摘 要：本文分析了120T轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)壓力控制對煙道運行的影響，給出了汽化冷卻系統(tǒng)各子系統(tǒng)壓力參數(shù)，對于同類型轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)的調(diào)試具有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐；汽化冷卻系統(tǒng)；壓力控制；煙道

中圖分類號：TF748.2

煉鋼生產(chǎn)工藝主要包括轉(zhuǎn)爐冶煉、LF爐精煉、連鑄等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，生產(chǎn)節(jié)奏快，任何一個環(huán)節(jié)出問題，將導(dǎo)致相關(guān)工序受影響。轉(zhuǎn)爐冶煉過程中，煙道故障較多且修復(fù)時間長、難度大。因此煉鋼煙道汽化冷卻在煉鋼廠占有十分重要的地位。

轉(zhuǎn)爐冶煉中爐氣溫度在一般在1400-1600℃之間，高溫煙氣流過煙道時，煙道內(nèi)熱負荷急劇增加，管壁溫度急劇升高；停吹后，熱負荷急劇下降，管壁溫度隨之下降。這種周期性變化非常顆繁，約30多分鐘左右一個周期，這種壓力和熱力周期性變化對汽化煙道的使用壽命產(chǎn)生影響。

以下通過120T頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐調(diào)試、生產(chǎn)實例，來分析如何通過穩(wěn)定汽化冷卻系統(tǒng)壓力，保證煙道熱負荷及壓力的相對穩(wěn)定，延長煙道使用壽命。

1 汽化冷卻系統(tǒng)的工作流程

1.1 轉(zhuǎn)爐汽化冷卻裝置收集轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過程中的高溫煙氣并將其冷卻，以便滿足下一步轉(zhuǎn)爐一次除塵及其下道工序煤氣回收的要求，保證轉(zhuǎn)爐煉鋼的安全生產(chǎn)。多余蒸汽經(jīng)回收后供公司蒸汽管網(wǎng)，提供給公司內(nèi)部生產(chǎn)或生活使用，循環(huán)利用的蒸汽降低了轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)成本。汽化冷卻把煙道作為余熱鍋爐，它吸收煙氣熱量降低煙氣溫度，同時鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進入蓄熱器，再進入分氣缸分給用戶使用。

1.2 當高溫煙氣從汽化冷卻煙道中心通過時，管內(nèi)的水被加熱變成水蒸汽，同時煙氣得到冷卻。水蒸汽因其密度比水輕而上升，經(jīng)上升管進入汽包，在汽包內(nèi)冷凝成水或引出去加以利用，再補充新水，水經(jīng)下降管（強制循環(huán)的再經(jīng)過循環(huán)泵）又送入汽化冷卻煙道循環(huán)使用。當汽包內(nèi)的蒸汽壓力升高到0.7～0.8MPa時，氣動薄膜調(diào)節(jié)閥自動打開，使蒸汽進入蓄熱器供用戶使用。蓄熱器的蒸汽壓力超過一定值時，蓄熱器上的氣動薄膜調(diào)節(jié)閥自動打開放散。汽包需要補充的軟水由軟水泵送入。

1.3 轉(zhuǎn)爐汽化冷卻裝置設(shè)備組成：兩臺給水泵（一運一備）；兩臺低壓強制循環(huán)泵（一運一備）；兩臺中壓強制循環(huán)泵（一運一備）；三臺軟水泵；一臺除氧器；一套煙道及汽包；一臺蓄熱器；一個分氣缸；一個軟水箱。轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)由循環(huán)水系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、除氧給水系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、取樣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)等組成。

1.4 轉(zhuǎn)爐汽化冷卻水循環(huán)由自然循環(huán)系統(tǒng)和強制循環(huán)系統(tǒng)所組成。自然循環(huán)的工作原理是靠上升管和下降管中介質(zhì)的比重差與汽包的有效高度使管內(nèi)受熱介質(zhì)流動，所以只有當轉(zhuǎn)爐吹氧時，管中介質(zhì)從煙氣中吸收了熱量才能產(chǎn)生介質(zhì)的循環(huán)流動。強制循環(huán)動力來源于循環(huán)泵，由泵產(chǎn)生的壓力迫使介質(zhì)沿整個煙道管中流動。在泵推動下，無論轉(zhuǎn)爐吹氧與否，無論煙氣溫度高低，介質(zhì)總保持流動狀態(tài)，受熱的煙道管在水流活動煙罩為低壓強制循環(huán)部分，活動煙罩與除氧器及除氧水箱通過熱水循環(huán)泵相連接組成低壓強制循環(huán)系統(tǒng)。爐口固定段煙道和可移動段煙道與汽包通過熱水循環(huán)泵相連接組成高壓強制循環(huán)系統(tǒng)。中I段煙道、中II段煙道、中III段煙道和末段煙道為自然循環(huán)部分，各段煙道與汽包通過循環(huán)水管道相連接成自然循環(huán)系統(tǒng)。

圖1 汽化冷卻系統(tǒng)工藝簡圖

2 轉(zhuǎn)爐煙道漏水部位特征

2.1 煙道受熱面有大面積積渣。

2.2 破口處管子周長增大很多，這是因為高溫下塑性變形較大，損壞時有較大的變形。管壁溫度升高，機械強度降低，管子承壓產(chǎn)生的應(yīng)力超過材料屈服極限，使管子變形、鼓包，直至爆破。

2.3 破口處多數(shù)為橫向破裂。

3 轉(zhuǎn)爐移動段煙道漏水原因

3.1 余熱鍋爐穩(wěn)壓系統(tǒng)運行不正常造成汽化系統(tǒng)的頻繁波動，內(nèi)壓應(yīng)力的不斷變化而引起的疲勞破壞（破口處為橫向破裂），同時系統(tǒng)壓力波動太大也影響水循環(huán)特性。

轉(zhuǎn)爐從投產(chǎn)至今，余熱鍋爐系統(tǒng)蓄熱器蒸汽出口閥自動調(diào)節(jié)功能沒有投用，導(dǎo)致整個余熱鍋爐系統(tǒng)的頻繁波動，內(nèi)壓應(yīng)力的不斷變化而引起的疲勞破壞（破口處為橫向破裂），同時系統(tǒng)壓力波動太大也影響水循環(huán)特性。

3.1.1 余熱鍋爐系統(tǒng)蓄熱器壓力檢測自動調(diào)節(jié)功能沒有投用。

（1）初步設(shè)計：“汽包內(nèi)的鍋水經(jīng)下降管分配至各段煙道，被加熱變?yōu)槠旌衔锖筮M入汽包進行分離，分離后的水通過下降管再次進入煙道進行循環(huán)。分離出的蒸汽送入蓄熱器，經(jīng)調(diào)壓至0.8-1.3MPa后送入分汽缸，供用戶使用?！贝思夹g(shù)要求，需要蓄熱器蒸汽出口調(diào)節(jié)閥自動控制來實現(xiàn)。

（2）熱負荷試車方案中要求，當汽包壓力達到0.8MP蒸汽輸出閥自動開啟，向蓄熱器輸送蒸汽。當汽包壓力大于1.5MP時，蒸汽放散閥自動開啟，當汽包壓力小于0.8MP時，蒸汽放散閥自動關(guān)閉。蓄熱器蒸汽輸出閥將根據(jù)蓄熱器的壓力，自動調(diào)節(jié)向外網(wǎng)輸送，蒸汽流量計工作正常。熱試過程沒有嚴格按照熱負荷試車方案組織調(diào)試、確認。轉(zhuǎn)爐投產(chǎn)至今，轉(zhuǎn)爐冶煉和非冶煉時，余熱鍋爐系統(tǒng)汽包蒸汽出口調(diào)節(jié)閥、蓄熱器蒸汽出口調(diào)節(jié)閥和分氣缸外網(wǎng)外送蒸汽電動閥處于手動常開狀態(tài)，相當于余熱鍋爐系統(tǒng)一直采取放散方式運行。

3.1.2 由于整個余熱鍋爐系統(tǒng)一直采取放散方式運行，汽包和煙道轉(zhuǎn)爐停吹后沒有保壓，汽包壓力在0.1-1.2MPa之間波動，中壓循環(huán)泵流量在200-720m3/h之間波動。（見下表1）

表1 轉(zhuǎn)爐汽化主要參數(shù)記錄

中壓泵流量中壓泵壓力汽包壓力蓄熱器壓力外網(wǎng)壓力轉(zhuǎn)爐冶煉情況備注

2960.660.280.280.273#、4#轉(zhuǎn)爐均沒有吹煉參數(shù)優(yōu)化前

7101.140.690.70.73#停煉、4#轉(zhuǎn)爐吹煉16分鐘

6991.070.620.580.573#停煉、4#轉(zhuǎn)爐停吹5分鐘

4340.870.510.490.483#停煉、4#轉(zhuǎn)爐停吹10分鐘

6551.40.960.720.663#轉(zhuǎn)爐開始停煉10分鐘參數(shù)優(yōu)化后

7241.661.190.750.743#轉(zhuǎn)爐開始濺渣，4#轉(zhuǎn)爐吹煉5分鐘

6651.631.190.830.823#轉(zhuǎn)爐停吹，4#轉(zhuǎn)爐吹煉10分鐘

6501.611.170.790.743#轉(zhuǎn)爐兌鐵，4#轉(zhuǎn)爐停吹

3.1.3 投產(chǎn)后為了轉(zhuǎn)爐能夠降槍冶煉，長期解除了中壓循環(huán)泵流量與氧槍聯(lián)鎖保護（中壓循環(huán)泵流量≤450m3/h，氧槍自動提槍），隨著轉(zhuǎn)爐冶煉，余熱鍋爐重新建立壓力關(guān)系后，中壓泵流量才能達到穩(wěn)定標準值區(qū)間。導(dǎo)致可移動段煙道中壓強制循環(huán)系統(tǒng)水循環(huán)流量波動大，甚至在轉(zhuǎn)爐冶煉初期，可移動段煙道處于缺水運行狀態(tài)，導(dǎo)致煙道疲勞或過燒運行。

3.1.4 無外網(wǎng)蒸汽保供和投產(chǎn)初期生產(chǎn)不連續(xù)、冶煉節(jié)奏慢，也是導(dǎo)致余熱鍋爐系統(tǒng)壓力波動太大的原因之一。

3.2 高爐投產(chǎn)后，由于沒有混鐵爐、脫硫，主要受鐵水成分影響，冶煉過程噴濺大，鋼渣濺到移動段煙道受熱面上，形成大面積結(jié)渣，結(jié)渣區(qū)域換熱效果不好，易造成局部過熱損壞；清渣過程或結(jié)渣自然脫落過程中也容易造成受熱面機械損傷。

3.3 煮爐過程未將系統(tǒng)中的安裝施工垃圾排出，施工垃圾有可能堵塞煙道個別排管節(jié)流件的節(jié)流孔，導(dǎo)致個別排管缺水過燒。（個別排管因為缺水，管壁溫度升高，機械強度降低，管子承壓產(chǎn)生的應(yīng)力超過材料屈服極限，使管子變形、鼓包，直至爆破。破口為縱向破裂）

沒有嚴格執(zhí)行煮爐方案，導(dǎo)致煮爐過程未將系統(tǒng)中的安裝施工垃圾排出，施工垃圾有可能堵塞煙道個別排管節(jié)流件的節(jié)流孔，導(dǎo)致個別排管缺水過燒。

4 結(jié)束語

通過給廠外外送蒸汽前端增加調(diào)節(jié)閥，優(yōu)化汽包、蓄熱器、除氧器等子系統(tǒng)的運行參數(shù)，使汽化冷卻系統(tǒng)內(nèi)部壓力保持在相對穩(wěn)定的水平，排除了其他工藝因素對煙道運行的影響，重點解決了由于壓力波動給余熱鍋爐系統(tǒng)帶來的不安全因素，通過運行情況來看，大大延長了煙道使用壽命，保證煉鋼生產(chǎn)的連續(xù)性。

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作者簡介：劉曉景（1971-），女，甘肅定西人，教師，講師，學(xué)士學(xué)位，研究方向：冶金自動化；汪貴明（1973-），男，甘肅天水人，協(xié)理工程師，學(xué)士學(xué)位，研究方向：冶金自動化。

作者單位：甘肅鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅嘉峪關(guān) 735100；甘肅嘉峪關(guān)酒鋼集團公司檢修工程部，甘肅嘉峪關(guān) 735100