楊加國(guó),霍進(jìn)忠,嚴(yán) 生

(南京鋼鐵股份有限公司中厚板卷廠,江蘇南京 210035)

1 南鋼大轉(zhuǎn)爐概況

南鋼共有150 t 轉(zhuǎn)爐三座，1#轉(zhuǎn)爐于2004 年6月、2#轉(zhuǎn)爐為2005 年8 月、3#轉(zhuǎn)爐是2010 年10 月相繼投產(chǎn)，三座轉(zhuǎn)爐的余熱鍋爐都是采用國(guó)內(nèi)通常設(shè)計(jì)的自然循環(huán)與強(qiáng)制循環(huán)相結(jié)合、低壓循環(huán)與高壓循環(huán)相結(jié)合的運(yùn)行方式，但是南鋼的轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐的壽命已經(jīng)達(dá)到6 年8 個(gè)月，用到目前都沒有進(jìn)行更換，他們除了按照正常的鍋爐維護(hù)之外，發(fā)明創(chuàng)造了轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐在線煮爐的應(yīng)用技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)改變了人們對(duì)生產(chǎn)與維保矛盾的正常思維方式，做到了生產(chǎn)維保兩不誤，是獨(dú)特的應(yīng)用專利技術(shù)。

2 轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐系統(tǒng)介紹及常見故障

2.1 系統(tǒng)介紹

150 t 轉(zhuǎn)爐汽化冷卻煙道式余熱鍋爐，系統(tǒng)工件壓力P=2.45 MPa，采取的冷卻方式為自然循環(huán)與強(qiáng)制循環(huán)相結(jié)合的復(fù)合式冷卻煙道。其中活動(dòng)煙罩采取低壓強(qiáng)制循環(huán)，與除氧器相連組成一低壓強(qiáng)制循環(huán)冷卻系統(tǒng)。低壓循環(huán)流程見圖1。

爐口固定段、可移動(dòng)段由爐口固定段、可移動(dòng)段與汽包相連通過高壓熱水循環(huán)泵組成一強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)，采取高壓強(qiáng)制半汽化循環(huán)方式冷卻；中Ⅰ段、中Ⅱ段、中Ⅲ段與末段為自然循環(huán)，由汽包與中Ⅰ段、中Ⅱ段、中Ⅲ段與末段連接組成一自然循環(huán)系統(tǒng)。高壓及自然循環(huán)流程見圖2。

圖1 低壓循環(huán)流程圖

2.2 常見故障

目前各大鋼鐵企業(yè)中的轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐，最常見的故障就是鍋爐承壓部件的損壞、汽水共騰以及鍋爐水位異常等故障。其中鍋爐承壓部件的損壞是最普遍且也是維修最為困難的故障。相對(duì)于轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐來講，主要是受熱面的損壞，即水冷壁的高壓鍋爐管，而導(dǎo)致這一狀況的最主要的原因是，水處理方式不正確，化學(xué)監(jiān)督不嚴(yán)，未按規(guī)定除垢，或者使用年限較長(zhǎng)，致使管內(nèi)結(jié)垢影響冷卻水的流量，造成管道冷卻不均勻受熱面管壁變薄，最終導(dǎo)致管道因高溫產(chǎn)生開裂，沙眼，甚至爆管。

圖2 高壓及自然循環(huán)流程圖

針對(duì)轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐水冷壁高壓鍋爐管管內(nèi)結(jié)垢的狀況，我們對(duì)垢樣進(jìn)行分析,其垢樣主要成分是碳酸鹽、硫酸鹽及硅酸鹽垢。產(chǎn)生的原因是補(bǔ)充水中成垢離子在高濃縮倍數(shù)和高溫工況下均有結(jié)晶垢析出現(xiàn)象,嚴(yán)重的結(jié)垢影響了轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn),而停機(jī)檢修又會(huì)造成生產(chǎn)工藝的不連續(xù)性。

鑒于此,通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工況的調(diào)查和分析,我們利用每年?duì)t役檢修時(shí)間對(duì)整個(gè)余熱鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行堿煮，以達(dá)到清理管道內(nèi)壁，延長(zhǎng)管件壽命的目的。針對(duì)轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐水冷壁高壓鍋爐管管內(nèi)結(jié)垢的狀況，我們決定對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行在線堿煮清洗,并取得了良好的收效。

3 常規(guī)的煮爐技術(shù)

3.1 煮爐要求的條件及臨時(shí)措施

3.1.1 系統(tǒng)已沖洗試壓合格；

3.1.2 車間蒸汽管道已施工完，外部蒸汽（0.3～0.4 MPa）應(yīng)滿足供應(yīng)；

3.1.3 車間軟水管道已沖洗試壓合格，軟水已到位，應(yīng)滿足供應(yīng)；

3.1.4 泵類應(yīng)單體試運(yùn)轉(zhuǎn)完，電動(dòng)閥、氣動(dòng)閥應(yīng)調(diào)整完畢；

3.1.5 加藥裝置單體試運(yùn)轉(zhuǎn)完成；

3.1.6 用臨時(shí)管將車間蒸汽管道接至除氧器排污管；

3.1.7 措施用材料：

①管Φ57×4，100m；

②閥Z41H-16，DN50，1 個(gè)（帶配套法蘭、墊片、螺栓）；

③氫氧化鈉800 kg；

④磷酸三鈉800 kg。

3.2 煮爐加藥要求

3.2.1 煮爐加藥量

管道及鍋爐設(shè)備均為新購(gòu)使用，銹蝕不嚴(yán)重，采用2%～3%氫氧化鈉（NaOH）及2%～3%磷酸三鈉（Na3PO4·12H2O）。

3.3 煮爐過程

3.3.1 系統(tǒng)加入軟水進(jìn)入除氧器，并通過外部蒸汽進(jìn)行加熱，并通過給水泵將軟水補(bǔ)充到汽包；

3.3.2 由汽包上安全閥短管加藥，不得將固體藥品直接加入鍋爐內(nèi)，應(yīng)將藥品溶解成濃度20%的水溶液使用；

3.3.3 汽包注滿水后，開循環(huán)泵強(qiáng)制循環(huán)，煮爐時(shí)間不得少于48 h；

3.3.4 煮爐過程中應(yīng)定期對(duì)爐水取樣分析，當(dāng)爐水堿度低于45 毫克當(dāng)量/升時(shí)應(yīng)補(bǔ)充加藥；

3.3.5 煮爐完畢后將堿洗水全部排凈，然后注水進(jìn)行系統(tǒng)沖洗，約30 min 后可以停泵，排放完沖洗水，這樣進(jìn)行多次，直到pH 值，油脂含量，濁度等合格為止。

3.3.6 沖洗水排放，當(dāng)沖洗經(jīng)確認(rèn)合格后，即可打開各排放閥，全部排放沖洗水，對(duì)于堿洗中的廢液應(yīng)排入預(yù)先冷卻池中，進(jìn)行加水稀釋后才能排放。

3.3.7 煮爐合格后，系統(tǒng)水排完，通蒸汽，壓力達(dá)0.3～0.4 MPa 時(shí)，應(yīng)對(duì)余熱鍋爐的法蘭、人孔、手孔和其他聯(lián)接部位的螺栓進(jìn)行一次熱態(tài)緊固。

煮爐工藝流程見圖3。

圖3 煮爐工藝流程

3.4 煮爐合格檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

3.4.1 需打開汽包和除氧器的人孔，進(jìn)入鍋筒內(nèi)檢查內(nèi)壁無油垢，同時(shí)在擦去附著物后金屬表面無銹斑；

3.4.2 最大流量壓力下,排水處水色及透明度與入口目測(cè)一致為合格。 當(dāng)爐水磷酸根含量漸漸趨向穩(wěn)定,同時(shí)爐水堿度為8～12 毫克當(dāng)量/升即可視為合格。

4 南鋼的在線煮爐技術(shù)

4.1 常見的轉(zhuǎn)爐鍋爐處理方法

目前國(guó)內(nèi)廠家基本上都是采用上面描述的煮爐技術(shù)，實(shí)施過程是在新上鍋爐安裝完畢后專門安排一定的時(shí)間來進(jìn)行煮爐，通常需要72 h 左右。而在目前正常的爐役檢修時(shí)期，轉(zhuǎn)爐砌爐完成后，余熱鍋爐才得以系統(tǒng)恢復(fù)，如果再安排72 h 用來煮爐的話，對(duì)生產(chǎn)的影響就很大，影響的產(chǎn)量至少達(dá)到13500 t，所以不少鋼廠都是在新項(xiàng)目上馬或大修期間實(shí)施常規(guī)的煮爐，在平時(shí)的爐役檢修期間就免去了煮爐工序，為的是節(jié)約時(shí)間，這對(duì)于余熱鍋爐來說喪失了很好的養(yǎng)護(hù)修復(fù)設(shè)備的機(jī)會(huì)。

4.2 在線煮爐的定義

南鋼中厚板卷廠通過自己的摸索，創(chuàng)新地進(jìn)行了在線煮爐的方法，其定義就是：“在爐役檢修期間砌爐結(jié)束，余熱鍋爐系統(tǒng)恢復(fù)完成時(shí)，實(shí)施邊煮爐邊生產(chǎn)的技術(shù)”。這項(xiàng)技術(shù)一改常規(guī)煮爐的方法，既不影響生產(chǎn)，又對(duì)鍋爐適時(shí)地進(jìn)行了清洗養(yǎng)護(hù)，為減少故障創(chuàng)新出一條新路。

在線煮爐技術(shù)的實(shí)施方法與常規(guī)煮爐的差別較大，雖然加藥的工器具、加藥口的位置是一樣的，但主要是加藥的時(shí)機(jī)和藥劑量卻明顯不同，其主要是轉(zhuǎn)爐一旦投入生產(chǎn)，鍋水的升溫速度急劇上升，壓力也急劇上升，藥劑在鍋爐內(nèi)的反應(yīng)速度就大不一樣，藥劑濃度控制不好往往適得其反，畢竟鍋爐在經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用后，在那種高壓高溫以及結(jié)垢造成熱交換的能力都與新的鍋爐有著較大的差別，藥劑控制不好，就會(huì)造成煮爐過度等原因，本來還能支撐一段時(shí)間的鍋爐管道就出現(xiàn)提前破裂或爆管漏水的故障。

4.3 在線煮爐的技術(shù)

4.3.1 在線煮爐的藥劑要求

常規(guī)的煮爐其藥劑基本是粉劑，在現(xiàn)場(chǎng)通過藥劑桶現(xiàn)配，實(shí)施邊配邊加的方法將藥劑加入鍋爐內(nèi)，由于鍋爐的升溫和升壓速度主要靠外引低壓蒸汽來實(shí)現(xiàn)，藥劑在鍋爐內(nèi)有足夠的時(shí)間來均勻，不會(huì)產(chǎn)生局部藥劑濃度超量的現(xiàn)象，對(duì)鍋爐管壁影響不大，另外煮爐前，系統(tǒng)上的流量計(jì)基本都要拆除，用短接代替以免影響其精度，藥劑濃度基本上比較高，能達(dá)到3～5%，但在線煮爐則不同，系統(tǒng)儀表都參與生產(chǎn)控制而不能拆除，通?？紤]藥劑量在常規(guī)藥劑量的50%左右為宜，這一點(diǎn)很重要；第二點(diǎn)就是藥劑要提前配好，濃度要均勻，通常按照1：25 來配比。系統(tǒng)需要的鈍化劑也按照預(yù)先配置均勻，配制濃度按照1%NaNO2+ 0.25%Na2HPO4+ 0.25%NaH2PO4來進(jìn)行，鈍化劑中主要以亞硝酸鈉輔以磷酸鹽來準(zhǔn)備，總量在一噸左右。

4.3.2 在線煮爐的實(shí)施步驟

（1）根據(jù)低壓系統(tǒng)容量，將定量的堿煮濃縮液打入除氧器；

（2）補(bǔ)水至整個(gè)低壓系統(tǒng)充滿溶液，同時(shí)打開蒸汽加熱閥門，對(duì)除氧器進(jìn)行加熱(不要將溶液一次投入,否則使溶液在爐水中局部集中,則會(huì)降低煮爐效果)；

（3）當(dāng)除氧水箱升壓0.1～0.2 MPa，同時(shí)除氧水箱水位達(dá)到一半左右時(shí)，即可開啟循環(huán)泵進(jìn)行低壓系統(tǒng)循環(huán)；

（4）繼續(xù)向除氧器中補(bǔ)加相應(yīng)比例的堿煮濃縮液和軟水，同時(shí)開啟汽包給水泵補(bǔ)水至正常水位，啟動(dòng)高壓循環(huán)泵，并啟動(dòng)蒸汽加熱閥向高壓系統(tǒng)內(nèi)通入蒸汽，進(jìn)行加熱，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的壓力升至能夠滿足生產(chǎn)要求時(shí)，便可以安排進(jìn)行生產(chǎn)，煮爐也同時(shí)隨著生產(chǎn)繼續(xù)進(jìn)行；

（5）生產(chǎn)期間，定期取樣化驗(yàn)，根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果，適時(shí)補(bǔ)加堿煮濃縮液；

（6）堿煮期間定期排污，排除堿洗疏松產(chǎn)物。

4.3.3 在線煮爐的過程要領(lǐng)

（1）對(duì)除氧器的補(bǔ)水必須進(jìn)行有效控制，并對(duì)加水量進(jìn)行適時(shí)記錄，確保整個(gè)補(bǔ)水水量必須和加藥量的比例與要求相統(tǒng)一；

（2）由于藥品已溶解成溶液，在投放時(shí)，需考慮到低壓和高壓系統(tǒng)的容量，在添加藥品時(shí),要根據(jù)兩系統(tǒng)的比例分次加入,以達(dá)到投放均勻的目的；

（3）由水質(zhì)化驗(yàn)的數(shù)據(jù)，最終判斷煮爐是否達(dá)到要求。當(dāng)水質(zhì)濁度、總鐵以及磷酸根含量逐步下降到最后趨向平穩(wěn)，說明系統(tǒng)清洗效果比較明顯。

煮爐期間低壓、高壓系統(tǒng)各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)見圖3。

圖3 煮爐期間低、高壓系統(tǒng)各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)圖

4.3.4 在線煮爐完成后的鍋水處理

在線煮爐的鍋水相對(duì)于常規(guī)煮爐，不能一次性將鍋水排盡，需通過角通排污器定期的進(jìn)行排污，并通過集水池進(jìn)行稀釋，加酸進(jìn)行平衡后，經(jīng)過檢測(cè)pH 值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，再進(jìn)行排放，排放時(shí)閥門的開關(guān)要徹底，尤其是閥門關(guān)閉必須關(guān)死，切不可有泄漏發(fā)生，小流量的泄漏會(huì)造成水垢逐步移動(dòng)到排污管出口處造成堵塞，等再排放時(shí)會(huì)出現(xiàn)排不出或突然沖擊式排出，產(chǎn)生危險(xiǎn)，排污時(shí)間根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際定，一般需要48 h 乃至更多時(shí)間，最后檢查一下排出鍋水的藥劑濃度確定是否置換合格。

5 結(jié)束語

由于轉(zhuǎn)爐平均每年都會(huì)進(jìn)行一次爐役，而在線煮爐恰恰選擇在這個(gè)時(shí)間段進(jìn)行，既充分利用了檢修時(shí)間，同時(shí)也可以對(duì)整個(gè)余熱鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行清洗除垢，在不影響生產(chǎn)的情況下,采用堿煮進(jìn)行汽化冷卻系統(tǒng)的在線清洗,系統(tǒng)的熱交換效果將得到有效的改善,避免了水冷壁鍋爐管垢堵或汽堵情況的發(fā)生，也就減少了漏水（汽）情況的發(fā)生，方便了生產(chǎn)，同時(shí)對(duì)延長(zhǎng)余熱鍋爐的使用壽命具有很好的效果,值得類似工況條件的企業(yè)推廣。