張衛(wèi)強

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司，河北 唐山 063200）

步進式加熱爐采用水梁立柱結(jié)構(gòu)，板坯由裝料端經(jīng)過步進梁的步進運動一步一步移動至出料端，步進過程中同時完成加熱工藝。為保護水梁不被爐內(nèi)高溫燃燒損壞，采用汽化冷卻系統(tǒng)對水梁立柱進行冷卻，并且水梁外部包覆耐火隔熱料。汽化系統(tǒng)水質(zhì)硬度為系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵指標，水質(zhì)硬度超標會造成系統(tǒng)發(fā)生腐蝕、結(jié)垢和堵塞現(xiàn)象，嚴重會發(fā)生爆炸泄漏被迫停爐的事故，制約汽化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

1 汽化冷卻系統(tǒng)構(gòu)成

1.1 汽化冷卻系統(tǒng)主要工藝流程

汽化冷卻系統(tǒng)主要工藝流程如下：

圖1 系統(tǒng)工藝圖

汽化冷卻系統(tǒng)主要包含了4 套子系統(tǒng)，分別是強制循環(huán)系統(tǒng)、補給水系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)及排污系統(tǒng)。

（1）強制循環(huán)系統(tǒng)主要由電動循環(huán)泵、水梁立柱及汽包組成，由循環(huán)泵強制系統(tǒng)中的汽水循環(huán)。汽包主要作用是進行汽水分離和爐內(nèi)化學處理，汽包內(nèi)裝有汽水分離和加藥、排污設(shè)備等裝置，可有效地將上升管引入的汽水混合物分離為蒸汽和水，以及有效地進行蒸汽清洗、連續(xù)排污、加藥等過程，以保證輸出合格的蒸汽品質(zhì)。

（2）補給水系統(tǒng)由除氧器、除氧器換熱器及給水泵組成。除氧的主要作用是分離出系統(tǒng)循環(huán)水中的氧氣，防止系統(tǒng)管路氧化銹蝕。除氧器工作原理是通過加熱分離水中溶解的氧氣，因為水中溶解氣體量的多少與氣體的種類，水的溫度及各種氣體在水面上的分壓力有關(guān)。故把壓力穩(wěn)定的蒸汽通入除氧器加熱給水，在加熱過程中，水面上水蒸氣的分壓力逐漸增加，而其它氣體的分壓力逐漸降低，水中的氣體就不斷地分離析出。當水被加熱到除氧壓力下的飽和溫度時，水面上的空間全部被水蒸汽充滿，各種氣體的分壓力趨于零，此時水中的氧氣及其它氣體即被除去。

（3）加藥系統(tǒng)有加藥泵、儲藥桶及管路組成。鍋爐給水盡管經(jīng)過嚴格處理，但不可能將雜質(zhì)徹底除凈，給水還會帶入鍋內(nèi)一部分雜質(zhì)。隨著鍋水的不斷蒸發(fā)濃縮，鍋水含鹽濃度逐漸提高，有可能引起內(nèi)部結(jié)垢。為防止結(jié)垢，運行中要往鍋水中連續(xù)加入藥品，藥品與鍋水中的鈣、鎂鹽類發(fā)生化學、物理作用，生成非粘結(jié)性的松散水渣，沉積到下部，通過定期排污排放到鍋爐外。加入鍋水中的藥品通常是Na3PO4。經(jīng)過稀釋后由加藥泵打入鍋爐汽包的鍋水中。鍋水中加入磷酸三鈉，除使鍋水中鈣、鎂鹽類生成非粘結(jié)性的松散水渣外，還可起到校正鍋水堿性的作用，使鍋水的pH 值在規(guī)程規(guī)定的范圍內(nèi)。

（4）排污系統(tǒng)主要連接在汽包、分配聯(lián)箱底部。通過快速排污閥和排污罐連接，打開閥門后能夠?qū)毫θ萜鞯撞砍恋砦锱懦鱿到y(tǒng)。

1.2 汽化系統(tǒng)的優(yōu)點

①耗水量低：對于同一冷卻系統(tǒng)，用汽化冷卻所需的水量僅為溫升為10℃時水冷卻水量的2%，且少用90%的補充水量；②產(chǎn)生蒸汽循環(huán)利用：利用水梁和立柱吸收的熱量通過汽包產(chǎn)生蒸汽并入公司蒸汽主管網(wǎng)；③減少對設(shè)備的腐蝕：用軟化水為冷卻介質(zhì)，避免了冷卻系統(tǒng)發(fā)生腐蝕、結(jié)垢和堵塞現(xiàn)象，從而延長了水梁立柱及其連接管道的使用壽命，減少了設(shè)備的事故，提高了軋機作業(yè)率；④環(huán)保：與工業(yè)水循環(huán)加熱爐相比，汽化冷卻系統(tǒng)取消了冷卻塔，減少了環(huán)境污染和設(shè)備占地；⑤優(yōu)化加熱工藝：可減輕鋼坯“黑印”，改善了鋼坯加熱溫度的均勻性。

2 汽化系統(tǒng)水質(zhì)硬度超標的主要原因及危害

2.1 引起汽化系統(tǒng)硬度超標的主要原因

系統(tǒng)水質(zhì)超標的原因主要有兩點，一是加藥系統(tǒng)及排污系統(tǒng)未穩(wěn)定運行，可以通過操作制度進行約束管理；二是外部冷卻水進入汽化冷卻系統(tǒng)造成，經(jīng)過對系統(tǒng)的分析發(fā)現(xiàn)外部冷卻水進入系統(tǒng)有三個途徑。①電動給水泵冷卻水。電動給水泵為多級泵，多采用盤根進行泵軸位密封，冷卻水與泵體中的除鹽水混合后經(jīng)過泵體輸送至汽包，造成鍋水取樣水質(zhì)超標。②除氧器換熱器冷卻水。除氧器主要作用是用汽包中分離出的蒸汽將除鹽水加熱到104℃，從而分離出其中的氧氣及其它氣體，除氧后的除鹽水需要通過換熱器降溫至70℃后，再由電動給水泵泵送至汽化系統(tǒng)進行系統(tǒng)補水。初始設(shè)計換熱器冷卻用凈環(huán)水進行冷卻，經(jīng)過現(xiàn)場運行后發(fā)現(xiàn)當換熱器內(nèi)部出現(xiàn)熱交換管路泄漏時，凈環(huán)水會進入除氧后的除鹽水從而造成汽包水質(zhì)超標，水質(zhì)超標會造成爐體關(guān)鍵部件水梁立柱結(jié)垢及腐蝕的發(fā)生，同時會使加藥的藥品增加造成浪費。③取樣冷卻器冷卻水。當取樣冷卻器內(nèi)部熱交換管泄漏時同樣會發(fā)生凈環(huán)水冷卻水與軟水混合進入取樣水，雖然此種問題實際不會造成系統(tǒng)水質(zhì)超標，只是取樣水水質(zhì)超標，但會給問題排查造成困擾。

2.2 汽化系統(tǒng)水質(zhì)超標的危害

汽化系統(tǒng)水質(zhì)超標的危害。水質(zhì)超標會造成加熱爐關(guān)鍵部件水梁立柱結(jié)構(gòu)及腐蝕的發(fā)生，嚴重時甚至會造成堵塞從而致使水梁立柱爆管泄漏的重大設(shè)備故障。

圖2 水梁立柱結(jié)構(gòu)圖

水梁立柱結(jié)構(gòu)如上圖，立柱布置為芯管斜口方向迎向系統(tǒng)水循環(huán)方向，部分水流會由芯管中心自上而下進入立柱底部，爐內(nèi)高溫加熱立柱后傳導(dǎo)至水流，加熱后的水流會自立柱芯管外部自下而上返回水梁，從而帶走立柱熱量，完成一個立柱冷卻內(nèi)部循環(huán)，然后再進入下一個立柱。系統(tǒng)水質(zhì)超標會有水垢形成，水垢逐漸增加首先會在立柱下部形成堵塞，堵塞會阻止立柱內(nèi)部循環(huán)，造成立柱冷卻無法進行，加之爐內(nèi)高溫持續(xù)加熱作用，最終立柱會爆管泄漏。

3 汽化系統(tǒng)水質(zhì)硬度超標的解決措施

3.1 排污系統(tǒng)保持正常操作

要求汽包連續(xù)排污閥門常開，開度在10%～15%，汽包定期排污根據(jù)水質(zhì)化驗結(jié)果確定，一般每班排污一次，每次排污30S，通過手動排污閥排放，閥門開度為15%～20%。水質(zhì)好時也可以不進行排污或者幾班排一次。

3.2 加藥系統(tǒng)保持正常運行

按時補充藥劑，每天點檢加藥系統(tǒng)設(shè)備運行狀態(tài)，包括加藥泵及管路等，保證設(shè)備運行良好。

3.3 立柱定期排污檢查

定期檢查立柱內(nèi)部結(jié)垢狀態(tài)，可以利用爐役停爐期間對立柱底部堵板拆解，排污后檢查立柱內(nèi)部結(jié)垢狀態(tài)，根據(jù)檢查結(jié)果調(diào)整加藥操作。

3.4 對于外部冷卻水進入系統(tǒng)造成水質(zhì)超標問題及解決

主要思路是屏蔽凈環(huán)水，改為利用除鹽水進行冷卻。

（1）除氧器換熱器處理措施：將換熱器原冷卻用的凈環(huán)水閥門關(guān)閉，在除鹽水進入除氧器之前先進入換熱器冷卻換熱器，之后進入除氧器。為此，將除鹽給水管路直接并入冷卻水回水管路，將冷卻水進水管路連接至除鹽水調(diào)節(jié)閥閥前。除鹽水先進入換熱器冷卻換熱器后再補給除氧器，這樣屏蔽了凈環(huán)水進入系統(tǒng)造成水質(zhì)超標的問題。

圖3 原系統(tǒng)簡圖

圖4 改造后系統(tǒng)簡圖

（2）電動給水泵盤根冷卻水同樣替換為除鹽水冷卻，進水管路接入泵體盤根冷卻接口部位，冷卻后隨泵體出水進入汽化系統(tǒng)，不再保留冷卻水回水管路。

（3）對于熱交換管路泄漏建議內(nèi)部熱交換管更換為不銹鋼鋼管路，避免熱交換管路泄漏后和外部冷卻水發(fā)生交換的可能。