转炉烟道汽化冷却系统及活动烟罩改造设计

马钢三钢厂现有 2 座公称容量 _1 K 的氧气顶 吹转炉，每座转炉分别设置了水冷活动烟罩和汽化 冷却系统。转炉汽化冷却系统由炉口烟道、 斜烟道、 后烟道、 汽包及汽水管路等构成。 2 套汽化冷却系统 共用 7 台蓄热器、 软水箱及 0 给水泵。炉口烟道、 斜 烟道、后烟道均为自然循环汽化冷却，系统设计压 力为 7] 8 #-R。由每座转炉汽化冷却汽包出来的蒸 汽经蓄热器调压后向厂区管网供汽，供汽压力为 活动烟罩以及设在炉口烟道上的氧 1] : ‘ 1] " #-R。 枪口、副料口均采用半净化水冷却，水压约为 1] 2 #-R。以上设备及系统于 01 世纪 :1 代末设计并投 入运行。自投产以来汽化冷却系统运行状况基本良 好，炉口烟道平均两个炉役期更换一次，斜烟道及 后烟道平均三个炉役期更换一次。而转炉的活动烟 罩使用状况不太理想。活动烟罩原设计采用方型横 管密排管式， 由于热胀冷缩、 高温烘烤， 方管纵向焊 缝很容易开裂泄漏，一般使用二三个月就要进行更 换。活动烟罩的升降是通过一套滑轮机构实现的， 由于设计结构不合理， 经常发生卡罩现象。此外， 原 设计转炉的公称容量为 _1 K，实际生产中最大铁水 装入量扩大到 :1 K，同时炼钢工艺采用了溅渣护炉
便于安装就位。 （ ;）炉口烟道上的氧枪口和副ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ口磨损比较严 重， 更换频繁。为便于更换， 设计考虑在这两个部位 分别加上底座，底座焊接在烟道上，水冷氧枪口和 副料口通过螺栓固定在底座上。 （ 4）排污管。炉口烟道下联箱低点接排污管有 困难，设计采用排污管由下联箱底部伸入进水管， 然后从进水管侧面弯出的方式， 见图 2。 这种方式很 好地解决了上述问题。
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改造内容
根据与日方的多次交流， 结合 7a转炉炉役大修
期间进行改造。即将原有活动烟罩、 炉口烟道、 斜烟 道及后烟道全部拆除后更新，汽包、蓄热器及给水 系统仍保留，仅作局部改造。新建活动烟罩和炉口
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烟道 （ 包括氧枪口、 副料口） 由日方提供， 斜烟道及 后烟道由中方设计制作。 炉口烟道采用强制循环汽 化冷却，斜烟道及后烟道仍采用自然循环汽化冷 却。活动烟罩和氧枪口、 副料口仍采用半净化水冷 却 04 5 基本设计参数 炉气处理方式采用未燃法， 炉口燃烧率为 516 炉口烟气温度： 5 !71 8 最大炉气量： 29 111 :2 ; < 炉气成分： ,.： 3=6 ；,.0 ： 516 ；.0 ： 14 76 ；>0 ： 24 76 2 炉气含尘量： 501 ? ; : 末段烟道出口烟气温度： "71 8 汽化冷却系统最高设计压力为 54 = #-@，常用 设计压力为 54 2 #-@。 04 0 设计采用的新技术和新工艺 04 04 5 活动烟罩结构 本次日方提供的活动烟罩采用半净化水冷 却。活动烟罩共有 531 根受热管 （ A234 5B7 无缝钢 管） 。 受热管为直立的管子隔板式结构， 烟罩下联箱 直径为 C 2311 ::， 上联箱直径为 C 0301 ::， 高为 其断面图如图 5 所示。降罩后与转炉炉 5 713 ::， 与炉口烟道的径向 口上沿的垂直间隙为 ="4 7 ::， 间隙为 754 7 ::。 活动烟罩升降时与炉口烟道之间 的密封采用水封。 活动烟罩及其外护板在现场组装 完毕， 然后再将耐火材料喷涂好后进行整体吊装。
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冷却系统改造设计中采用的先进技术。 【 关键词 】.* 系统； 活动烟罩； 汽化冷却 【 中图分类号 】%5002 【 文献标识码 】6 【 文章编号 】7118 9 8:8! ; 0112 < 1! 9 11!" 9 1!
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图1
加强箍
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经验教训
在汽化冷却管路安装过程中，焊渣、铁屑等杂
（ 5）水封罩采用双层钢板结构。水封罩采用双 层钢板， 内部通有冷却水。另外， 水封罩不直接焊在 炉口烟道上，而是通过螺栓连接在密封板上，这样
物落入炉口烟道的下联箱，在试运行时炉口烟道受 热管进口处直径为 = 下转第 !! 页 >
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图5
活动烟罩结构及安装图
04 04 0 活动烟罩技术特点 （ 5）活动烟罩采用的水路是分组上升，分组下
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烟道的倾斜角度为 5"6，在炉口烟道上设有氧枪口 和副料口。 07 07 2 炉口烟道技术特点 （ 8）大阻力配水措施。炉口烟道的各受热管沿 烟道圆周长短不一，各管沿程阻力不均衡，造成水 流分配不均匀。为解决这个矛盾，采取大阻力配水 措施，即在各受热管内设置直径为 9 4 :: 的节流 孔，使局部阻力远大于沿程磨擦阻力，从而减小了 受热管长度对阻力的影响。由于阻力增大，为保证 各管有良好的水循环， 炉口烟道段采用强制循环。 （ 0）炉口烟道与上联箱和下联箱连接的受热管 制作成 ( 型，使上、下联箱避开火焰和高温烟气冲 刷。 （ 不设配水联箱及汇集联箱。上、 下联箱不设 1） 配水联箱及汇集联箱，分别设有两根进水管、两根 出水管。 （ 不锈钢旋流板。炉口烟道为倾斜布置， 倾斜 2） 的受热管内的汽水混合物容易分层。水侧朝向火焰 区的管子一般较安全，但汽侧朝向火焰区的管子极 易因传热恶化导致爆管， 因此， 在这部分管子内 （ 即 炉口烟道下半部分受热管）设有不锈钢旋流板，有 效改善了这部分管子的传热状况和管内汽水两相 流动状况。 （ 加强箍。烟道应具有足够的刚度， 使其在制 !） 造、运输、安装及使用过程中保持一定的结构形状 不产生变形， 所以， 在烟道圆周方向设置加强箍。国 内一般设计成加强箍与烟道外壁满焊，由于受热管 热胀冷缩，往往会造成受热管被挤坏或拉坏。本次 设计采用图 1 结构，筋板与受热管焊接，而筋板通 过螺栓与加强圈连接，筋板上的螺栓孔为长形孔， 效地避免了上述情况的发生。
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转炉烟道汽化冷却系统及活动烟罩改造设计
王月玲， 沈正金
（ 马鞍山钢铁股份公司设计院 4 安徽马鞍山 0!2111 ）
【 摘
要】 介绍了马钢公司由日本引进的氧气顶吹转炉气体回收系统 （ 简称 .* 系统 ） 中活动烟罩及汽化
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概述
工艺， 在冶炼过程中转炉炉口喷溅、 结渣现象严重， 造成活动烟罩不能顺利升降，以致于活动烟罩长期 以来一直升罩运行，严重影响了转炉煤气回收的质 量。 733: 年 : 月以来，0a 、2a转炉的活动烟罩先后 进行了改造。原先的方型横管密排管式结构改为直 立的管子隔板式结构。新烟罩投入运行后，使用情 况良好， 平均能够使用一个炉役期， 约 7" 111 炉。 但 是活动烟罩的提升机构没有改造，因而其升降问题 仍然没有得到解决。 7a转炉的 “ .* 系统”; .* 系统是氧气顶吹转炉 气体回收系统即 MWTE@D OMDS@LK@L ERP L@OMS@LT PTPK@Q 的简称 < 中的部分设备是由日本国 =$b. 机构赠送 的。 该项目系日本国 =$b. 机构援华项目样板工程 之一， 工程于 0117 年 " 月底竣工投产以来， 运行情 况良好。本文就 .* 系统中日方提供的转炉活动烟 罩及汽化冷却系统中的先进技术作一介绍。
5 —密封板， 0、 ! —外护板及耐火材料， 2 —吊耳， 7 —水封罩， = —上联箱， 9 —受热管， 3 —水封槽， " —水封槽进水管， 出水管， 51 —清渣口， 55 —进、 50 —下联箱
气通过开孔向上散发，使 57 : 平台上方环境得到 净化。 04 04 2 炉口烟道结构 炉 口 烟 道 直 径 为 C0511::， 由 520 根 受热管采用管子隔板式结 A234 5B7 无缝钢管围成。 构， 隔板宽度为 024 7 ::、 厚度为 = ::。 0=4 " ::，
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分别只有一个进、 降， 如图 0 所示。采用这种结构， 出水口， 减少了烟罩的进出水管， 结构更趋简单、 合 理。
图0
活动烟罩受热管水路示意图
（ 水封槽连续进水， 共有 50 根进水管切向进 0） 入水封槽， 使槽内水流不断旋转， 灰渣不致沉积下， 然后水通过溢流口排出。 水封槽底部设有排污管及 排污阀门， 定期可以进行排污。 （ ） 活动烟罩外面设置外护板，并在外护板上 2 喷涂耐火材料， 延长了烟罩的使用寿命。根据日方 建议，耐火材料采用大连派力固公司的产品，该公 司是一家日本独资企业。 耐火材料自投产以来没有 出现过脱落和损坏现象。 （ 活动烟罩升降装置。活动烟罩的升降废除 !） 了原先复杂笨重的滑轮机构， 在烟罩的四周分别设 置四组升降油缸带动烟罩上下运动。 在油缸的油系 统中安装了限位装置，保证四个油缸同时运动，从 而使烟罩能够平稳升降。 （ 活动烟罩的上下行程增大。活动烟罩的上 7） 下行程由原设计 711 :: 增大到 971 ::， 便于兑铁 水、 加废钢以及炼钢工人观察炉况。 （ 活动烟罩进出水管路旋转接头。为了在冶 =） 炼过程中保证活动烟罩能够顺利升降， 在进出水管 路上分别安装了一组旋转接头，效果良好，使用至 今从未发生过泄漏。 （ 加装氮封装置。活动烟罩的进出水管在穿 9） 转炉上方的密封板 （ 与转炉上方 57 : 平台相连的 密封板）上开孔处加装氮封装置，这样可以阻止烟
图2
排污管
07 07 ! 其他方面 （ 8）软水加热。给水除氧是防止给水管道、汽 包、蒸发受热面及蒸汽管道产生氧腐蚀。为此在软 水箱中通入蒸汽使软水温度提高到 5" < ，可以除 去给水中部分游离氧。同时也提高了整个汽化冷却 系统的热效率。 （ 0）增加连续排污。为了防止受热面金属结垢 和腐蚀，增加了汽包表面连续排污。根据炉水碱度 调节排污量大小。 （ 设置防爆门。在斜烟道顶部设置防爆门， 以 1） 防止烟气在烟道内发生爆炸， 破坏烟道。 （ ） 2 汽化冷却烟道支吊架设计。在炉口烟道下 部设置固定支座。在后烟道上设置滑动支架。在烟 道受热膨胀时，由下向上膨胀，其膨胀量由设置在 炉口烟道与斜烟道之间以及后烟道与净化系统之 间的膨胀器吸收。另外， 在炉口烟道、 斜烟道上还设 置了弹簧吊架。为确保整个烟道沿设计的热膨胀路 径位移， 在斜烟道上设置了导向装置。 （ !）计算机控制。汽化冷却系统采用了给水自 动调节系统、汽包出口压力自动调节系统。全部热 工检测及自动控制均采用计算机控制。