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浅谈汽化冷却烟道制作与使用

作者：梁丰鹏

来源：《中国科技博览》2012年第32期

[摘要]：介绍了津西转炉烟道的制作过程，汽化冷却烟道运行机理；以及转炉烟道在津西炼钢厂使用过程中出现过的问题以及改进措施。目的在于延长烟道的使用寿命，减少工人的劳动强度，为转炉的高效、高强度生产创造条件。

[关键词]：汽化冷却烟道 制作 应力时效 烟道冷却水质指标 水质跟踪监测 汽包 气水分离 过烧 烟道排污 除氧器 转炉扩容 习惯性违章 生产组织模式 尊重科学

中图分类号：C970 文献标识码：C 文章编号：1009-914X（2012）32- 0401 -01 河北津西钢铁集团股份有限公司现有三个炼钢厂转炉8座。分别是炼钢一厂40T转炉两座、50T转炉两座：炼钢二厂100T转炉两座；万通炼钢厂50T转炉两座，年产钢800万吨。由于超负荷生产及转炉烟道维护不当，引起汽化冷却烟道出现的问题一直是制约生产的一个难题，严重制约炼钢生产。 一、汽化冷却烟道的制作情况

津西转炉汽化冷却烟道均由长期合作单位-迁安首钢设备结构有限公司制作。迁安首钢设备结构有限公司是首钢下属国有大型机械加工企业，是华北地区最大的综合性设备结构加工企业。曹妃甸首钢京唐300T转炉烟道、首钢迁钢210T转炉烟道均由该公司设计制作。津西炼钢二厂5#转炉5-7段烟道2005年3月份使用至今长达6年时间，烟道状况良好。该公司采购的20G耐热锅炉管由上海宝钢、天津大无缝生产，质量优良。烟道焊接工艺、热处理退火、烟道试水打压试验、检测手段等齐全。唯一不足之处，烟道加工周期较长，勉强维持供应津西公司转炉大修使用。致使烟道几乎没有应力时效时间，造成个别锅炉管在使用几天后，因受热应力释放变形及焊口炸裂等。 二、汽化冷却烟道运行机理

汽化冷却烟道的实质是余热锅炉，其运行机理遵循锅炉原理，所不同的是，锅炉是连续作业，而汽化冷却烟道是间歇式作业。因为转炉冶炼一炉钢需要25min，其中吹炼时间为13min，该过程存在热交换，其余过程则不存在热交换。吹炼过程随着吹炼初、中、后期热负荷发生交替性变化，因此，汽化冷却烟道在运行和维护上要比锅炉复杂，使用寿命要比锅炉短得多。

如图1所示，在一定压力下，水的循环取决于上升管及下降管的阻力，水循环的动力来自上升管与下降管中水的密度差。

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在一定范围内，表现为高压力循环上升阻力小，蒸汽体积减小，水被汽隔绝的几率减小，有利于烟道寿命的延长。

由于超过1300℃的高温烟气对锅炉管内壁的烘烤，汽泡沿管的内壁形成，靠水的流速将其带走，如果水循环不畅或上升管阻力大，水流不能很好地将汽泡带走，汽泡长大上浮，则汽泡所附着的管壁出现干烧，汽泡上升后，补充上的水对其又是一个激冷，由此产生热负荷冲击，锅炉管热疲劳损坏，产生环状裂纹。

汽包的作用在于汽水分离和对烟道提供水源，影响汽水乡离的三个因素分别为分离空间、蒸汽负荷、压力。

三、目前津西汽化冷却烟道使用状况及出现过的问题

津西40T、50T转炉烟道按照转炉炉役周期一年全部更换一次。100T转炉烟道1-4段一年更换一次，5-7段使用状况较好，一般使用寿命在5年左右。但普遍出现的问题就是在烟道1段即炉口段，由于距离转炉最近，受到超过1300度的高温烟气对锅炉管内壁的烘烤以及烟道粘钢的影响，一般使用3-4个月后出现漏水现象。工人需钻到烟道里面焊接，由于烟道内壁上可能有粘钢，存在严重的安全隐患。另外烟道内温度很高，工作条件十分恶劣。增加了工人劳动强度，严重影响炼钢生产。目前津西汽化冷却烟道使用过程中存在以下问题。 1.汽化冷却烟道冷却用水水质没有跟踪监测，没有水 质指标，化验数据不完整。 津西对汽化冷却烟道冷却水只化验水的硬度，没有水的PH值、总碱度、溶解氧等水质指标化验。而且化验的是泵站软水池软水硬度，不化验汽包软水硬度，不准确。津西由于对炼钢厂附属动力车间不重视，工人多为老弱病残，工人素质低、待遇低。化验数据可信度差，水质很难达标。出现过软水量不够，用炼钢净环水补充软水池的现象。也出现过2003年由于岗位工责任心不强致使烟道断水，将烟道烧红。又强行补水，致使整个烟道1段报废的事故。 2.部分转炉无除氧器

除氧器可除去软水中的氧气，降低软水中氧气含量，使烟道管氧化腐蚀降低到最小，延长烟道使用寿命。津西炼钢一厂四座转炉均无除氧器。 3.由于没有水质监测作指导，烟道盲目排污损坏烟道

津西转炉烟道排污每班排一次，但排污操作没有依据，且排污次数及排污量过大，造成烟道温差过大。个别转炉烟道的排污位置设在下降管上，不能起到排污效果，只能起到泄水作用。往往适得其反，给烟道造成损害。 4.汽包维护不到位，且汽包运行压力较低

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所谓汽包即锅筒装置，是整个余热锅炉（即整个汽化冷却烟道系统）中核心设备。主要起汽水分离作用。不对其进行定期拆检、维护。汽包汽水分离板脱落后致使烟道汽水分离不好，导致烟道冷却不好而损坏。且汽包运行压力较低，压差较大。 5.转炉扩容的影响

转炉不断扩容改造，25T转炉扩容至40T、80T扩容至100T。转炉出钢量不断加大，冶炼时产生热量增多，相应的烟道直径、汽包容积没有改变。致使汽化冷却烟道冷却不足，导致烟道损坏。

6.习惯性违章作业

习惯性违章是导致汽化冷却烟道寿命低非常重要的一个原因。为提高产量，缩短检修时间。处理烟道粘渣时对汽包进行换冷水违章作业，很容易造成烟道过烧。2011年3月津西炼钢一厂4#转炉为处理烟道粘渣，对汽包进行违章换冷水。致使烟道Ⅰ段粘渣处锅炉管出现数十道横裂纹呈竹节状，造成烟道过烧、报废。还有的处理烟道粘渣，用氧气管烧致使烟道损坏。

7、 津西生产组织模式存在问题

津西生产组织模式还停留在小作坊式的盲目抢产模式。盲目追求高产是以损害设备为代价的，只知道使用设备而不对其进行维护与保养，所有生产线都在超负荷运转。如不改变这一现状，提高烟道使用寿命，那就是空谈。 四、改进措施

1、提高对炼钢附属动力车间的重视，提高工人素质，改善待遇。

2、细化汽化系统操作规程，完善汽化系统锅炉水监测，制定锅炉水水质标准，要用5个以上的指标管理水质。

3、用水质监测数据来指导系统排污。

4、汽包的定期拆检维护，汽包运行压力根据设计数据作调整。 5、完善供水系统对氧的监测，增设除氧器。 6、杜绝习惯性违章作业。