中天钢铁集团有限公司 江苏常州 213011
摘要：本文对转炉汽化冷却烟道系统进行介绍，对设备配置及系统方案进行阐述，结合现场炼钢生产制度和操作人员的实际操作情况调整系统自动化控制，为转炉汽化冷却烟道安全可靠的运行积累了经验。也希望广大用户在使用汽化冷却烟道时提出更多有益的建议。
关键词：汽化冷却烟道；配置；设计
1.转炉汽化冷却系统组成及系统方案
1.1转炉汽化冷却系统组成
转炉余热利用系统由：锅炉设备（汽化烟道本体、锅筒），锅炉辅助设备（除氧器及除氧水箱、锅炉给水泵）以及汽水管路等组成。转炉汽化冷却烟道本体由活动烟罩、炉口段烟道（含氧枪口、下料口）、中Ⅰ段烟道、中Ⅱ段烟道、末段烟道5部分组成。除炉口段烟道与中Ⅰ段烟道采用非金属连接外，其他各段之间均为法兰连接。氧枪口和下料口设在炉口固定段烟道上，末段烟道顶部设有检修孔、防爆孔和测温孔等。转炉汽化冷却烟道布置在转炉炉口上方斜向穿过转炉跨各层平台至27.5米平台后转折垂直向上穿越36.5米平台，在36.5米高点处开始拐弯180°垂直向下并与通风烟气净化除尘器相接。烟道展开长度～42米。活动烟罩上四个吊耳通过链条与烟罩提升装置相连，烟罩提升装置布置在15.10米平台上，烟罩升降行程550mm。整个汽化冷却烟道支撑或吊挂在主厂房转炉跨15.10米到36.5米层平台上。余热锅炉锅筒布置在转炉跨43.50米层锅筒平台上。
转炉汽化冷却烟道布置图见下图：
转炉汽化冷却烟道布置图
1.2系统方案
炉口固定段烟道、中段烟道（中Ⅰ段、中Ⅱ段）和末段烟道与锅筒采用自然循环冷却方式。
靠其各回路系统（锅筒-烟道-锅筒）内部汽水混合物产生的动压头维持循环。氧枪插入口和下料口水冷套采用工业净环水冷却。
转炉吹炼时需降罩运行，控制炉口处烟气压力在微正压状态。转炉炉口的差压是由冶炼时产生的烟气量、风机的抽气量和二级文氏管喉口的开度决定的，而炉口的差压的大小直接关系到炉前的环境污染的程度和煤气回收的质量。如果炉口微差压正的太多，将造成火焰外冒、恶化炉前的环境，如果负的太多，又会吸入空气，使CO燃烧，减低煤气热值，为此必须控制炉口压差，使其稳定在0～20Pa之间，要达到这个目的就必须采用液压伺服控制装置对炉口微压差进行自动控制。
50t转炉余热利用热力系统分为：高压蒸汽系统、锅炉给水系统、排汽系统、排污、冷却水、氮气密封系统等。
（1）蒸汽系统
蒸汽系统分为高压蒸汽和低压蒸汽。
余热锅炉所产生的高压蒸汽是随转炉间断性吹炼而周期性变化，为利用这种波动性的蒸汽，在供汽系统中设置了蓄热器，通过蓄热器的调节作用，使得系统能连续而稳定的向外网供汽。
低压蒸汽是指从蓄热器调节阀后接入汽化冷却烟道系统，供以锅筒启动时辅助加热以及除氧器热力除氧的蒸汽。低压蒸汽的引入作用其一，启动时预热锅筒和除氧器，有利于启动时水循环畅通；其二，对除氧器内的除盐水加热，加热到151℃，除去水中的氧，有效的避免了因除盐水含氧而导致的管道局部堵塞及高温段的烟道管束内因传热不均引起的爆管漏水事故。
（2）给水系统
余热锅炉采用除盐水，所需除盐水由全厂除盐水站提供，除盐水用量约20t/h·炉，由除盐水站内水泵送至炼钢厂除氧器。除氧后的给水再由锅炉给水泵送入锅筒及蓄热器。锅筒内的水经下降管送至各段烟道下降管接口，流经烟道各段受热管束，从上升管回到锅筒，形成自然循环回路系统。国内目前给水调节方式应用较多的是单冲量控制方法和两冲量控制方法，以及后来比较先进的三冲量控制方法。两冲量控制是在汽包水位这一单冲量基础上，引入了蒸汽流量作为前馈扰动量，能很好地消除虚假水位带来的影响。三冲量控制算法，是以汽包水位作为主控制变量，以蒸汽流量为转炉汽化冷却烟道设计。
前馈信号，给水流量为反馈信号实现对汽包的水位控制。介于汽包蒸汽出口蒸汽流量波动剧烈，孔板流量计测量不精确，所以本次两台70吨转炉汽化冷却系统目前使用了两部分经验相结合的控制方式，即控制进入锅筒给水管道压力，以及给水调节阀控制汽包水位，一定程度上克服了两系统之间的相互影响。
（3）排污、排汽系统
锅炉锅筒和烟道的排污，由排污、排放母管排至定期排污扩容器。锅炉锅筒设有紧急自动放水阀、超压保护阀以及安全阀。
排污包括排除各段烟道积存在底部的水垢，锅筒积存在底部的水垢；汽包中的悬浮物，即水面排污，这是锅筒里产生汽泡，不易分离的主要原因。对汽包的排污进行了严格的规定，每个班进行两次排污，这对于防止水垢、盐垢的形成起到了很大作用，稳定了炉水的含盐量，提高了蒸汽质量，在一定程度上稳定了锅筒的水位。
2.主要设备及性能
2.1余热锅炉烟道
余热锅炉烟道本体由转炉汽化冷却烟道本体由活动烟罩、炉口段烟道（含氧枪口、下料口）、中Ⅰ段烟道、中Ⅱ段烟道、末段烟道5部分组成。
活动烟罩与炉口段烟道间的间隙采用氮气密封，确保烟罩升降时，烟气不外漏。与水封，沙封相比，该密封装置具有结构紧凑，体积小，重量轻，密封效果可靠等优点。由于采用氮气进行喷吹，喷吹管不易出现堵塞，不需定期进行排除污泥的清理工作，取得了预期效果。
烟道截面为圆形，其公称直径来Φ2000。为防止积渣积灰，烟道拐点角度55°。烟道为管子隔板式结构，受热蒸发管束纵向布置，扁钢与烟道本体管子之间进行CO2气体保护焊或手工电弧焊，其余采用手工电弧焊。蒸发管用Φ38×5的锅炉用无缝钢管，高温烟气段的烟道内表面喷涂耐磨、耐高温合金涂层。炉气流经活动烟罩、炉口固定段、中段烟道，再折向进入末段烟道顶部后，最后垂直向下进入转炉烟气净化系统。
2.2锅筒
余热锅炉锅筒内径为Φ2000，容积～60m³。每座转炉余热锅炉配置1台，锅筒工作压力2.45MPa。锅筒布置在炉子跨最高层平台上。锅筒内装有汽水分离装置，分离后的饱和蒸汽被送至蓄热器。
2.3除氧器及水箱
为除去补充水中的氧气，以及提高锅炉水温，选择全补给水热力除氧器和除氧水箱1台，除氧器能力80t/h，水箱容积约50m³，布置在炉子跨平台上，两炉共用。
2.4蓄热器
系统配置变压式蓄热器1台，充汽压力为2.45MPa，放汽压力为0.78～1.27MPa。蓄热器内径为Φ3200，直径长14米，容积为120m³，布置在主厂房外地坪上。投产初期由于操作人员还不熟悉系统流程，所以活动烟罩处在不降罩工作状态，煤气放散。锅筒工作压力在0.7MPa
到1.5MPa之间。外网暂无蒸汽用户，蒸汽从锅筒放散阀放散。目前本套设备已正常运行七个多月，各个设备基本按设计压力工作，各项指标均正常。
3.结束语
本转炉余热锅炉汽化冷却烟道是某钢厂技改项目转炉炼钢工程。介绍某钢厂汽化冷却烟道的设备配置及设计特点。
论文作者:黄普庆
论文发表刊物:《江苏科技报》2017年1期
论文发表时间:2017/9/20
标签：转炉论文; 烟道论文; 蒸汽论文; 系统论文; 锅炉论文; 余热论文; 蓄热论文; 《江苏科技报》2017年1期论文;