轉(zhuǎn)爐吹煉過程中高溫爐氣從爐口逸出的原因分析

轉(zhuǎn)爐吹煉過程中高溫爐氣從爐口逸出的原因分析

一、煙道結(jié)構(gòu)及布置剩余鍋爐香煙由活動煙袋、輸送道、主卷煙1段、主香煙2段、主香煙3段、主香煙6段、主香煙6段、輔助用車、供水管道和支架等組成?；顒訜熣?見圖1)由專用的鍋爐無縫鋼管橫向盤繞成圓錐形,共有24層環(huán)管,每根環(huán)管組成一個單獨的循環(huán)回路。裙罩內(nèi)表面各層環(huán)管之間的間隙采用φ8mm的圓鋼填充并且焊接成氣密式結(jié)構(gòu),并使內(nèi)表面平滑,防止結(jié)渣。裙罩呈倒圓臺形,裙罩上部(環(huán)管)直徑4200mm,下部(環(huán)管)直徑5391mm,高1090mm,受熱面積18.71m2,重約4.35t。管徑51mm×5mm;活動煙罩的升降裝置是采用機械卷揚系統(tǒng),當轉(zhuǎn)爐兌鐵液、吹煉、出渣及出鋼等操作時,裙罩需頻繁提升和下降,升降行程為800mm?；顒訜熣峙c爐口段煙道間的較小間隙,采用水封密封。上述這些煙道均為圓柱形管板式結(jié)構(gòu),內(nèi)部的受熱管束縱向布置(與煙氣流平行),管束與板之間進行氣密性焊接,形成膜式水冷壁。其受熱面由φ38mm×4.5mm高壓鍋爐無縫鋼管和6mm厚的扁鋼焊制而成。煙道直徑3200mm,爐口段煙道下口設(shè)計成小喇叭口,斜段與水平線的夾角為50°。在煙道長度方向上,每隔2m左右設(shè)置一個加強箍,使其有足夠的剛度,以便在制造、運輸、安裝及使用過程中保持一定的結(jié)構(gòu)形狀,不會產(chǎn)生變形。主煙道的下部斜煙道與水平面夾角也是50°。此外爐口段煙道上開有氧槍口、副槍口及加料口,并裝有相對應(yīng)的氧槍口冷卻罩、副槍口冷卻罩及加料口冷卻罩。主煙道2段有3個轉(zhuǎn)彎點,轉(zhuǎn)彎點以下的斜段與水平線的夾角為50°。轉(zhuǎn)彎點以上為垂直段;第二個轉(zhuǎn)彎點以下為垂直段,轉(zhuǎn)彎點以上的斜段與水平線的夾角為45°;第三個轉(zhuǎn)彎點以下的斜段與水平線夾角為45°,轉(zhuǎn)彎點以上為水平段。部煙道的結(jié)構(gòu)及直徑與主煙道相同,煙氣由主煙道水平進入尾部煙道,經(jīng)兩次45°轉(zhuǎn)向后,垂直向下流入煙氣凈化裝置。上述這些部位的冷卻罩均采用圓柱形管板式結(jié)構(gòu),受熱面管束縱向布置為密排管式水冷壁,受熱面由鍋爐無縫鋼管組成。為了減少礦石對蒸發(fā)管系和聯(lián)箱的磨損,在加料口冷卻罩下部堆焊有2mm防磨層,氧槍口冷卻罩頂部設(shè)置氧槍口氮封裝置,副槍口冷卻罩頂部設(shè)置副槍口氮封裝置。上述煙道中除活動煙罩和爐口段煙道之間采用水封,爐口段煙道與主煙道1段采用不銹鋼襯板柔性補償器,其他各段之間則采用法蘭聯(lián)接,尾部煙道出口與除塵系統(tǒng)蒸發(fā)冷卻器采用織物補償器連接。通過以上連接方式的選擇,有效地消除了汽化煙道冷熱態(tài)變化熱膨脹的釋放,以消除應(yīng)力破壞?；顒訜熣植捎面準教嵘龖覓旖Y(jié)構(gòu)配有防墜落安全鏈裝置。爐口段煙道采用整體固定支座環(huán)形與鋼平臺梁固定相連,并在爐口段煙道斜段設(shè)有固定支撐。主煙道1段采用滑動支座。主煙道2段采用鉸接支座。主煙道3段和尾部煙道采用彈性吊掛設(shè)施固定。該系統(tǒng)幾種支吊架結(jié)構(gòu)的組合選擇,有效地保證了整體煙道的固定和軸向、徑向的自由位移。每套余熱鍋爐設(shè)置1臺鍋筒,內(nèi)直徑為2800mm,全容積73m3。鍋筒內(nèi)裝有兩級分離裝置,分離后的飽和蒸汽經(jīng)蓄熱器送入管網(wǎng)。每臺余熱鍋爐配置1臺除氧器,其直徑為DN2800mm,除氧能力為50t/h,除氧水箱容積53m3。兩臺余熱鍋爐共配置3臺蓄熱器,每臺容積180m3。該蓄熱器為變壓式蓄熱器,壓力為2.5～1.3MPa,即充汽壓力為2.5MPa,放汽壓力1.3MPa。每套余熱鍋爐配置兩臺給水泵,流量120m3/h,揚程25m,電動機功率280kW。給水泵1運1備。配置兩臺低壓循環(huán)水泵,流量550m3/h、揚程15m,電動機110kW/380V。低壓循環(huán)水泵1運1備。配兩臺高壓循環(huán)水泵,1運1備。流量920m3/h,揚程10m,電動機220kW/380V。循環(huán)管路采用吊架和支架相結(jié)合方式,采用彈簧支架和吊架,另外在主要易振動管段設(shè)置部分管道阻尼器,有效地消除了管路振動。二、高壓自然系統(tǒng)的循環(huán)回路余熱鍋爐的循環(huán)系統(tǒng)(見圖2):煙道和鍋筒構(gòu)成余熱鍋爐高壓循環(huán)系統(tǒng),煙罩、除氧器構(gòu)成低壓循環(huán)系統(tǒng),全部采用全汽化冷卻方式。汽化煙道本體分成6段:活動煙罩、爐口段煙道、主煙道1段、主煙道2段、主煙道3段和尾部煙道。各段采用不同的循環(huán)方式:活動煙罩(含氧槍口水套、副槍口水套和加料口水套)低壓強制循環(huán);爐口段煙道高壓強制循環(huán);主煙道1段、主煙道2段、主煙道3段以及尾部煙道高壓自然循環(huán),具體循環(huán)回路組成簡述如下。其循環(huán)冷卻水來自除氧水箱的給水。低壓循環(huán)水泵將除氧水送至裙罩吸熱后,形成的汽水混合物又回到除氧水箱,生成的蒸汽用來加熱進入除氧器的補給水,未汽化的水又繼續(xù)進入裙罩中循環(huán)。因此,除氧水箱可看作是低壓系統(tǒng)的鍋筒。低壓強制循環(huán)系統(tǒng)還包括氧槍套及下料溜槽套等回路。此設(shè)計有如下優(yōu)點:1)利用除氧水箱作為該系統(tǒng)的鍋筒,使系統(tǒng)簡單,減少設(shè)備,降低投資。2)系統(tǒng)運行壓力較低,只有0.2～0.3MPa,保證了活動煙罩的安全運行。采用高壓強制循環(huán)系統(tǒng)。每座轉(zhuǎn)爐設(shè)兩臺高壓循環(huán)泵,利用循環(huán)水泵的壓頭來保證受熱管內(nèi)介質(zhì)的正常流動,以便將高溫煙氣的熱量迅速帶走。采用高壓自然循環(huán)系統(tǒng),在其循環(huán)回路中不設(shè)循環(huán)水泵,依靠其回路內(nèi)部產(chǎn)生的流動壓頭來維持循環(huán)。為了保證煙道循環(huán)的安全可靠,在煙道頂部180°轉(zhuǎn)彎處分成兩段,前段稱為主煙道,后段稱為尾部煙道,為便于制造、安裝和檢修,主煙道又分成三段(主煙道1段、主煙道2段和主煙道3段),分別組成三個單獨的自然循環(huán)回路。三、蒸汽母管及鍋筒的控制因轉(zhuǎn)爐的工作性質(zhì)為周期性間斷吹煉,因此轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽量也隨之周期性變化,為了有效地利用這種波動的蒸汽,在蒸汽系統(tǒng)中裝設(shè)了蓄熱器,其作用是將轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐裝置產(chǎn)生的周期性波動的蒸汽,通過蓄熱器的調(diào)節(jié),連續(xù)而穩(wěn)定地向外供汽,使蒸汽得到最大限度的回收和利用。蓄熱器與余熱鍋爐采取并聯(lián)系統(tǒng),蒸汽母管至外網(wǎng)的調(diào)節(jié)閥采用定流量調(diào)節(jié)方式。系統(tǒng)的充熱壓力為2.9MPa,放熱壓力為1.3MPa。為了保證外網(wǎng)壓力不致過高,當外網(wǎng)壓力超過1.3MPa時,將關(guān)閉調(diào)節(jié)閥。蒸汽母管采用單母管集中制,鍋筒與蓄熱器分別與母管相接,蒸汽母管尺寸為DN450mm。鍋筒與蒸汽母管間的主蒸汽管道的尺寸為DN350mm。鍋筒出口裝有止回閥、閘閥和流量孔板等。為了使系統(tǒng)在轉(zhuǎn)爐吹煉的間歇時間經(jīng)常處于熱備用狀態(tài),以便當轉(zhuǎn)爐吹煉時,系統(tǒng)能迅速升至工作壓力,保證循環(huán)安全可靠,在主蒸汽管路上裝有接至鍋筒空間的加熱管。當轉(zhuǎn)爐停吹后,系統(tǒng)的壓力降至系統(tǒng)工程的低壓蒸汽外網(wǎng)的壓力時,外網(wǎng)蒸汽將通過此加熱管加熱爐水。加熱管尺寸為DN150mm,加熱管上裝1個止回閥。在蒸汽母管通向低壓蒸汽外網(wǎng)的出口處,裝有一組調(diào)節(jié)閥,為定流量調(diào)節(jié)方式,使輸送到外網(wǎng)的蒸汽量保持恒定的數(shù)值,在正常情況下,可按冶煉周期平均產(chǎn)汽量向外供汽。四、除氧器、鍋爐、除氧系統(tǒng)采用軟化水作為余熱鍋爐的補給水。鍋爐給水水質(zhì)要求如下:總硬度≤0.0175mmol/L,pH值7.5～9.5,油≤2mg/L,溶解氧≤0.05mg/L。給水進入鍋筒前,要經(jīng)過除氧器除氧,使給水中的含氧量降至0.05mg/L以下,以防止給水管道及各種設(shè)備發(fā)生氧腐蝕,本系統(tǒng)選用了淋水盤式熱力除氧器,除氧器工作壓力為0.2～0.3MPa。由管道送來的軟水首先進入軟水箱,然后經(jīng)軟水泵送至除氧器,經(jīng)過除氧后,再由給水泵送至鍋筒。給水泵出口側(cè)管道采用單元制,每套余熱鍋爐配置兩臺給水泵,1臺運行,1臺備用。鍋筒給水調(diào)節(jié)方式為三沖量自動調(diào)節(jié)系統(tǒng),主要根據(jù)鍋筒水位信號,并附加蒸汽流量和給水流量修正信號,來控制給水閥的開度,以調(diào)節(jié)給水流量。采用吹氧期給水的間斷給水方式,給水調(diào)節(jié)閥的啟閉與氧槍的升降聯(lián)鎖。五、運行狀態(tài)及成效通過以上轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐的系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計,河北鋼鐵集團宣鋼公司150t轉(zhuǎn)爐自投產(chǎn)后運行至今運行狀態(tài)良好無事故。在活動煙罩升降密封、自動補水、蒸汽外供、微差壓取樣、尾部煙道溫度控制、煙道位移及管道振動控制等指標上,均收到了良好的成效。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計選擇,細節(jié)的設(shè)計控制,是該系統(tǒng)穩(wěn)定運行的有力保障,是值得推廣的一項技術(shù)。(1)活動煙草袋(2)路橋段的煙霧、主香煙段、主香煙2段和主香煙3段(3)