炼钢转炉余热锅炉稳定运行分析

李鹏程

宝武集团八钢公司股份炼钢厂 新疆乌鲁木齐 830022

内容摘要：在实际运行中，转炉余热锅炉存在故障率高，烟罩使用寿命短，检修成本高等问题，存在较大安全风险。本文通过对120吨转炉余热锅炉长期运行分析，针对性提出改善余热锅炉寿命的理论依据及相应措施，以实现转炉余热锅炉长寿命稳定运行。

关 键 词：余热锅炉，长寿命运行、强度校核

一、余热锅炉运行原理及结构组成

转炉在冶炼生产过程中，产生大量的高温含尘可燃烟气，为充分回收转炉烟气中的热量、降低烟气温度，每座转炉配套一座转炉余热锅炉系统。该系统装置主要由汽化冷却活动烟罩、移动烟道、固定烟道、强制循环泵、汽包、除氧器、给水泵及热力管道等设备组成。

其原理就是冷却水由强制循环泵从汽包吸水加压送至各冷却烟道，吸收高温烟气热量后汽水混合物返回至汽包进行汽水分离，分离出的蒸汽送至蒸汽蓄热器；补充给水及分离出的水继续循环冷却。

二、影响余热锅炉寿命的因素

通过对120吨转炉余热锅炉长期运行分析，发现影响余热锅炉使用寿命的因素主要有以下几种：1、冷却强度不够导致水冷管过热；2、余热锅炉烟罩烟气冲刷变薄；3、系统运行不稳定等。针对以上问题，我们通过以下分析进行优化改进。

三、转炉余热锅炉系统冷却效果不够影响余热锅炉使用寿命

转炉余热锅炉的冷却效果由以下两方面影响因素，一是检修后系统冲洗不彻底或施工过程中系统污染，导致系统循环不畅。在转炉生产过程中，部分盘管温度高发红，长时间运行会导致过热产生爆管。针对该种状况，要求在对烟罩检修过程中，严格执行冲洗程序。同时在检修后烘炉及冶炼的前三炉，密切观察烟罩运行状态，并对每根盘管进行测温，若发现异常立即停炉检查。另一种影响因素就是系统压力低导致冷却效果不够。运行压力为1MPa时，锅炉饱和温度为179度，压力为1.6MPa时，锅炉饱和温度为200度，压力为2.4MPa时，锅炉饱和温度为220度.因此转炉冶炼过程中，压力越高，锅炉冷却水饱和温度越高，吸热效果越好。长期低压运行，会导致锅炉冷却效果低，影响锅炉使用寿命。转炉冶炼的特性决定了转炉烟气的间断性和剧烈波动性，为防止转炉吹氧冶炼停止时汽包内蒸汽压力下降过快，在汽包的出汽管路上装有自动调节阀，以确保转炉汽化冷却系统的正常工作。通过系统运行安全分析，120吨转炉余热锅炉运行压力选择为2.0-2.4MPa。

四、烟气冲刷导致烟罩内管道变薄影响余热锅炉使用寿命

因余热锅炉烟罩内为对流高温烟气，烟气流速高，且烟气中含有大量石灰石、渣料、球团灰、铁精分等粉尘，长期冲刷烟罩内侧锅炉管道，易导致管壁变薄，产生管壁开裂、爆管等事故。为降低各类事故，可以从两个方面采取措施：一是采用热喷涂技术，根据冲刷速度，定期对烟罩做镍铬基金属涂层，为不影响冷却效果，涂层厚度不大于1mm，每次炉修时实施，特别是移动段，正常使用寿命为两到三年，实施后，耐磨涂层可明显提高管道高温抗氧化性和抗冲蚀，寿命可达到五到八年，效果明显。二是定期对余热锅炉强度检测及校核，根据运行压力，核算最低厚度，接近核算值时，及时更换烟罩或采用喷涂，避免爆管等恶性事故发生。

校核计算时，直管道最高允许计算压力按下式计算

压力=(壁厚*2*钢管材质抗拉强度)/(外径*系数)，

以120吨转炉余热锅炉固定段烟罩为例，计算如下：

锅炉管道为38×4mm，

锅筒计算壁温选择在烟温900度以上的对流烟罩内，其中饱和温度按压力2.4MPa计算，t1=220度，tw=310度，对应20g材质许用应力为111MPa。

20g高压锅炉管压力系数表示方法：

　　压力P<7Mpa 系数S=8 7<钢管压力 P<17.5 系数 S=6 压力 P>17.5 系数 S=4

因此S=8

计算：P=(111×2×4) /(38×8)=2.92 MPa。

反之，运行压力为2.4MPa时，极限厚度通过计算为2.9mm

五、结论

通过分析，采用合适的系统压力并稳定运行，定期进行锅炉管道壁厚检测，定期进行热喷涂技术，能够明显提高余热锅炉烟罩使用寿命，节约了采购及检修成本，减少了爆管等恶性事故发生，从而达到安全稳定运行目的。

参考文献：

1、《转炉烟罩冷却水管失效机理及新型防护涂层研》 陈江涛

2、《GBT 9222-2008 水管锅炉受压元件强度计算》