張雪松 鄭琳 郭世晨 崔文娟
(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司)
摘 要：根據(jù)首鋼京唐公司轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中存在氮?dú)庀牧看蟆⒎e渣擠壓罩裙環(huán)管、進(jìn)水聯(lián)箱配水不均和工頻引起的電能浪費(fèi)等問(wèn)題，有針對(duì)性的采用機(jī)械密封、增設(shè)低壓報(bào)警檢測(cè)、增加入水口、加固溜槽聯(lián)箱和工頻改變頻等改造優(yōu)化，不僅每年節(jié)約370余萬(wàn)元，而且降低了汽化煙道的故障率。
關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐；汽化冷卻；改造
首鋼京唐公司300t轉(zhuǎn)爐冶煉周期約36min, 其中加廢鋼(3min) →兌鐵水(4 min)→吹煉 (15 min) →副槍檢測(cè)(4 min) →出鋼(5min) →濺渣護(hù)爐(3 min) →倒渣(2min)。轉(zhuǎn)爐冶煉的特點(diǎn)是生產(chǎn)負(fù)荷波動(dòng)大、不穩(wěn)定。吹氧期間負(fù)荷最大，爐內(nèi)鋼水溫度最高，約為1700℃。
因此，汽化冷卻系統(tǒng)產(chǎn)蒸汽的過(guò)程波動(dòng)同樣非常大,時(shí)刻發(fā)生著應(yīng)力變化。轉(zhuǎn)爐汽化冷卻設(shè)備的實(shí)質(zhì)即余熱鍋爐，轉(zhuǎn)爐煉鋼爐口產(chǎn)生的煙氣溫度約為1500℃ ,汽化煙道出口要求煙氣溫度為800~ 1000℃。設(shè)置汽化冷卻系統(tǒng)的目的是，收集轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓醚h(huán)水將煙氣冷卻并充分回收其中的熱量，進(jìn)而滿足下一步除塵和煤氣回收的要求，保證轉(zhuǎn)爐煉鋼的安全生產(chǎn)；同時(shí)可產(chǎn)生蒸汽回收大量的熱能，供生產(chǎn)或生活使用，降低轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)成本。轉(zhuǎn)爐汽化冷卻煙道實(shí)際運(yùn)行情況不是很理想，在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，導(dǎo)致停爐檢修，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)不斷改造優(yōu)化，在生產(chǎn)運(yùn)行和節(jié)能方面取得了良好的效果。
1 汽化煙道的組成和工作原理
汽化冷卻煙道由下到上依次為罩裙、固定煙道、移動(dòng)煙道、斜直冷卻煙道和尾部煙道。其中移動(dòng)煙道兩側(cè)各有一個(gè)加料溜槽，上部有氧槍孔和副槍孔。整個(gè)煙道系統(tǒng)設(shè)計(jì)三種循環(huán)方式，分別為高壓強(qiáng)制循環(huán)、高壓自然循環(huán)和低壓強(qiáng)制循環(huán)。
罩裙、溜槽、氧槍孔和副槍孔通過(guò)低壓循環(huán)泵在低壓強(qiáng)制循環(huán)下工作，除氧器是低壓循環(huán)系統(tǒng)的汽包。除氧水經(jīng)過(guò)下降管，利用低壓循環(huán)泵升壓送入裙罩、氧槍口、副槍口以及下料溜槽的水冷部件后，再經(jīng)過(guò)上升管送回除氧器。水冷部件吸收的熱量用于給水的除氧，能夠大大減少除氧所需要的輔助蒸汽用量。
高壓強(qiáng)制循環(huán)流程：汽包中的欠飽和水-下降總管→熱水循環(huán)泵升壓→下降支管→分配聯(lián)箱-煙道水冷壁冷卻構(gòu)件，吸收轉(zhuǎn)爐煙道傳給的熱量變?yōu)轱柡偷钠旌衔?rarr;匯集聯(lián)箱→上升管→回到汽包，汽水混合物在汽包中被分離為水及蒸汽,蒸汽送至蓄熱器后引至用戶，汽包中的水與補(bǔ)入的給水混合后成欠飽和水再重復(fù)上述循環(huán)。
高壓自然循環(huán)流程：汽包中的欠飽和水-下降總管-下降支管比配聯(lián)箱T煙道水冷壁冷卻構(gòu)件，吸收轉(zhuǎn)爐煙道傳給的熱量變?yōu)轱柡推旌衔?匯集聯(lián)箱-上升管-回到汽包，汽水混合物在汽包中被分離為水及蒸汽，蒸汽送至蓄熱器后引至用戶，汽包中的水與補(bǔ)入的給水混合成欠飽和水再重復(fù)上述循環(huán)。
2存在的問(wèn)題
(1) 罩裙密封為傳統(tǒng)的氮?dú)饷芊猓拇?量氮?dú)狻?/p>
(2) 罩裙緊鄰爐口，由四條油缸帶動(dòng)罩裙 提升和下降，罩裙的行程為500mm,降到最低位時(shí)距離爐口大約200mm。爐口積渣高度達(dá)到200mm時(shí)，罩裙下降過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)積渣擠壓罩裙環(huán)管，使罩裙下環(huán)管變形，發(fā)生漏水。漏水一旦擴(kuò)大，就必須停產(chǎn)檢修，環(huán)管嚴(yán)重變形，則需要更換一段新管，時(shí)間大概8h；環(huán)管只是漏水時(shí)，則補(bǔ)焊處理，也要檢修3~4h。
(3) 固定煙道位于罩裙內(nèi)側(cè)，也屬于緊鄰爐口段，原設(shè)計(jì)罩裙進(jìn)水聯(lián)箱有4個(gè)進(jìn)水口，并且管道垂直于聯(lián)箱進(jìn)水，經(jīng)過(guò)分析，此進(jìn)水方式容易在進(jìn)水點(diǎn)形成旋渦，造成進(jìn)水點(diǎn)排管水量不足，是造成爆管的主要原因之一。
(4) 固定煙道兩側(cè)分別設(shè)置下料溜槽，轉(zhuǎn)爐冶煉下料節(jié)奏頻繁，造成溜槽聯(lián)箱平均2個(gè)月就被砸漏停產(chǎn)進(jìn)行檢修。
(5) 氧槍孔套直徑為800mm,氧槍直徑為550mm,由于操作工技術(shù)以及煉鋼輔料品質(zhì)等各方面原因，造成氧槍粘粗，粘粗后會(huì)磨損氧槍孔套。當(dāng)氧槍孔套上沿被磨漏，就要進(jìn)行檢修，并且更換氧槍。
(6) 橫移煙道斜坡角度50°，煙道內(nèi)部爬坡面爆管頻繁，檢修需要在煙道內(nèi)部搭建臨時(shí)支架，檢修時(shí)間大約20h,對(duì)生產(chǎn)造成很大影響。
(刀汽化系統(tǒng)給水泵組設(shè)置2組，采用一用一備工作模式，由于給水泵電機(jī)為工頻，當(dāng)汽包不需要補(bǔ)水時(shí)，給水泵也以同樣的功率輸出，造成巨大的電能浪費(fèi)。
3汽化冷卻系統(tǒng)改造優(yōu)化方案及取得的效果
3.1改造優(yōu)化方案
(1) 對(duì)罩裙密封進(jìn)行改造，罩裙和爐口煙罩之間的縫隙改用機(jī)械密封裝置來(lái)密封，機(jī)械密封裝置布置在裙罩的上側(cè)。密封裝置由法蘭上的密封板以及位于兩個(gè)法蘭之間的柔性密封件組成，密封效果好，基本不用維護(hù)。
(2) 對(duì)罩裙運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化，在罩裙液壓站給罩裙油缸增加低壓報(bào)警檢測(cè)，當(dāng)罩裙油缸負(fù)載低于罩裙自重時(shí)，立即結(jié)束下降命令，防止罩裙繼續(xù)下降而被爐口積渣擠壓環(huán)管。
(3) 固定煙道聯(lián)箱進(jìn)水口由4個(gè)改為8個(gè), 進(jìn)水方向由原設(shè)計(jì)90。改為45。進(jìn)水，避免在聯(lián)箱局部形成漩渦造成漩渦處排管與其他排管進(jìn)水分配不均，大大減少固定煙道爆管次數(shù)。
(4) 為解決溜槽聯(lián)箱被下料沖擊砸漏，在聯(lián)箱內(nèi)部加500mm長(zhǎng)內(nèi)套筒，基體壁厚25mm, 套筒內(nèi)表面耐磨層厚度5mm,利用法蘭固定在水箱內(nèi)部，30mm厚的內(nèi)套筒可完全吸收散料的沖擊力。為解決下料溜槽堵料問(wèn)題，溜槽內(nèi)部堆焊硬質(zhì)合金，外表面噴涂防高溫粘結(jié)、耐磨耐腐蝕性能好、與基體粘結(jié)強(qiáng)度高(大于40MPa) 的單相結(jié)晶涂層。
(5) 氧槍孔由Φ800mm擴(kuò)大為Φ1000mm, 避免由于氧槍沾渣刮漏氧槍套，同時(shí)減少氧槍更換的次數(shù)。
(6) 由于橫移煙道排管內(nèi)為汽水混合物, 在管內(nèi)爬坡流動(dòng)時(shí)，對(duì)排管上表面冷卻不到位,因此，干燒容易造成爆管漏水。針對(duì)此問(wèn)題在煙道下部120°范圍內(nèi)的排管內(nèi)部安裝螺旋導(dǎo)流板, 改造效果良好。
(7) 優(yōu)化給水系統(tǒng)，鍋爐給水泵電機(jī)由原來(lái)的工頻更換為變頻，節(jié)約大量電耗。
3.2取得的效果
經(jīng)過(guò)近幾年的不斷摸索，對(duì)轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)不合理處進(jìn)行改造，取得了驚人的成績(jī)：
(1) 按每臺(tái)轉(zhuǎn)爐裙罩氮?dú)庀募s2500m3/h, 氮?dú)鈨r(jià)格0. 15元/ m3,每年8000h計(jì)算，消耗氮?dú)饪蛇_(dá)2500 x 0. 15 x 8000 = 300 萬(wàn)元/a。
(2) 給水泵電機(jī)功率250kW,電費(fèi)按照0.5元/kWh,原來(lái)每臺(tái)泵每年耗電250kW x 24h/d x0. 5 元/ kWh x 365d = 1095000 元，改造后，每天按補(bǔ)水8h算，耗電250kW x 8h/d x 0. 5元/ kWh x 365d = 365000 元，節(jié)約電費(fèi) 1095000 -365000 = 73 萬(wàn)元/a。
(3)汽化煙道改造后，維護(hù)單位對(duì)煙道的維護(hù)次數(shù)明顯降低，煙道偶爾發(fā)生漏水，氧槍孔改大后從未發(fā)生漏水，換槍次數(shù)減少將近三分之一。
2011年1號(hào)轉(zhuǎn)爐平均每月漏水3 ~ 4次, 2018年汽化系統(tǒng)改造后平均每月漏水不到1次, 極大程度降低了汽化煙道的故障率。
4結(jié)語(yǔ)
轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)自投產(chǎn)運(yùn)行以來(lái)，經(jīng)常發(fā)生漏水以及爆管等各種問(wèn)題，針對(duì)發(fā)生的各類問(wèn)題，對(duì)汽化冷卻煙道各部件進(jìn)行改造，對(duì)設(shè)備進(jìn)行合理的選型，取得的效果良好，保證了各部件的使用壽命，減少故障的發(fā)生，同時(shí)節(jié)省了大量停產(chǎn)檢修的時(shí)間，為安全生產(chǎn)提供保障，設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行為公司創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。