济钢120 t转炉氮气密封装置的改进设计

魏福强

（山钢股份济南分公司炼钢厂，山东济南250101）

济钢120 t转炉氮气密封装置的改进设计

魏福强

（山钢股份济南分公司炼钢厂，山东济南250101）

对120 t转炉投料溜管氮气密封系统进行改进，将氮气吹入方式由单口吹入改为环形吹入，优化氮气吹入管安装角度，增加环形稳压气包及电磁控制阀。改造完成后，实现吨钢氮气消耗量降低15 m3，每年节约生产成本1 102.5万元。

转炉；氮气密封装置；溜管；密封效果

1　前言

炼钢转炉吹炼时会产生大量高温烟气和粉尘，为防止烟气通过投料管外溢，溜管采取通入氮气方式进行密封。济钢炼钢厂120 t转炉投料溜管氮气密封系统改造前采用钢管敞口直吹方式进行密封，氮气消耗量大，密封效果不佳。首先通过电控技术实现氮气阀门启闭和吹炼操作连锁，避免非吹炼时间氮气损耗。其次，改进氮气吹入方式并将吹入点下移，提高气体密封效果，进一步降低氮气消耗。

2　原密封装置存在的问题

原设计的密封装置由氮气供气主管、启闭阀门、氮气吹入口组成。生产过程中向溜管连续吹入0.3～0.5 MPa氮气，在溜管内部形成一定压力的氮气密封层，防止转炉煤气进入。转炉的非吹炼时间约占冶炼周期的2/3，此时溜管内无废气进入，故该阶段的氮气消耗就会浪费掉。氮气吹入管直径为Φ 100 mm，以敞口方式直接吹经溜管内，虽然氮气消耗量较高，但无法在溜管内形成全断面惰性气体阻断层，密封效果不理想。另外，氮气吹入口设置在溜管上部，距溜管下口12 m，以垂直溜管轴线角度吹入，见图1。吹入点距溜管上口较近，密封气体容易在溜管上口溢出，影响密封效果。

图1　原氮气密封装置

溜管上口和下口标高，相差约20 m，使气体在溜管内形成烟囱效应，可能导致溜管吸入废气，无法达到密封的目的。转炉吹炼时烟气量不稳定，有时会突然增大，如果溜管内氮气密封层压力不足，就会导致烟气进入溜管，造成煤气沿溜管外溢甚至着火。所以，从节能、环保、设备运行安全三方面考虑，需要对投料氮封系统进行升级改造。

3　密封装置改造

在供气管道上安装电磁控制阀，将电磁阀的启闭控制和转炉冶炼操作进行连锁控制，避免非吹炼时间氮气消耗。将氮气吹入方式由单口吹入改为环形吹入，并使吹入气体以旋转向下方式吹入，使氮气能在溜管内形成稳定的惰性气体密封层，同时克服溜管的烟囱效应，实施方案如下。

1）将氮气密封吹入孔下移，设置在溜管下口上方1 m处。这样能在溜管入口处形成氮气密封层，防止煤气进入溜管，降低沿溜管外溢的可能。

2）将氮气由单孔吹入改为环形三孔形式，吹入孔呈环形分布式，并以倾斜向下45°角（与溜管轴线交角）吹入，见图2。这样能使吹出的氮气有沿溜管向下的压力，克服煤气压力和烟囱效应，在溜管内形成稳定的氮气密封层。吹入孔安装时还有一定的环向角度，使吹入的氮气在溜管内形成旋流，提高气体密封层的致密性。能以较小的氮气压力和流量，达到密封要求。

图2　改造后氮气密封装置

3）增加环形稳压气包（见图2）。为保证3个氮气吹入孔喷吹压力稳定，设计简易的

环管形稳压气包。使溜管内氮气密封层能有效抵抗煤气压力和溜管的烟囱效应。

4）由于氮气吹入孔位置、点数、分布形式及稳压气包的设计，使得改造后氮气密封能力大幅提高，对供气管道的流量要求降低，将供气管管径由Φ 100 mm改为Φ30 mm，在压力不变的条件下管道截面积仅为原来的1/10，氮气消耗量减少近9/10。

5）在原氮气管手动截止阀后增加1个电磁控制阀，将电磁控制阀的启闭操作和吹氧操作进行连锁控制。冶炼过程中只有吹氧时产生煤气，将电磁阀和吹氧开停操作同步控制，只在吹炼时开启氮气密封，缩短吹氮时间，减少氮气浪费。

4　应用效果

设备改造完成后，吨钢氮气消耗量降低15 m3，按年产量350万t钢计算，每年节约生产成本1 102.5万元。溜管内氮气密封效果提高，未再发生烟气外溢报警或设备烧损事故，使设备安全运行能力得到提高。该装置制作简单，易于安装施工，密封效果好，符合节能环保要求，易于推广使用。

经验交流

TF341.1

B

1004-4620（2016）03-0068-01

2016-05-10

魏福强，男，1985年生，2008年毕业于青岛科技大学机械设计及自动化专业。现为山钢股份济南分公司炼钢厂机动科工程师，从事机电设备安装、维护及应用研究工作。