转炉汽化冷却烟道烟罩的改造设计

转炉汽化冷却烟道烟罩的改造设计
刘　凯　沈惟桥　陈宝堂(莱钢股份有限公司炼钢厂)　
徐光杰
(莱钢集团公司机动设备处)
摘　要　从分析影响转炉汽化冷却烟道、活动烟罩寿命的原因及烟罩水封积渣等着手,结合工程实际从理论和时间上论证了改变水循环方式的优越性,通过加大水封行程,能更好地从系统和结构上采取有效措施,提高转炉余热锅炉的寿命,使其运行更有保障。

关键词　活动烟罩　余热锅炉　煤气回收
IMPR OVING DESIGN OF VAPORIZING COOL ING FL UE AN D
COVER OF CONVERTER
Liu K ai　Shen Weiqiao　Chen Baotang
(Steel2making Plant of Laiwu Iron and Steel Co1,Ltd1)
Xu Guangjie
(Laiwu Iron and Steel Co1,Ltd1)
Abstract　The paper analyzed reasons that influenced the service life of va porizing cooling flue and mov2 able cover,and sediment in water bosh,by combining practices in engineering,demonstrated the supe2 riority of improving water circulation from theory and time.By raising water bosh efficiency,effective measures could be taken systematically and structurally to raise the service life of waste heat boiler in con2 verter,and ensure its run.
K eyw ords　movable cover　waste heat boiler　gas recovery
1　前言
转炉余热锅炉不仅用来回收煤气、蒸汽和烟尘,而且它与转炉的生产过程直接连锁,作为转炉炼钢工艺的一部分直接参与炼钢生产。

所以转炉余热锅炉在炼钢厂占有十分重要的地位。

转炉余热锅炉的运行工况随转炉的冶炼工艺操作而周期性、急剧地变化。

当转炉吹炼时,大量的高温烟气穿过余热锅炉,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。

这种热负荷的波动十分频繁(相当于转炉周期)。

由于运行工况的不断变化,必然对余热锅炉的使用寿命产生影响。

改造前转炉汽化冷却烟道的使用寿命很短,活动烟罩的平均使用寿命为4～6个月,炉口段及斜一段烟道的寿命为6～8个月,每次检修均需要2小时。

寿命期内事故率高,需经常检修,既影响钢产量又影响运行安全。

因此延长转炉汽化冷却烟道寿命及控制、降低寿命期内的事故率至关重要,必须引起高度重视。

2　设计思路
211　现状分析
(1)炉口段设计缺陷:配水不均匀,水动力不足,上升管、下降管、受热管阻力增大,上升管、下降管易产生水击现象,水循环不畅通,冷却效果差,造成受热管因水量不足与不
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均而局部过热,过早产生热应力疲劳破坏。

(2)加强筋板、法兰与钢管焊接限制了热膨胀量的释放。

虽然加强筋板使烟道的整体结构有所提高,同时也使烟道的径向位移与变形受到约束,使烟道的径向热膨胀量无法得到释放。

由于烟道钢性强,在受热膨胀时,受热管、分配管、汇集联箱、联箱等与其相连接的钢板件膨胀程度相差很大,热应力大而不均,最终导致钢管被撕裂漏水,大大降低了烟道的使用寿命。

(3)氧枪口与下料流槽为联箱结构,氧枪不可避免粘渣,极易磨漏氧枪口联箱围管。

氧枪口与下料流槽为联箱结构,下料流槽处易挂渣悬料,影响炼钢。

(4)烟道受热管与隔板间采用单面焊缝,隔板的热传导不良,冷却效果不好,使隔板过早出现热应力疲劳损坏,拉裂漏水。

(5)由于炉口段烟道与活动烟罩水封内侧板间隙太大,转炉喷溅时会使钢渣掉入水封,水封内积渣严重,活动烟罩升降受阻,导致烟罩升降时拉坏烟罩提升机构的导向轮、钢丝绳及减速机基础等,影响正常冶炼。

(6)水封行程短,炉口稍有积渣,就会磨到下联箱围管,频繁摇炉,造成活动烟罩下联箱围管磨漏,同时也不能满足煤气回收的要求。

212　烟道结构改造后的主要优点
(1)炉口段和斜一段改为整体结构,进水分配由原来的三次分配改为四次分配,炉口段下联箱改为上翻结构,进水分配联箱不直接受火焰的烘烤,总进水管由原来的两路进水改四路进水,每根受热管的进水量得到充足配额,从而保证了受热管的最佳冷却效果,改善了水动力不足,可防止热应力疲劳破坏的过早出现,提高了烟道的使用寿命。

(2)新结构烟道炉口段采用加强箍固定,支吊点不直接与受热管焊接;活动烟罩吊耳采用抱箍形式,不直接与围管焊接,钢管在热胀冷缩时均处于自由状态,热应力从根本上得到了消除,避免了钢管被撕裂而漏水现象的发生。

(3)氧枪口改大,上联箱直径由原来的425mm改为450mm,内加衬板,结构形式为侵入式,斜一烟道氧枪口相应加大,采用叠管结构,不会因氧枪粘渣而磨漏氧枪口下联箱围管。

1号炉和3号炉氧枪口改为喇叭口形式,更不易积渣和磨漏联箱。

(4)下料溜槽内筒体采用加厚耐磨钢板,侵入式结构,防止粘渣悬料而影响正常冶炼。

活动烟罩下联箱加大,管壁加厚( 108×10),与加大后的炉口水箱相对应,起到了较好的烟尘收集作用。

斜一上联箱及附近受热管改为外翻结构,不直接受到火焰的烘烤而使上联箱围管撕裂。

(5)烟罩水封行程加大,水封内侧板与炉口段进水分配围管间隙由原来30mm缩小到1015mm,不会使大块积渣(钢渣)喷溅到水封内,而且水封进水采用切向进水,定期排污,可有效地防止水封槽内杂物沉积。

烟道整体退火,制造焊接时产生的热应力得到消除。

(6)通过对汽化冷却烟道系统改造,改善了水动力不足,保证了受热管的最佳冷却效果,烟道内的积渣在冶炼过程中随时脱落,彻底解决了粘渣难题。

为此操作工不再用氧气打烟道积渣,大大提高了烟道的使用寿命,同时降低了能源消耗,除尘效果也得到了明显的改善。

(7)烟道一年内不漏水,解决了烟道经常漏水问题,保证了安全生产,烟道内不结渣,除尘效果良好,为创清洁工厂创造了必要条件。

3　效益分析
改造后烟道一年内不漏水,水封内不积渣,烟道内不积渣。

改造前因烟道结构不合理,烟道经常漏水,平均每月要停炉焊补两
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①物料结构:膨胀石墨复合材料的料面为灰白色,料层剖面为胶状蜂窝体。

碳化稻壳的料面为白色,料层剖面为松散体。

②物料的膨胀性:在炼钢翻铁时,通过简易工具标定盛有两种保温材料的铁水罐,测得石墨复合材料料层比碳化稻壳的料层约厚10～20mm。

③物料的铺展性:试验时可观察到,出铁后向罐内分别投入等量的两种保温材料,石墨复合材料的铺展性好于碳化稻壳,铁水通过动荡后,石墨复合材料的料面分布均匀,铺展面可达100%。

而碳化稻壳料层凸凹不平,铺展面达60%～70%。

④保温材料的熔渣性:铁水罐加保温材料保温,可防止罐口铁水面结块、凝盖。

通过炼钢翻铁观察,加膨胀石墨复合保温材料的罐,铁水面无任何残铁、残渣块。

加碳化稻壳的罐,铁水面略见残铁、残渣块,空白重罐翻铁时有大量的残铁、残渣块涌出,说明罐口铁水面有残铁、残渣层,厚约80～100mm。

同时由于料层中碳氧反应放热,膨胀石墨复合保温材料还有熔化残铁、残渣和防止结盖的性能。

(2)温降差
使用膨胀石墨复合保温材料的铁水罐平均降温速度为0149℃/min,使用碳化稻壳保温材料的铁水罐平均降温速度为0167℃/min,空白罐平均降温速度为0183℃/min。

所以膨胀石墨复合保温材料比碳化稻壳保温材料少降0118℃/min,比空白罐少降0134℃/min。

(3)保温料的销售价格
目前,稻壳棒保温材料售价900元/t,碳化稻壳保温材料售价1200元/t,膨胀石墨复合保温料价格可定在900元/t。

5　结论
(1)通过实验研究,开发出了页岩、火山灰和高炉渣两系列膨胀石墨复合保温材料,其中页岩、火山灰系列在铺展性、膨胀性和隔热性等方面表现优异。

(2)工业实验表明,膨胀石墨复合保温材料具有优良的保温性能和熔渣性能,降温速度比碳化稻壳保温材料低0118℃/min,比空白罐低0134℃/min。

(3)膨胀石墨复合保温材料原料来源广、成本低、生产工艺简单,是良好的铁水保温材料。

参考文献
1　樊邦棠1一种新颖工程材料———膨胀石墨1化学通报, 1987,10
2　谢有赞1炭石墨材料工艺1长沙:湖南大学出版社, 1988
(收稿日期:2001年5月)　罗文泉　编辑
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次,每次焊补时间需要3h,同时水封内积渣严重,平均每月要清理4次,每次清理需要3h。

据此计算,改造后一年可多炼钢5167万t;节省设备费用88188万元;可使煤气回收正常,多回收转炉煤气多回收蒸汽。

2000年11月,2号转炉烟道改造实施后,至今完好如新,水封不积渣,烟道内不结渣,除尘效果良好,同时降低了职工劳动强度,提高了转炉利用系数,增加转炉煤气回收量和蒸汽回收量。

(1)节省设备费
根据改造后烟道状态保守计算,它至少需两年才要更换,而原烟道的更换周期为一年,每年节省设备费88188万元。

(2)检修影响钢产量
减少清渣和焊烟道时间,每年可多产钢5167万t,从而减少固定费用17011万元。

(3)由于钢产量增加,每年可多产转炉煤气300万m3价值45万元;多产蒸汽0154万t,价值2413万元。

以上三项每年合计净收益328128万元。

(收稿日期:2001年4月)
张长保　编辑
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