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120t转炉活动烟罩使用寿命的探讨
发布日期:2014-09-11    
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120t转炉活动烟罩使用寿命的探讨
党旭波,薛生莲,王军,王松
(qy8com千亿汉中钢铁有限责任公司,陕西 勉县 724200)
摘要:本文重点介绍了转炉正常冶炼过程中对转炉汽化冷却烟道中活动烟罩使用寿命的影响因素及控制措施,有利于提高转炉活动烟罩的使用寿命。
关键词:转炉;活动烟罩;寿命;措施
概述
    qy8com千亿汉中钢铁有限责任公司炼钢厂目前有2座120t顶底复吹转炉,采用干法除尘技术(LT法)。转炉冶炼所产生烟气通过汽化冷却烟道经过蒸发冷却器、电除尘器除尘达标后排放烟气。在转炉生产过程中多种因素直接影响转炉汽化冷却烟道的使用寿命,特别是高低温烟气变化以及各种合金粉尘、烟尘冲刷等,会缩短使用寿命,为了确保生产的持续稳定进行,如何提高活动烟罩的使用寿命是研究的重点。
1  转炉活动烟罩介绍
    转炉活动烟罩又称活动罩裙或升降烟罩,它的主要作用就是用于配合转炉固定烟罩更好的捕集、输导转炉冶炼过程中产生的高温烟气,同时在转炉吹炼过程中下降到合适位置减少与炉口的距离,防止外部空气侵入影响煤气回收质量,控制炉口微正压防止烟气外逸恶化作业现场环境。
    (1)活动烟罩工作状态,转炉在冶炼前需要加废钢、兑铁水,冶炼过程中需要倒炉测温、取样,冶炼结束后需要倒渣、出钢、溅渣护炉,在这样的情况下,为确保煤气回收质量,活动烟罩要求必须可以自由上升,与转炉倾动角度连锁控制;当冶炼时,活动烟罩又可以自由下降,阻止空气进入影响煤气回收质量,下降时活动烟罩要与转炉炉口保持100mm左右间隙,以免与炉口喷溅出的钢渣粘结在一起,损坏活动烟罩。
    (2)活动烟罩采用水冷(汽化冷却)结构形式,主要由水冷壁、进出口集联箱构成。活动烟罩进水分配要求均匀,循环水不能汽化。为使每根受热管流量分配均匀,在受热管入口处需装节流装置。
    (3)活动烟罩工作流程:在活动烟罩进出口设置有柔性升降装置,冷却水由进水口柔性升降装置进入进口集联箱,通过活动烟罩节流装置均匀分配给各冷却水管,然后通过出口集联箱汇集后引出。如此循环,使得活动烟罩得到充分的冷却。
2  影响活动烟罩寿命的原因分析
    (1)转炉冶炼过程中产生高温烟气,其温度最高可达1800℃,并且含有硫及其化合物、高温水蒸气、高温渣、石灰、萤石等大量粉尘。因此,受热面承受着固体物料和高温烟气的冲刷,酸性气体的腐蚀以及高温水蒸气的氧化。溅出的高温炉渣易吹溅到受热面形成高温侵蚀渣,高温烟气中水蒸气、S02、S03、含氟气体等含量较高时会对烟罩发生严重的腐蚀。
    (2)活动烟罩长期在恶劣环境下工作,特别是其受热面承受着酸性腐蚀、高温氧化和冲蚀磨损,极易在水冷管上产生大量热疲劳裂纹、麻点、穿孔漏水,影响转炉的生产效率。
    (3)冷却水温差对活动烟罩的影响。烟罩管子内侧水冷与外侧受火焰作用造成管横断面上温差大,使水管内外壁表面的热膨胀不一致,相对较冷的内壁限制了外壁的膨胀,使管外表面产生了压应力;停止吹炼后,热负荷迅速下降,管壁发生冷缩现象,由于内壁表面的温度变化较小,而外表面的温度迅速下降,内壁限制了外壁的冷缩,材料的塑性变形抗力变小,弹性变小,如此反复,易在冷却循环水压力作用下在管壁最薄弱部位发生裂纹或者爆管事故。
    (4)冷却水水量对活动烟罩的影响。冷却水不足或流量过低会造成活动烟罩局部过热甚至使水汽化,可使管内壁温度高达390℃以上。
    (5)固体颗粒对活动烟罩的冲蚀影响。转炉烟气携带有大量固体渣粒,这些固体颗粒,大部分为氧化铁,一小部分是氧化钙、氧化锰、氧化硅,质地都很坚硬。当这些坚硬颗粒物以35~45m/s的速度从转炉内排出时,烟罩管外表面将受到猛烈冲击,使管表面氧化铁层脱落,裸露的金属表面进一步氧化形成新的氧化铁层,但随后新氧化层又被固体颗粒流冲刷掉,如此反复,导致管壁越来越薄。
    (6)锅炉水质对活动烟罩的影响。如果水质达不到《工业锅炉水质》标准的要求,锅炉在一定工作压力下,长期处于高PH值(大于12.0)的运行条件,将造成锅炉管碱性腐蚀;水质除氧效果差,使氧离子进入锅炉内,在温度作用下氧离子与水中铁离子等发生化学反应,对管道形成腐蚀。管道受到严重腐蚀时,甚至会发生管道爆裂事故。当pH值介于6.2~7.3之间时,给水系统很容易发生酸性腐蚀,腐蚀产物进入锅炉会带来管道结垢、腐蚀、冷却效果差等一系列不良后果。
    (7)排污不及时易造成管路堵塞,局部管道受到热聚变而开裂。
    (8)活动烟罩安装不符合相关技术要求,没有严格按照安装技术要求施工,把关不严,造成烟罩位移或偏低。如水平位置安装偏差过大会造成活动烟罩管道最低点积渣,排污不畅,造成管路堵塞,同时造成活动烟罩各处液压系统受力不均,易损坏液压设备。
    (9)活动烟罩安装前未进行热喷涂处理,影响烟罩管的抗冲蚀、耐腐蚀能力,降低了烟罩管的耐用性,使用寿命大打折扣,增加维修量。
    (10)活动烟罩结构复杂,制造加工工艺要求高,冷却水管压制成型后需要进行焊接拼装,98%以上设备组装通过焊接工艺完成,焊接过程中高温融合区域材料内部晶粒在温度的影响下发生膨胀变大,焊接完成后内部晶粒急剧冷却收缩不均匀,造成材料韧性降低,同时也增加了材料的脆性。如活动烟罩出厂未整体热处理,制造过程中管壁内部应力无法消除,运行过程中管道易决裂。
3  控制措施
    针对以上影响活动烟罩的寿命的分析,我炼钢厂在施工安装、转炉冶炼、水质控制及日常管理方面采取了如下措施:
    (1)冶炼过程中控制含硫(S)炉料加入量,降低铁水硫含量,使用低硫废钢,实现阶梯性供料,避免吹炼时炉内反应剧烈造成喷溅;溅渣护炉时控制好氮气压力,减少高温炉渣吹溅到烟罩受热面产生高温渣侵蚀。
    (2)降低锅炉水中氧化铁的含量有三种方法:一是物理方法(热力法),增加补水温度,降低水中溶解氧的能力;二是化学法,主要是利用化学反应来除去水中的氧,使水中溶解氧在进入锅炉前就转变成稳定的金属化合物;三是电化学法,应用电化学腐蚀,让水中的氧被消耗掉而除去。目前我炼钢厂主要采用热力除氧和人工排污相结合的方式降低锅炉水中氧化铁的含量。
    (3)合理控制活动烟罩进水温度,避免进水温度波动过大,进水温度控制在90℃~110℃之间,压力宜控制在0.5MPa,降低烟罩管道内侧与外侧管道断面冷却水温差影响。
    (4)确保冷却水达到设计流量和压力,避免因流量不足或压力过低造成局部过热,或使水汽化,导致管道内壁温度过高。
    (5)确保烟罩供水水质达到《工业锅炉水质》GB/T15
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