全汽化转炉余热锅炉活动烟罩的设计探讨阿尔山

全汽化转炉余热锅炉活动烟罩的设计探讨

全汽化转炉余热锅炉活动烟罩的设计探讨 2011年12月09日 来源： DISCUSSION ON DESIGN OF MOVING PETTICOAT PIPE OFWASTE HEAT BOILER IN WHOLE VAPORIZATION CONVERTERCao Shenghua(Wuhan Iron and Steel Design and Research Institute)Abstract：The paper begins with analysis of the causes which affect service life of petticoat pipe in converter waste heat boiler furnace mouth,by combining with engineering cases,demonstrates theoretically and practically that moving petticoat pipe using forced circulation way can raise service life of converter waste heat boiler and guarantee more effective operation.A new type of moving petticoat pipe structure and petticoat pipe seal which fit for forced circulation way is introduced.A kind of flexible fastening of moving petticoat pipe is also recommended.Keywords：converter waste heat boiler moving petticoat pipe design1　前言　　转炉余热锅炉的运行工况随转炉的冶炼工艺而周期性、急剧地变化。当转炉吹炼时，大量的高温烟气流过余热锅炉，余热锅炉的热负荷急剧增加；当吹炼停止时，余热锅炉的热负荷急剧减小。这种热负荷波动周期约30min(相当于转炉冶炼周期)，恶劣的运行条件必然对余热锅炉的使用寿命产生影响。目前，转炉余热锅炉的使用寿命很短，上段冷却烟道的平均寿命为6年左右，下段冷却烟道的寿命为2～3年，炉口活动烟罩的运行条件更加恶劣，寿命只有1年左右。寿命期内事故率也很高，须经常检修，既影响钢产量，又影响运行安全。因此，转炉余热锅炉特别是炉口段烟罩的设计至关重要，它直接影响转炉的正常生产，必须引起重视。　　下面仅就炉口活动烟罩的设计谈谈个人看法。2　影响炉口部分烟罩寿命的原因　　(1)辐射受热面吸热量大且热负荷频繁而急剧的变化引起的氧化和交变热应力。由于转炉冶炼工艺操作的周期性，吹炼时，热负荷增大，管壁温度升高，停吹时，热负荷减小，管壁温度随之降低，使受热管产生周期性的热交变应力，极易造成热疲劳破坏。在冷却管上会出现横向裂纹，直至破裂，发生蒸汽泄漏。因此工作寿命不长。　　(2)水循环不良引起的局部过热损坏。大部分烟罩采用自然循环，烟罩区域较上部烟道的烟气温度更高，热负荷更大，武钢一炼钢主烟道段和尾部烟道段的理论计算平均表面热强度＜95kW/m2，固定烟罩段的平均表面热强度已达251kW/m2，而活动烟罩段的平均表面热强度高达352kW/m2。在吹炼期前3分钟，转炉的烟气量由零猛增到最大，导致自然循环的水流动产生脉冲变化，吹炼初期水循环尚未形成，热负荷的猛增容易使受热管中的水由核态沸腾转变为膜态沸腾，形成汽膜阻隔。同时烟罩内热偏差较上部烟道更大，加上挂渣的影响，下部烟罩各受热管间吸热更不均匀。烟罩区域热负荷的这些特点，使循环停滞或倒流，传热恶化，引起管壁温度急剧升高，当壁温超过管材所容许的极限温度时，受热管烧坏。　　(3)喷溅结渣的影响。冶炼过程中的喷溅在炉口部分的冷却设备上大量结渣，结渣区域传热不良，造成受热管受热不均以至局部过热损坏；清渣时造成受热管机械损伤，甚至使受热管被拉裂。　　(4)系统压力波动的影响。当炉口部分的冷却设备与锅筒组成自然循环系统时，由于锅筒稳压系统运行不正常造成汽化系统的频繁波动，内压应力的不断变化而引起的疲劳破坏，同时系统压力波动太大也影响水循环特性。　　(5)水质影响。虽然采用软水，由于水质管理不善，加之烟罩受热管底部排污较困难，当热负荷很高时，受热管内壁也会结垢，使管子传热效果大大降低，造成超温破坏。　　(6)炉尘对受热管的磨损。炉气中含有大量的氧化铁粉尘，炉气在烟罩中流动时，粉尘与受热面管子产生摩擦而使受热管磨损。磨损程度与烟气流速有关，国外一般将烟气流速控制在20～25m/s范围内。　　(7)制造工艺的影响。在烟罩制造过程中，未严格按照锅炉的有关制造技术条件和规程进行制造，质量较差，特别是管子与隔板间的大量焊缝均采用手工焊接，不易保证焊接质量。3　全汽化转炉余热锅炉的活动烟罩宜采用强制循环方式　　谈到循环方式，有必要回顾一下我国转炉余热锅炉的发展历史。　　最初，由于对转炉余热锅炉的特点认识不足只是在上部烟道采用汽化冷却，而且多为强制循环。炉口段的烟罩基本上为开式水冷，水质为未经软化处理的工业水，烟罩采用矩形断面的管子弯制成环形后焊接而成。由于结构不合理，冷却效果不好，其寿命很短。　　后来，某厂转炉强制循环余热锅炉在一次停电事故中，循环水泵虽然停转，却发现原设计为强制循环系统的烟道还能正常运行。此后，烟道就一直采用自然循环，因而自然循环烟道在我国得到了推广。所有新建的转炉余热锅炉基本上都为自然循环，并推广至下部烟罩也采

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