转炉汽化冷却系统出现的问题及对策

2022-09-11

转炉汽化冷却系统是以炼钢产生的高温烟气为热源的锅炉, 所以也称为余热锅炉。进行转炉汽化冷却系统水处理, 改善系统水质有利于提高该系统的安全性能, 保证生产的安全顺行。

目前我国对于中压、高压及超高压锅炉的设计和炉内外水质要求和运行操作管理有着严格的规范要求, 但对于钢铁行业的余热锅炉进水及炉内水质要求并不严格, 大部分钢厂汽化冷却系统水质只在炉外进行了软化处理, 当软水器出水水质较差时, 汽化冷却系统不能正常工作并会出现很多问题, 如结垢、腐蚀等。特别是中小钢铁企业这方面隐患更加严重。本文根据承钢转炉汽化冷却系统的特点和在生产运行中出现的一些问题, 提出了解决这些问题的方法。

1 转炉汽化冷却系统概述

承钢80吨以上转炉汽化冷却系统采用的是活动烟罩、氧枪口、下料口、水冷泄爆阀、炉口段烟道部分为强制循环, 其他固定烟道部分为自然循环的复合冷却方式进行生产运行。

活动烟罩所处位置的热负荷较大, 在冶炼过程中经常需要升降, 氧枪口、下料口、水冷泄爆阀也需要好的冷却效果, 因此采用将活动烟罩、氧枪口、下料口、水冷泄爆阀与除氧器通过热水循环泵 (低压泵) 相连接组成的低压强制循环系统进行冷却的运行方式, 这样既达到冷却的目的, 又可将回收的热量作为热力除氧器热源的一部分而充分利用了自身能量。

炉口移动段烟道、固定一段烟道、二段烟道、三段烟及末段烟道的组成是管子隔板式 (膜式壁) , 冷却系统采用自然循环与强制循环相结合的循环方式, 炉口移动段烟道、固定一段烟道因热负荷及表面热强度较大用强制循环冷却方式, 其它段烟道用自然循环冷却方式。当除氧水由锅炉给水泵送至汽包后, 汽包内的水经下降管分别送至各自然循环汽化冷却段-固定烟道2、3、4段, 水在受热管内吸收烟气中的热量形成的汽水混合物经上升管返回汽包, 汽包内的水经高压循环泵送至高压强制循环冷却段-炉口移动段烟道及固定一段烟道, 再经上升管返回汽包, 进行汽水分离之后蒸汽送入蒸汽管网, 水则循环使用。

2 转炉汽化冷却系统出现的问题及危害

2.1 结垢问题

转炉汽化冷却系统结垢后, 会影响汽化冷却系统的正常运转, 具体表现为以下几方面。

2.1.1 蒸汽产能降低, 烟气温度升高

汽化冷却系统受热面结垢后使传热受阻, 蒸汽产量降低, 烟气温度上升, 进而影响后续的烟气净化及转炉煤气回收系统的正常运行。

2.1.2 影响汽化冷却系统寿命

结垢使管壁温度因热阻加大而升高, 承受压力下降, 炉壁发生龟裂、鼓包、甚至炸破。结垢严重时可堵塞冷却壁受热管、水路、继而引发停炉和锅炉爆炸等严重事故。

2.1.3 增加检修费用和热停工时间

结垢严重时转炉汽化冷却系统被迫停工检修, 清理水垢增加了转炉的检修时间和检修费用, 特别是焊烟道时转炉不能拆炉, 必须冒着高温作业, 工人劳动强度加大, 工作环境恶劣, 增加了不安全因素。

2.2 腐蚀问题

腐蚀也是炼钢厂汽化冷却系统发生的常见故障, 腐蚀的发生可引起的设备或部件损坏;检修时间延长、劳动力增加;炼钢系统停产;甚至发生严重的安全事故, 腐蚀所带来的损失是巨大的。

2.2.1 腐蚀产物导致受热管堵塞

汽化冷却系统冷却壁高温侧的外部腐蚀及管内腐蚀的产物会造成受热管内堵塞, 导致由于供水不足而烧损。

2.2.2 点蚀会造成局部穿孔

腐蚀还会造成冷却壁受热管变薄甚至出现点蚀、局部穿孔。

2.3 蒸汽夹带问题

蒸汽夹带指的是蒸汽中夹带了炉水, 它将使蒸汽品质变坏, 蒸汽产量下降。蒸汽夹带的主要危害有以下几点。

2.3.1 造成炉水流失, 浪费资源

蒸汽夹带会造成炉水的流失, 和热量损失, 导致系统能力下降, 补充水增加。

2.3.2 影响蒸汽品质, 形成水击, 威胁安全

蒸汽带水严重, 有可能出现水击, 曾有报道因蒸汽带水造成几百米蒸汽管道从支架脱落的事故, 严重威胁着生产及安全的顺行。

3 转炉汽化冷却系统问题产生的原因及解决方法

3.1 结垢产生的原因及解决方法

转炉汽化冷却系统内部结垢主要是进水品质不好所造成的。我厂转炉汽化冷却系统补水为软化水, 软化站有直径2米的离子交换器8台, 供水量为4000吨/小时～4500吨/小时, 由地下水经过滤器过滤和软化后供给汽化冷却装置, 软化水处理装置工艺流程如图1所示。

由于原水硬度变大, 由2005年的5mmoL/L左右上升为7.3mmoL/L, 冬季承德地区地下水水温偏低, 设备树脂老化, 再生方法操作需要改进等原因造成出水水质硬度不稳定时有偏高, 根据软化设备状况和水质变化周期, 调整了反、正洗的时间和再生液的控制参数, 规范操作人员操作管理和水质的化验监督, 保证了出水的合格率, 使出水水质硬度小于0.03mmol/L, 解决了转炉汽化冷却系统的结垢问题。