刻度是否與真實柜容一致。
( 7) 活塞升降各項檢測符合要求后,進行快升及快降運行??焐翱旖颠\行時應統一指揮,各操作人員應嚴肅認真,快速反應,切不可麻痹大意。
4. 3 氣柜密封檢查和氣柜氣密性試驗
氣柜氣密性檢查主要包括以下幾個方面:
( 1) 氣柜調試前應對氣柜底板進行清洗,在氣柜內進行灌水試漏,灌水高度 200mm 左右,觀察底板和側板連接處、柜底排水連接處是否有滲漏,若有滲漏及時進行處理。
( 2) 放散給排水系統和氣柜柜底排水器系統進行通水試驗,檢查其嚴密性。檢查無滲漏后應及時排干氣柜內的存水。
(3) 氣柜充氣靜止狀態下,在氣柜內外反復巡視和傾聽聲音,使用肥皂水檢查氣柜側板、活塞板、氣柜橡膠膜和橡膠膜密封處等是否有漏氣現象。如發現漏氣按操作程序處理,處理時要確保操作安全。
氣柜氣密性檢查后,進行氣柜氣密性試驗。試驗前氣柜進出氣管道水封和氣柜放散管水封內注滿水,關閉氣柜放散閥,關閉氣柜所有給排水閥門,向氣柜內加入柜容 70% 的壓縮空氣,于次日凌晨日出前在氣柜側板上標注柜位刻度,記錄氣柜內外溫度、壓力、大氣壓和空氣濕度,填寫氣密性試驗表格,計算標準柜容,連續 7 天在同一時間進行觀察和記錄,泄漏率小于 1. 5%為氣密性試驗合格.
煤氣柜施工需要嚴密細致的工作,主要管理人員應熟悉煤氣柜設備結構和工作原理,熟悉煤氣回收工藝和煤氣操作的基本常識,筆者多年從事轉爐煤氣回收系統工程的建造工作,完成了多個交鑰匙工程,積累了一些經驗,現整理出來供有關人員交流參考。由于水平有限,錯誤之處在所難免,敬請批評指正。