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120t转炉汽化冷却系统运行管理
发布日期:2015-04-30    作者:王松 党旭波 李凌峰    来源:原创    
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  在转炉冶炼时大量的高温烟气通过余热锅炉,使烟道内热负荷急剧增加,在冶炼停止时烟道温度又急剧的减小,高低温烟气对余热锅炉的使用寿命产生直接的影响。如果操作管理不当,会降低设备的使用寿命,造成烟道漏水,直接影响到转炉生产安全。因此加强日常运行管理,对延长余热锅炉使用寿命具有十分重要的意义。太阳城线上娱乐汉中钢铁有限公司炼钢厂2座120t氧气顶底复吹转炉在2011年12月投产,由中冶赛迪工程技术股份有限公司进行设计并建设,投产后相关技术管理人员在运行、维护方面不断总结经验,设计方面经过认真的技术研究和工艺改进,投产以来,1#转炉活动烟罩使用寿命超过20000炉,锅炉移动段设备目前已经投运2年半时间,运行至今还未出现过漏水事故,确保了炼钢安全生产和各项经济技术指标的完成。
 

 120t转炉汽化冷却系统运行管理

  松,党旭波,李凌峰

(澳门太阳城官网,陕西 勉县 724200

摘要:本文介绍了为确保120t转炉汽化冷却系统安全运行所采取的管理措施,为延长锅炉使用寿命,提高汽化冷却系统安全管理水平奠定了基础,同时为实现余热锅炉自动运行做好准备工作。

关键词:规范操作;标准化设备管理

Operation and management of vaporization cooling system of 120t converter

WANG SongDANG Xu-boLi Ling-feng

(Hanzhong Iron&Steel Co. Ltd. of Shaanxi Steel Group, the CountyofMian724200,Shaanxi)

Abstract: This paper introduces the safety management measures that guarantee evaporative cooling system of 120t converter safety running, to extend the service life of the boiler, laid the foundation to improve the evaporation cooling system of safety management, at the same time for preparation to the automatic operation of the waste heat boiler.

Keywords: normalization operationstandardization of equipment management

1 引言

在转炉冶炼时大量的高温烟气通过余热锅炉,使烟道内热负荷急剧增加,在冶炼停止时烟道温度又急剧的减小,高低温烟气对余热锅炉的使用寿命产生直接的影响。如果操作管理不当,会降低设备的使用寿命,造成烟道漏水,直接影响到转炉生产安全。因此加强日常运行管理,对延长余热锅炉使用寿命具有十分重要的意义。太阳城线上娱乐汉中钢铁有限公司炼钢厂2120t氧气顶底复吹转炉在201112月投产,由中冶赛迪工程技术股份有限公司进行设计并建设,投产后相关技术管理人员在运行、维护方面不断总结经验,设计方面经过认真的技术研究和工艺改进,投产以来,1#转炉活动烟罩使用寿命超过20000炉,锅炉移动段设备目前已经投运2年半时间,运行至今还未出现过漏水事故,确保了炼钢安全生产和各项经济技术指标的完成。

2 汽化冷却系统工艺介绍

120t转炉余热锅炉设备由活动烟罩、锅炉移动段、固定一段、固定二段、固定三段和锅炉末段六大部分组成。余热锅炉采用低压强制循环汽化冷却、高压强制循环汽化冷却以及自然循环汽化冷却相结合的复合冷却循环方式。

转炉活动烟罩在生产时受到高温烘烤以及烟气冲刷最为严重,在生产时起到对烟气笼罩作用,冶炼时通过柔性升降装置调整活动烟罩与转炉炉口的间隙,一般炉口间隙控制在100mm左右,减少外部空气进入锅炉烟道内形成烟气的二次燃烧,提高煤气回收质量。

低压强制循环汽化冷却由活动烟罩、移动段下料口水冷套、副枪口水冷套、氧枪口水冷套以及锅炉末段防爆孔、检修人孔组成,这些部位使用环境恶劣,受到高温烟气冲刷容易损坏,采用低压强制循环便于各部件的检修更换。

高压强制循环汽化冷却由热负荷大且结构复杂的锅炉移动段和锅炉末段组成,采用高压运行加强锅炉管冷却水流动性,提高冷却效果。

其它锅炉固定一段、固定二段以及固定三段采用自然循环汽化冷却,有效的节约电能,同时为蒸汽回收起到降低消耗的目的。

3  规范汽化冷却系统操作控制

3.1 供水水质的控制

我司炼钢厂余热锅炉由公司动力能源中心提供软水。投产初期软水水质一直达不到生产要求,为了解决和改善余热锅炉补水的水质问题。公司积极采取措施,制定水质控制指标(如表1),与专业水质管理单位合作对水质管理进行托管,确保软水水质各项指标都在规定范围内,满足了余热锅炉生产供水水质的需求。同时生产过程中每班次对锅炉水质进行化验,并制定相关排污管理规范,结合化验结果严格按照规范要求排污,以保证运行水质符合要求。

1 炼钢厂水质控制指标

总硬度

mmol/L

cl

mg/L

碱度

mol/L

浊度

NTU

PH

电导率

us/cm

铁离子

mg/L

锅炉水

0.03

70

616

/

1012

300

0.3

软水补水

0.03

30

3

15

7.5

300

0.3

除氧器水

0.03

100

6~16

/

8~9.5

300

0.3

3.2  坚持除氧器加热运行

在转炉周期性冶炼过程中,余热锅炉有很大一部分水在热交换过程中得到蒸发收集,通过长期观察,每炉钢需要补充软水水位300mm左右,通过换算每炉钢产生蒸汽量约10t,因此必须给锅炉不断的补水才能保证锅炉的安全运行。同时除氧器必须能够为锅炉补水提供充足条件。

要想保证余热锅炉补水系统的正常运行,一是必须确保供水的水质, 二是必须确保除氧器正常、稳定的工作。我司炼钢厂选用目前技术成熟的热力除氧器。除氧器通过补水管调节阀和切断阀的调节实现除氧器安全水位的准确控制,除氧头蒸汽压力调节以及除氧器底部蒸汽持续加热实现除氧器全过程加热运行。目前除氧器水温已经控制在±105℃左右,并且通过除氧器加热的稳定运行为延长锅炉使用寿命奠定坚实基础。为了确保除氧水中含氧量的有效控制,通过试片对水中含氧量进行检测,检测结果完全符合要求。

3.3  锅炉运行压力控制

在生产过程中汽化冷却系统运行压力的合理控制能够有效的降低急剧交变应力下对烟道产生的危害。澳门太阳城官网炼钢厂汽包的收集蒸汽通过稳压后送往蒸汽预热发电,通过不断在生产过程中对蒸汽压力的控制总结经验,一方面保证输送蒸汽量的最大化,另一方面合理控制系统压力对锅炉设备的影响。经过多次调整,目前汽化冷却系统运行压差控制在0.7MPa以内。

同时,为了保证汽化冷却系统高压或者超压运行,在汽包蒸汽并网管上安装有压力自动调节阀,当汽包压力达到1.3MPa时,压力调节阀自动打开,当汽包压力超过规定2.5MPa时,汽包自身泄压放散阀门自动打开,实现生产过程中的全过程保护。降低了锅炉运行的压力,保护了锅炉设备。

3.4 汽化冷却系统运行液位的控制

生产过程中的液位控制主要是避免汽化冷却系统缺水造成的锅炉危害。司炉岗位人员通过总结,制定汽包、除氧器水位的控制规定。汽包液位超过±400mm,冶炼时氧枪自动提枪保护不允许下枪吹炼,正常液位控制在±50mm以内。同时冶炼过程中除氧器液位不得超过±300mm,正常生产过程将液位控制在100mm以内。

4 原料以及转炉冶炼操作控制措施

预热锅炉设备布置在转炉上方自下而是依次相互联接,在生产过程中受到高温烟气冲刷最为严重的是烟道的活动烟罩和炉口移动段两大部分。澳门太阳城官网1#转炉从投产以来活动烟罩使用寿命20465炉后出现渗漏问题,更换后对锅炉管壁厚进行测量0.8mm左右,锅炉管内壁光滑没有结垢现象,因此判定漏水的主要原因为高温烟气的冲刷造成。

经长期生产观察烟道末段并测得温度可以看出,从下枪至冶炼12分钟内时锅炉末段测得最高烟气温度1100℃左右,最小为950℃左右,冶炼中后期在750℃~850℃之间波动,出钢后烟气温度低于100℃以下,溅渣和补吹时温度为600℃左右。铁水质量和转炉加料操作对烟气温度影响很大。(如图1

   120t转炉汽化冷却系统运行管理

                                                    1  转炉冶炼烟气温度变化图

按照设计要求锅炉末段烟气温度应该控制在1000℃左右然后进入一次除尘蒸发冷却器,烟气温度过高对一次除尘温度控制起到影响。烟气中含有硅、铁、钙、镁等合金成分,硬度高且运行速度快,对烟道的冲刷极为不利,加料量大、加料不均匀形成粉尘小颗粒物与烟道磨损增加,同时加料量的控制对烟气温度造成影响,因此生产过程中加料量必须控制,转炉操作严格要求多次分批加料、均匀加料。同时原料质量控制也作为日常控制的要点,石灰最小颗粒度不得小于10mm 

5  实施标准化设备管理

5.1 坚持标准化设备点检

在日常设备点检过程中,通过不断的修订和完善点检标准和要求,使得维修点检人员每天能够对设备的运行压力、流量、液位以及运行管线的跑、冒、滴、漏等设备状态及时掌握,分析系统运行存在的问题,及时处理一些系统运行不正常的现象,使得设备运行处于良性状态。

5.2 坚持定期酸性预膜

由于高温对水质的影响,烟道在运行中锅炉管和汽包内部会产生结垢。结垢的管道导热性降低,在高温下很容易产生裂纹,出现漏水事故。另外在设备检修需要把烟道管路断开,导致各管道、汽包内部被氧化,出现腐蚀现象,因此进行酸洗预膜是设备检修一项主要任务。我司炼钢厂坚持每次设备检修时对锅炉投放药剂进行酸洗,通过在除氧器中按照1:1的比例加入磷酸三钠和氢氧化钠,对锅炉管内壁除锈并附着一层保护膜,防止和减少结垢现象,延长锅炉寿命。

5.3 严格控制设备制造质量

5.3.1 热处理要求

余热锅炉设备出厂前必须进行整体热处理,以消除制造过程中管壁内部应力(如图2)。活动烟罩以及炉口移动段结构复杂,制造加工工艺要求高,冷却水管压制成型后需要进行焊接拼装,98%以上设备组装通过焊接工艺完成,焊接过程中高温融合区域材料内部晶粒在高温下发生膨胀变大,焊接完成后内部晶粒急剧冷却收缩不均匀,造成材料韧性降低,同时也增加了材料的脆性。设备出厂前整体热处理,加热温度控制在640℃左右,缓慢加热后保温不得低于30分钟,然后随炉膛温度冷却降温。通过整体热处理消除设备制造过程中由于焊接、机械加工造成管道内残留应力,增强管道在交变温差变化情况下管道抗变形的能力,减少管壁自身内应力变化,延长设备自身寿命。    

      120t转炉汽化冷却系统运行管理 

                             2 余热锅炉热处理要求

5.3.2 喷涂处理

由于活动烟罩和炉口移动段受到高温冲刷,受热强度大,使用环境恶劣,为了延长寿命,在余热锅炉使用过程中必须对这两部分进行防磨、防腐超音速电弧喷涂。超音速电弧喷涂一般分为表面除锈层、强粘贴防腐层、防腐耐磨层以及高温防腐抗蚀封孔层共4道工序。喷涂厚度不得小于0.5mm,喷涂完成后应该对表面进行硬度和厚度检测。

6 结论

转炉冶炼是一个集安全、工艺、设备等各环节相互制约和关联的过程,相互影响性很大。根据实际生产情况分析认为,操作不当导致的汽化系统故障甚至出现汽包事故的概率很大。因此提高锅炉系统运行的安全性,生产过程中杜绝人为操作因素对生产安全的影响显得尤为重要。

近年来,国内不少钢厂都在120t锅炉汽化冷却系统实现自动运行管理,通过从软水补水、加药、除氧器加热以及各循环泵的自动运行和监控来降低操作事故发生,提高压力容器设备运行中的安全性能。

参考文献:

[1]张志军.转炉汽化冷却烟道长寿技术[J].炼钢,201012).

[2]国标GB/T1576-2008《工业锅炉水质》[S]2008.9