转炉汽化冷却系统常见问题及解决对策
转炉汽化冷却烟道失效常见原因及其处理
2019年第5期汽化冷却烟道与转炉氧枪连锁控制，主要由活动烟罩（裙罩）、固定段烟道、可移动段烟道、冷却烟道和斜弯烟道组成。
转炉吹氧炼钢时炉口喷出大量高温煤气，遇空气少部分燃烧后温度高达1700℃左右，汽化冷却烟道的工作原理与换热器相同，利用高温烟气的热量将通过软化处理和除氧处理的冷却水蒸发，利用水的汽化潜热带走冷却部件的热量来达到后续的除尘净化和煤气回收以及环境保护的工艺要求。
因工况环境十分恶劣，导致转炉生产运行过程中经常会出现水冷壁钢管破裂爆管等泄漏现象，严重影响到转炉的正常运转。
严重漏水还会产生蒸汽使烟道的过风量变大，可能造成烟气外溢造成污染，影响煤气的回收率和烟道余热的利用，大量软水被浪费，检修频繁，不仅对汽化冷却烟道的安全平稳运行产生重大隐患，还严重降低了生产效率。
为此，阅读文献可望找出冷却烟道失效的原因及其处理措施。
汽化冷却烟道失效常见原因分析（一）周期性交变热应力以某钢厂120t 的转炉生产为例，转炉一次炼钢周期为35min 左右，吹氧时间段在炼钢周期的中期，耗时约15min （补吹除外），进入汽化冷却烟道的炉气量可达76000m 3/h （标态下），温度高达1700℃左右，此时间段冷却烟道的热负荷急剧增加，管壁温度也陡增，转炉吹氧结束后，相应的热负荷也急剧降低，管壁温度随之下降，直到下个吹炼期，期间间隔20min 左右。
烟道内的热负荷频繁急剧变化，导致水冷管不仅受到周期性交变热应力，在热疲劳作用下的钢管表面通常会产生横向的疲劳裂纹，这与机械疲劳中观察到的疲劳裂纹相似。
管壁也会因频繁产生的轴向拉压应力而产生塑性变形，如此反复，烟道管就会产生大量竹节状热疲劳裂纹（蠕变），高温蠕变使得在金属管壁的微观结构中沿着固化晶界析出的碳化物会加速晶粒间裂纹的扩展。
裂纹扩展直至破裂，产生蒸汽泄露，影响汽化冷却烟道使用寿命。
（二）水循环恶化烟道结构设计不合理导致配水管不均匀，大部分烟道采用自然循环的水循环方式导致冷却水动力不足，上升管、下降管、受热管水循环阻力变大，冷却效果不好，造成冷却水管因水循环不良引起局部过热，循环水不能快速有转炉汽化冷却烟道失效常见原因及其处理程晓恬（广西钢铁），庞通，潘刚（技术中心）钢厂交流132019年第5期效地冷却管壁，管壁超温破裂漏水；同时，水循环异常波动引起水冷管液面脉动，当脉动表现为剧烈的水击现象时，会使焊缝断裂；在热流密度过大，热量陡增的过程中，受热管中水容易由核态沸腾转变为膜态沸腾，传热受到汽膜的阻隔，管子内壁得不到水的连续冷却，冷却水与管壁发生传热恶化，管子因管壁温度超高过热受损；热流场强度分布不均，特别在烟气侧涡流区部位，导致局部受热面热流密度过高，冷却水不能连续汽化，在蒸汽及饱和水的交替作用下，汽化点由于高频率水击引发疲劳损伤爆管。
鞍钢第一_二炼钢厂转炉汽化冷却设计有关问题浅析
鞍钢第一、二炼钢厂转炉汽化冷却设计有关问题浅析李 红(鞍钢设计研究院) 摘要 通过对鞍钢第一、二炼钢厂转炉汽化冷却设计的阐述,提出了转炉汽化冷却设计的几个重点和难点问题,并给出行之有效的解决办法,为今后类似设计提供了经验。
关键词 氧气转炉 汽化冷却 设计Elementary Introduction of Problems from Design of Evaporative C ooling forC onverters of AISC No.1and No.2Steel-making PlantsLi H ong(AISC Design and Research Institute) Abstract Based on the description of the evaporative cooling for converters of AISC N o.1and N o.2S teel-making Plants,s ome key technique and difficulties are presented during the design of e2 vaporative cooling for converters and the reference is given for the similar design.K ey Words oxygen converter evaporative cooling design1 概 述随着鞍钢第一、二炼钢厂转炉煤气回收工程的开工,鞍钢第一、二炼钢厂平改转工程圆满地完成了。
这不仅使鞍钢的整体技术水平有了很大的提高,而且为老钢铁企业技术改造走出了一条新路子。
与平炉炼钢相比,转炉炼钢具有冶炼速度快、周期短、能耗低、经济效益显著等优点,是国内外钢铁企业广泛李红 工程师 鞍钢设计研究院热力室 邮编 114021应用的炼钢工艺。
转炉汽化冷却是收集、冷却转炉冶炼时产生的炉气的必要装置,是转炉炉气处理法不可缺少的组成部分,因此转炉汽化冷却装置的设计对于转炉安全生产具有十分重要的意义。
转炉汽化冷却烟道移动段水循环问题讨论
转炉汽化冷却烟道移动段水循环问题讨论作者：王子兵赵屾来源：《科技创新与应用》2015年第27期摘要：针对转炉汽化冷却烟道尤其是移动段I段使用寿命低，容易发生事故的问题，对汽化冷却烟道移动段I段正常吹炼期烟气侧传热过程进行了模拟，以热流密度为传递函数对水冷管内水循环状态进行了计算，对水冷管进行了计算分析。
结果表明，现有结构，自然循环设计条件下，正常吹炼期，工质循环速度降低至携带速度以下，移动段I段烟气进口500～600mm 工质汽化点处，工质流速低于携带速度，发生传热恶化，引起水冷管爆管。
关键词：数值模拟；热流密度；自然循环引言某钢厂炼钢车间内现有1座150t转炉，对其实际运行状况调研发现，其汽化冷却烟道移动段水循环方式采用自然循环方式，且移动段烟气进口500～600mm处水冷管发生爆管现象严重（图1），即影响钢产量，又影响运行安全。
1 爆管原因分析通过研究发现，由于移动段采用自然循环，水循环不良引起局部过热损坏，配水管不均匀，水动力不足，上升管、下降管、受热管阻力大，水循环不畅通，冷却效果差，造成汽化冷却烟道移动段冷却水管因水量不足与不均匀而局部过热，不正常的产生破坏。
发生传热恶化，引起管壁温度急剧升高，工质不能及时将管壁冷却，管壁超温发生破裂，引起爆管。
2 烟气侧数值模拟2.1 仿真模型建立以某钢铁厂150t转炉汽化冷却烟道移动段为研究对象，使用ProE软件建立烟道的实体模型（图2）。
并将其作为一个零件导入gambit软件，烟道水冷壁采用六面体网格（图3），使用Sweep 方式划分，计算网格数为524684。
转炉在吹炼过程中，炉气量、温度成份是不断变化的，为确定汽化冷却烟道余热回收的影响因素，首先必须确定烟气量以及烟气成分。
一般情况下，可将转炉烟气看作理想气体的混合物，其成分是一氧化碳、二氧化碳、氮气、氧气。
根据理想气体混合物物性参数的导出方法，我们就可以方便的推导出直接计算烟气物性参数的计算公式，而不必先计算平均烟气成分的物性，再根据实际成分计算修正系数，加以修正。
加热炉汽化冷却失效原因分析及改进措施__tr
加热炉汽化冷却失效原因分析及改进措施
庞先进，商存亮，高建舟
（安阳钢铁股份有限公司，河南 摘 安阳 )’’"")）
要：从汽化冷却系统的原理、流速、循环倍率入手，分析了加热炉的横水管门形支撑管“鼓包” 、破
裂，纵水管下沉，汽包振动等现象，找出了失效的原因，并采取了有效的预防措施。 关键词：加热炉；汽化冷却；失效分析；挡水板 中图分类号： *+,"% 文献标识码： 文章编号：#"", $ &&&.（!""!）", $ "".! $ "!
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为自然循环和强制循环 ! 类。安钢中板厂加热炉 汽化冷却为自然循环方式，如图 # 所示。其中炉 底水管为被冷却体，它与下降管、上升管、汽包 之间组成一个回路。在回路中，炉底水管受热后 产生水蒸汽，于是在上升管和部分炉底水管中充 满汽水混合物。在下降管中则是从汽包里流出的
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汽冷却系统运行分析
汽化冷却基本原理 汽化冷却系统按其中水循环动力的不同，分
和 # 个 !"S, 水箱，下降管为 !!#&SS 的集管， 上升 管 为 #" 组 !#,,SS 的 集 管， 纵 水 管 为 !#,,SS Y !!SS，采 用 炉 头、炉 尾 两 端 进 水， 中间出水的方式；横水管采用门形支撑，管径为 !#!#SS Y #(SS。这套系统多次出现失效现象，
作者简介：庞先进（#&’( $ ） ，男（汉族） ，河南濮阳人，高级工程师，技术副厂长。
万方数据
第 "2 卷 ・ 第’期
(转炉)常见故障与处理
常见故障与处理转炉常见故障可分为工艺故障和系统故障。
5.6.1 转炉吹炼过程工艺故障5.6.1.1 过冷过冷是指炉温低于1000℃，炉内熔体的反应速度慢。
其表现为：风压增大，火焰发红、火焰摇摆无力，捅风眼困难、在钢钎上的粘结物增多。
A 原因（1）炉体检修后温升不够；（2）风口粘结严重、送风困难、反应速度慢；（3）石英石、冷料加得太多；（4）大、中小修后炉子没有很好的清理炉膛，有过多的耐火材料粉留在炉内，造成熔体熔点升高。
B 处理方法（1）增加送风能力，强化送风，使反应速度加快；（2）联系上一工序要料，增加其底温，或倒出一部分冷的熔体后再加入热料。
一般情况下，造成一包渣之后就可以恢复正常作业。
5.6.1.2 过热其表现为：炉子温度超过1300℃以上。
其表现为：火焰表现呈白炽状态。
转过炉体，肉眼看炉衬明亮耀眼，砖缝明显，渣子流动性好，同水一样。
风压小，风量大，不需捅风眼。
A 原因冷料加入量不足，反应速度过于激烈。
B 处理方法（1）适当加入冷料以降低炉温到正常，或直接放出部分热渣；（2）减少送风量，降低反应强度，也可转过炉体自然降温。
5.6.1.3 高镍锍过吹其表现为：钴、镍、铜在转炉渣中的损失增加。
因铜和镍的氧化物熔点高，粘结在炉衬上使当班产量显著下降。
A 原因没有控制好出炉终点，使高镍锍含铁降到2％以下。
B 处理方法在没有放渣以前可用少量低镍锍倒入炉内还原吹炼，挽回一些金属损失。
5.6.1.4 转炉渣过吹其表现为：转炉渣喷出频繁，而且呈散片状，正常时喷出的转炉渣呈圆的颗粒状。
过吹炉渣冷却后呈灰白色，放渣时流动性不好，倒入渣包时易粘结，而且渣壳较厚。
渣子过吹主要损害是炉渣酸度大、侵蚀炉衬，渣中金属损失增加。
A 原因渣造好后，没有及时放渣而造成渣子过吹。
B 处理方法向炉内加入低镍锍或木柴、废铁等还原性物质后，开风还原吹炼，依据过吹程度不同，还原吹炼时间控制在5～10分钟，之后将转炉渣放出。
5.6.1.5 石英石过少其表现为：钢钎表面有刺状粘结物。
120 t转炉汽化冷却系统运行存在问题及改进
120 t转炉汽化冷却系统运行存在问题及改进朱秀强【摘要】Existing problems and main causes in the operation of the evaporation cool-ing system of 120 t converter at Sanming Steel were analyzed while solutions were put for-ward. Through repeated practice the evaporation cooling process of the 120 t converter was stabilized, equipment service life increased and energy saving efficiency significantly improved.%分析了福建三钢120 t转炉汽化冷却系统运行存在问题、主要影响因素，提出了解决办法。
经过反复实践，稳定了120 t转炉汽化冷却运行工艺，提高了设备使用寿命，同时节电效果显著。
【期刊名称】《冶金动力》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】4页(P31-33,37)【关键词】汽化管;强制循环;软化水;改进【作者】朱秀强【作者单位】福建三钢集团有限责任公司炼钢厂、福建三明 365000【正文语种】中文【中图分类】TF713转炉汽化冷却是指炼钢产生的高温烟气与汽化管外壁接触，将热量传递给汽化管内的水，使水变成蒸气，带走大量热量，降低烟气温度。
转炉汽化冷却系统运行的好坏事关转炉生产的顺行与否。
福建三钢二炼钢有3座120 t转炉，转炉汽化冷却采用强制循环和自然循环相结合方式，活动烟罩、氧枪口、左右下料口采用低压强制循环，炉口固定段、可移动段采用高压强制循，斜一段、斜二段、末一段、末二段化采用自然循环环。
转炉汽化冷却强制循环在福建三钢为首次采用，投产伊始该系统设备故障率较高。
冶炼厂汽化冷却烟道出现故障的原因及解决措施
冶金冶炼M etallurgical smelting冶炼厂汽化冷却烟道出现故障的原因及解决措施杨 柳（中钢石家庄工程设计研究院有限公司，河北 石家庄 ０５００００）摘 要：采用循环水转化设备中的热量，使热量转变为蒸汽，以此来降低冶炼厂汽化冷却烟道的温度，确保设备的常规运行，可达到冷却烟道的最终目的。
文章对汽化冷却技术、冶炼厂汽化冷却烟道的优势及其构成进行了详细阐述，然后分析了其运行原理，探究了汽化冷却烟道的漏水原因以及解决措施，最后剖析了汽化冷却的具体运用。
关键词：冶炼厂；汽化冷却烟道；漏水原因中图分类号：ＴＦ７１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２１）０１－００１６－２Causes and solutions of failure of vaporization cooling flue in smelterYANG Liu（Ｓｉｎｏｓｔｅｅｌ Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ＆ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ．， Ｌｔｄ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｉｎ ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｔｏ ｃｈａｎｇｅ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｉｎｔｏ ｓｔｅａｍ， ｓｏ ａｓ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｏｌｉｎｇ ｆｌｕｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｍｅｌｔｅｒ， ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｎｏｒｍａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ， ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｃｏｏｌｉｎｇ ｔｈｅ ｆｌｕｅ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｏｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｏｌｉｎｇ ｆｌｕｅ ｉｎ ｓｍｅｌｔｅｒ， ａｎａｌｙｚｅｓ ｉｔｓ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ， ｅｘｐｌｏｒｅｓ ｔｈｅ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｌｅａｋａｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｏｌｉｎｇ ｆｌｕｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ， ａｎｄ ｆｉｎａｌｌｙ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｏｌｉｎｇ．Keywords: Ｓｍｅｌｔｅｒ； ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｏｌｉｎｇ ｆｌｕｅ； ｌｅａｋａｇｅ ｒｅａｓｏｎ在冶炼转炉净化系统中，汽化冷却烟道是其非常关键的设备，也是转炉冶炼中极易产生故障的设备，汽化冷却烟道是否正常对转炉连续生产有着直接影响。
电炉汽化冷却系统常见故障的分析
电炉汽化冷却系统常见故障的分析摘要：介绍电炉汽化系统的特点及组成。
阐述了在操作上应当遵循的几项要点、常见故障的原因及处理措施。
关键词：汽化冷却；水冷元件；液位；泄漏电炉汽化冷却系统是专门为超高功率电弧炉进行冷却的闭路水循环系统，并且冷却后产生的饱和蒸汽被充入蒸汽管网满足各等级蒸汽的需要。
1 系统的特性电炉汽化冷却系统是一种强制循环的水冷系统，它的监控系统由一套西门子系列及S7-200系列可编程控制器（PLC）控制，并在操作室内设操作人员工作站，对所有水冷设备的运行状况和检测参数实现在线监控，具有调节能力强、数据准确、速度快、操作方便等特点。
1.1系统设备组成水冷设备：水冷壁、水冷炉盖、废气管道、后燃烧室、废气热交换器、汽包、除氧器、软水箱、给水泵、蓄热器、安全阀、联管箱、下降管。
检测设备：差压变送器、涡街、电动调节阀、压力变送器、PLC、感热体、热电偶、直读液位计。
1.2系统主要参数汽包液位 -725~500mm汽包额定压力 22.56bar汽包额定蒸汽量 70t/h额定操作温度 217℃最大热吸收能力 43MW最大给水消耗 93m3/h水冷壁报警流量 260 m3/h炉盖报警流量 195 m3/h废气温度 1200 ℃2 系统的运行的操作要点水处理来的净环水经软水箱、除氧器到达汽包，再经泵收入管、循环泵和收集入口管到入口联管箱，通过单向入口管流向冷却元件（水冷壁、水冷炉盖、废气管道、废气热交换器），在冷却元件中水被部分汽化成蒸汽水混合后通过单向返回管返回管通，流入单向返回联管箱，由收集返回管把蒸汽混合物从联管箱流回汽包。
产生的汽水混合物在汽包中分离成蒸汽和水，水流回内热冷却系统，蒸汽通过排放管充入蒸汽网或排到大气中，为了使汽化冷却系统正常运行，即能保证电炉炼钢所需的冷却水，又能满足生产所需的蒸汽，就要调整好汽包的水位，保持水位的稳定，使其保持在+100mm左右，经常监视给水压力和给水流量的变化，根据运行中负荷变化情况，调节好汽包的汽温和汽压，根据生产用汽需要调整好汽包的蒸发量。
转炉汽化冷却烟道泄漏故障分析及解决方案
转炉汽化冷却烟道泄漏故障分析及解决方案1. 引言1.1 背景介绍转炉汽化冷却烟道是钢铁行业中重要的设备之一，其功能是将高温熔融的钢水冷却成固态钢坯。
在实际生产过程中，由于操作不当、设备老化等原因，经常会出现烟道泄漏的故障问题。
烟道泄漏会导致烟气无法充分冷却，不能有效净化，直接影响钢水质量和工作环境。
解决烟道泄漏故障对于保障生产安全和提高生产效率至关重要。
通过对转炉汽化冷却烟道泄漏故障的分析，可以找出故障根源并提出解决方案和预防措施，从而避免故障再次发生，保障设备正常运转，提高生产效率，降低生产成本，实现可持续发展。
1.2 问题意义转炉汽化冷却烟道泄漏是钢铁生产中常见的故障之一，严重影响了生产效率和产品质量。
烟道泄漏会导致热态气体逸出，不仅造成资源浪费，还可能引发安全事故。
解决转炉汽化冷却烟道泄漏问题具有重要的意义。
及时发现和排除烟道泄漏故障可以有效提高生产效率，减少因烟道泄漏导致的生产停工时间，降低生产成本。
烟道泄漏可能会导致热态气体对设备和人员造成危害，造成不可估量的损失。
及时解决烟道泄漏问题，有助于保障设备和人员的安全。
解决转炉汽化冷却烟道泄漏故障具有重要的经济和安全意义，需要引起企业高度重视。
只有加强对烟道泄漏故障的分析和解决，才能确保钢铁生产顺利进行，保障生产安全和质量。
2. 正文2.1 故障现象描述转炉汽化冷却烟道泄漏是一个常见的问题，其主要表现为炉体内外压力不稳、炉内温度下降、炉内燃烧不完全等现象。
具体表现为烟气中可能出现白烟、水蒸气等现象，烟囱排放的废气可能出现异味、颜色异常等情况。
还可能出现烟囱排放烟气温度不稳定、出现明显的冷却现象等情况。
通过对转炉汽化冷却烟道泄漏故障现象的描述可以看出，这一问题对生产安全和环境保护都会造成严重影响。
及时发现并解决转炉汽化冷却烟道泄漏问题十分重要，可以有效提高工作效率，保障生产环境的安全和稳定。
在正常的生产过程中，人们应该密切关注炉体内外的压力和温度表现，及时发现任何异常情况并及时处理，以减少转炉汽化冷却烟道泄漏的发生。
谈转炉机械常见故障的应对措施
谈转炉机械常见故障的应对措施摘要：随着我国社会经济的不断发展，工业生产和工程建设对钢铁的需求量在不断增加，对于钢铁而生产而言，不仅需要保证生产效率和效益，更重要的是生产质量。
而钢铁企业生产中的转炉设备至关重要，但当前，炼钢厂转炉设备的在运转管理与维护方面还存在一些问题。
针对炼钢厂转炉设备存在的故障，为保证炼钢厂转炉生产效益，需要对常见故障进行排除和优化，以保证炼钢厂的生产和设备运转效果。
为此，有关企业一定对此提高重视程度。
本文结合当前炼钢厂现有转炉设备和类型，主要就转炉倾动、电气运行等方面常见的故障展开了深入探究和分析，并提出了具体的应对措施，以供参考。
关键词：炼钢厂；转炉倾动机构设备；常见故障；应对措施前言随着近几年我国科学技术水平的不断提升，各类生产工艺、技术和设备应运而生，促使炼钢厂产量不断提高。
在此背景下，相关设备运行负荷也在增加，如炼钢厂转炉及其相关的电气化生产作为重要设备，生产中的磨损和消耗一定程度上提高了故障发生率，这给企业生产工作开展造成不小的影响。
一、转炉倾动机构的工作特点（一）转炉倾动机构运转达到工作流程的需要结合实际，转炉倾动机构设备在运行中能够使炉体持续回转不同的角度，且稳定的制动在不同方位上，进而顺利完工作中的流程，即提取样本、测量稳定、出渣等[1]。
（二）机构操作较为灵活通过深入了解，机构在生产制造中主要有两或三种转动速率。
在进行出渣、抽样等工作中，速率会不变的地转动，以此能够对水剧烈运动出现的水频繁喷出和外漏进行有效规避。
待机构进行大角度倾转时，则会采用比较快的速率，进而节约时间。
（三）倾动机构安全可靠因生产产品多为危险性的液态流体，所以在具体运行中要避免对工作部件产生损坏。
若某一环节出现故障，可不用停止生产，而是根据系统其他部件继续进行。
二、炼钢厂转炉电气设备运转现状结合实际，部分转炉炼钢厂企业在自身生产发展中比较注重对电气设备生产价值和生产效率，而对其设备在运行中的维护管理容易忽视，这就使得电气设备故障安全经常发生，进而给炼钢厂炼钢效率的提升造成一定阻碍[2]。
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转炉汽化冷却系统常见问题及解决对策童健民(武钢第一炼钢厂 武汉430083)摘 要 转炉汽化冷却系统的安全稳定运行对于转炉实现高产、稳产是非常重要的,在连续生产过程中影响汽化冷却系统安全运行的因素较多,但常见的问题可以概括为 腐蚀、结垢、堵塞、操作 4类。
结合现场实际对这4类问题提出了具体的解决对策,经过实践完善后取得了较好的效果。
关键词 转炉 汽化冷却 对策Problems Comm only Existed in C onverter V aporized Cooling System and Some SolutionsTONG Jian-min(No.1Stee l -making Plant o f WISCO W uhan 430083)Abstract The safe and stable running of converter vaporized cooling sys te m is very important to the realiz ation of hi gh and s table output.There are many fac tors affecting the safe and s table running i n continuous producti on,but the commonly seen problems can be s ummarized as four ki nds:decay,fil th,s top and operation.The c onc rete solutions to the four ki nds of problems are put forward based on the site practice and good res ults have been obtained.Keywords converter vaporized cooli ng countermeasures转炉汽化冷却系统设备的安全稳定运行是保证被其冷却的转炉稳产、顺产的重要条件之一,在实际生产过程中相当一部分转炉汽化冷却系统暴露出这样或那样的问题,轻则影响转炉产能发挥,重则导致事故发生甚至被迫停炉。
从各类事故的起因来看主要集中在 腐蚀、结垢、堵塞、操作 4类问题上,解决好这4类问题既可延缓其内部氧化腐蚀,控制结垢,又可确保其安全稳定运行,为转炉持续高产及蒸汽回收创造良好的条件。
1 转炉汽化冷却系统工艺概况以2 100t 转炉为例,其汽化冷却系统采用热力除氧,除氧后的软水供低压强制循环和高压自然循环来实现其生产过程中的汽化冷却,其工艺流程如图1所示。
图1 2 100t 转炉汽化冷却系统工艺流程2 转炉汽化冷却系统运行中常见的问题转炉汽化冷却系统在生产过程中常见的问题,概况起来主要表现有 腐蚀、结垢、堵塞、操作 4类,必须分析清楚这4类问题产生的原因,才能制定相应的对策。
2.1 腐蚀产生的原因及其危害供给热力式除氧器的低温软水中溶解有一定量的氧、氮、二氧化碳及微量的氢等气体,其中二氧化碳及氧的存在容易引起转炉汽化冷却系统的管网、泵组、烟道及锅炉等设备内部的腐蚀,尤其是氧化腐蚀最为严重。
这是因为,任何气体在水中的溶解度决定于水温及此气体在水面上的压力。
所谓分压力,即水面上的空间中,如果没有其他气体或蒸汽,仅此一种气体单独存在时的压力。
水的温度越高,其中气体的溶解度就越小,水面上空间中这种气体的分压力越小,这种气体在水中的溶解度也就越小。
表1所示为不同压力、温度下水的饱和氧量(其他气体也存在类似关系)[1]。
表1 水中氧气质量浓度与温度、压力的关系mg/L水面压力/MPa 水温/ 01020304050607080901000.101410.88.87.5 6.2 5.4 4.7 3.6 2.6 1.600.08118.57.0 5.7 5.0 4.2 3.4 2.6 1.60.500.068.3 6.4 4.3 4.3 3.7 3.0 2.3 1.70.8000.04 5.7 4.2 3.5 2.7 2.2 1.7 1.10.40000.02 2.3 2.0 1.6 1.4 1.2 1.0000000.011.20.90.80.50.20 从表1中可以看出,水温低于40 时氧质量浓度达7-8mg/L 以上,低温水中的高氧量、高二氧化碳量等造成了转炉汽化冷却系统设备或构件内部腐蚀。
生产实践统计的结果表明,在1年的设备运行周期内,没有除氧或除氧不充分的软水对系统内部所造成的腐蚀量是充分除氧的数倍甚至是10多倍。
转炉汽化冷却系统内部若长期受到严重的腐蚀,轻则缩短设备的运行寿命,重则会造成局部堵塞或造成高温段的烟道管束内传热不均引起爆管漏水事故。
因此,解决腐蚀问题44 工业安全与环保Industrial Safety and Environmental Protection2008年第34卷第2期February 2008是确保汽化冷却系统安全、高效运行的重要工作之一。
2.2 结垢产生的原因及其危害转炉汽化冷却系统内部结垢主要是因为其采用的冷却剂软水所造成的,软水在送入除氧器之前都会在专用软水站用石灰和纯碱做软化处理,单用石灰软化,只能去除暂时硬度,加入纯碱则可去除永久硬度[2]。
那么去除了暂时硬度和永久硬度的软水为什么还会在系统内部产生结垢呢?生产统计数据表明,在可比时间段内将软水送入汽化冷却系统前再用磷酸三钠进一步消除硬度与未用磷酸三钠进一步消除硬度相比,系统内部的结垢量要少数倍以上甚至更多。
转炉汽化冷却系统内部结垢最直接的后果会导致系统传热效率下降,当烟道内壁结垢增大甚至是失控状态时,烟道管束由于内外传热不畅其外表面(即与1600 左右的高温烟气接触面)烧损量会增大,这种状况不能得到控制,会导致系统设备使用周期缩短,甚至造成烟道管束的高温受热段产生局部爆管漏水事故,影响转炉正常生产。
因此,在生产过程中要预防和控制汽化冷却系统内部结垢问题。
2.3 堵塞产生的原因及其危害堵塞问题往往发生在生产过程中处理各类事故之后复产的阶段,一般分为供水部分堵塞和排水、排污部分堵塞。
其中高压自然循环供水还是排污部分堵塞容易通过监控设备发现,只要及时排除不会对生产或安全构成危害。
低压强制循环不论是供水和排水,部分堵塞都较难发现,若不及时排除则会对生产或安全构成危害。
本系统中由于2座转炉共用1套除氧器,仅在各转炉强制循环的入口安装了1只软水流量计,而流量计显示的软水流量是活动烟罩、下料口、氧枪水套等设备的总流量。
因此,当某一设备的软水流量减少甚至堵塞断流时,在短时间内很难准确查出问题。
在生产过程中曾发生过因活动烟罩进水堵塞而造成在几小时内其冷却管束烧损变形的事故。
堵塞问题虽然主要发生在低压强制循环设备上,但其危害也不容忽视。
它一旦发生,轻则造成冷却设备损坏,影响安全生产,重则造成活动烟罩等部分泄漏,从而导致转炉停产。
因此,在生产过程中要及时发现并迅速排除 堵塞 问题,实现转炉安全、稳产。
2.4 操作出现的问题及其危害转炉汽化冷却系统操作出现的问题一般表现在: 软水除氧操作; 余热锅炉水位操作; 蒸汽回收操作3个方面。
软水除氧操作问题主要是除氧不彻底,软水中含氧量不达标甚至超标,它往往是没有均衡地往除氧器中补水或除氧蒸汽控制偏小所致。
余热锅炉水位操作问题常表现为实际水位偏低或偏高,水位偏低(在氧枪下枪吹炼下限水位以上)一般是生产前补水不及时或排污阀、排水阀、烟道管束渗漏所造成;水位偏高(在氧枪下枪吹炼上限水位以下)一般是生产前补水过多或排水阀不能及时排水和给水调节阀组有渗漏、关闭不严所造成。
水位偏低时,锅炉内的软水冷沫增多,膨胀变大,烟道管束内易结垢。
水位偏高时,在转炉下枪吹炼时其沸腾水位迅速上涨至汽水分离板下部猛烈撞击汽水分离板[1]。
一旦发生上述情况会造成蒸汽的湿度增大,严重时会引发蒸汽输出管道水击事故,不利于汽化冷却系统的安全运行。
3 解决 腐蚀、结垢、堵塞、操作 常见问题的对策解决常见问题要结合生产实际,这样可以取得事半功倍的效果。
本文根据2 100t转炉汽化冷却系统设备的实际状况,制定并实施了如下对策措施。
3.1 腐蚀的解决对策要解决好汽化冷却系统设备内部的 腐蚀 问题,重要的是尽可能地减少软水中的氧、氮、二氧化碳等气体。
根据前文分析,结合2座转炉汽化冷却系统共用1台除氧器的实际情况,在正常生产时应不间断地均匀地对除氧器进行软水补入(流量尽可能小),避免短时间向除氧器内大量补入低温软水。
根据除氧实践观察,当除氧器排气头内的压力P>0.02 MPa时,其中的气体较易排出,反之则不易排出。
为稳定除氧效果,可将排气头内的工况压力控制在0.02-0.04MPa之间为宜,理想的除氧水温应控制在102-104 之间[2](特殊情况下水温要控制在80 以上),这样可以有效地排出软水中的腐蚀性气体,从而最大限度地控制和减缓系统内部腐蚀程度。
实施此对策措施1年后,转炉汽化冷却系统运行情况统计表明,其内部腐蚀比之前减少了80%以上, 腐蚀 问题得到了较好的控制。
3.2 结垢问题的解决对策要解决好汽化冷却系统设备内部的结垢问题,重要的是做好除氧后的软水再软化工作,主要是将除氧合格后的软水送入汽化冷却系统前用磷酸三钠进一步消除硬度,即:3Ca(HCO3)2+2Na3PO4Ca3(PO4)2 +6NaHCO3 3Mg(HCO3)2+2Mg3PO4Mg3(PO4)2 +6NaHC O3 3CaSO4+2Na3PO4Ca3(PO4)2 +3Na2SO43MgSO4+2Na3PO4Mg3(PO4)2 +3Na2SO4磷酸三钠除了消除水的硬度外,还能促使老水垢逐渐溶解[4],并在系统内壁形成致密的保护膜,延缓腐蚀。
根据对策,采取了定期对除氧后的软水加入一定量的Na3PO4溶解再送入系统的措施,另外还定期排除系统中的溶解泥渣,避免局部堵塞。
实施此对策后,检查运行1年后的汽化冷却系统设备表明其内壁结垢现象基本得以消除,烟道主要受热段传热均匀,漏水率下降75%以上。
3.3 堵塞问题的解决对策根据2.3分析和生产过程中发生的 堵塞 事故来看,低压强制循环中各子循环管道及冷却管束一般不易堵塞, 堵塞 主要表现在各子循环进水阀门上。
为此可采取如下对策: 在各子循环进水阀门出口增加直通式流量计,这样可以准确地判断其流量,及时排除堵塞故障; 在各子循环进水阀门进、出口分别安装排污阀,这样可以及时有效地检查进水阀前后软水流量变化,便于在低压强制循环各类事故处理完毕复产时准确判断其流量是否正常。
实施此对策后可有效地检查、判断 堵塞 ,避免因此而造成的事故。