250噸轉爐汽化煙道穩定運行實踐

李強國 韓書娜

摘要：針對邯寶煉鋼廠汽化煙道的狀況，對影響系統穩定運行的相關因素進行了分析，從設備處理及防護、水質處理、自動控制等方面提出了相應的改進措施。

關鍵詞：煮爐;金屬噴涂;除氧;加藥

前言

邯寶煉鋼廠250噸轉爐汽化系統于2008年10月投入運行后，汽化系統運行平穩——未出現過爆管、大面積漏水現象。同時蒸汽回收量達到90kg/t鋼，在國內居于領先地位，轉爐負能煉鋼成效顯著。

1.汽化系統工藝流程

汽化系統主要包括汽化煙道、汽包、除氧器、低壓循環泵、汽包補水泵、高壓循環泵、蓄熱器等設備，用于吸收轉爐吹煉過程中碳、氧氣反應所產生煙氣的熱量，將煙氣溫度由1550℃左右降至800℃～1000℃，為煤氣凈化及回收做好準備，同時產生的蒸汽通過管網供應各蒸汽用戶。具體流程如下：

工藝流程圖

汽化煙道

2.影響汽化煙道穩定運行的因素

汽化煙道是汽化系統的關鍵設備，其運行工況隨轉爐冶煉工藝而周期性、急劇地變化。惡劣的工況極易導致煙道水管爆裂漏水，嚴重影響煙道的壽命。使得生產被迫中斷，同時嚴重威脅了生產人員的安全。因此，確保汽化煙道穩定運行的需求日益迫切。

影響汽化煙道穩定運行因素貫穿煙道的使用周期，主要包括：設備內部清潔度、煙塵沖刷及煙氣腐蝕、水質、熱應力等。

3.采取的措施

3.1煮爐提高煙道管內壁清潔度

煮爐是利用堿液或磷酸鹽水解生成的羥基，使其與硅化物反應，轉化為可溶性物質，用以除掉各循環管道的內壁上依附的油垢、鐵銹等物，以提高鍋爐的熱效率，同時在內壁上形成一層鈍化層以提高鍋爐的使用壽命。原則上，大修后更換或修復的煙道必須進行煮爐。煮爐用藥品選用燒堿NaOH ?4kg/m3、磷酸三鈉Na3PO4 4kg/m3。其反應如下：

2NaOH+SiO2—→Na2SiO3+H2O

3 CaSO4 + 2 Na3PO4? → Ca3（PO4）2 + 3 Na2SO4

硅酸鈉Na2SiO3易溶于水，松軟的磷酸鈣水垢Ca3（PO4）2相較于堅硬、致密的硫酸鈣水垢CaSO4更易排出。

3.2金屬噴涂解決煙塵沖刷及煙氣腐蝕

我廠采用鎳鉻合金對煙道水冷壁進行噴涂處理。金屬涂層使煙道獲得在高溫下抗氧化性能、抗沖蝕性能、抗腐蝕性能。同時，煙道粘渣比較容易脫落。整個涂層厚度0.7mm（涂層太薄，起不到防護效果;涂層太厚，影響換熱效率，并且涂層容易在高溫下脫落），涂層結合強度≥55MPa，孔隙率≤1%，噴涂層硬度≥65HRC。

3.3給水除氧

利用低壓循環系統吸收煙氣的熱量，用于給水的除氧，不足的部分熱量從低壓蒸汽管網補充。根據氣體溶解定律通過熱力除氧，確保煉鋼期間除氧器水位保持在500～550mm，溫度維持在144～159℃，壓力0.3～0.35MPa，達到給水除氧的最佳效果，提高煙道使用壽命。

3.4加藥

采用磷酸三鈉（Na3PO4）堿性處理，去除脫鹽水中鈣鎂離子，并保持煙道水PH值。其反應式為：

3 Ca（HCO3）2 + 2 Na3PO4? → Ca3（PO4）2 + 6 NaHCO3

3 Mg（HCO3）2 + 2 Na3PO4? → Mg3（PO4）2 + 6 NaHCO3

3 CaSO4 + 2 Na3PO4? → Ca3（PO4）2 + 3 Na2SO4

3 MgSO4 + 2 Na3PO4? → Mg3（PO4）2 + 3 Na2SO4

10 Ca3（PO4）2·2H2O + 6 NaOH? → 3 Ca10（OH）2（PO4）6 ↓+ 2 Na3PO4 + 2 H2O

Ca10（OH）2（PO4）6是松軟的沒有黏性的水渣，可以通過排污除去。而且它是具有高度分散能力的膠微粒，可作為水中的補充結晶中心。游離的磷酸根附在金屬表面，可以防止金屬的苛性脆化。磷酸三鈉（Na3PO4）加入量可按下式計算：

G=（126.73×D×Hg + Dp×PO43-）/K （克/時）

式中 D——給水量（噸/小時）;

Hg——給水總硬度（毫摩爾/升）;

Dp——排污水量（噸/小時）或排污率×給水量;

PO43--——爐水中應保持PO43-的過剩量，一般為15～20毫克/升;

K——工業用磷酸三鈉的純度（%）;

126.73——磷酸三鈉（Na3PO4·12H2O）的1/3摩爾數。

3.5穩壓操作

為避免汽化煙道運行過程中壓力、溫度劇烈波動，煙道運行應采取穩壓操作，減弱由于周期性交變應力引起的熱疲勞破壞：1）煙道投運、停運時應緩慢升壓、卸壓，避免速度過快引起的沖擊及管道壓力、溫度急劇變化，確保升壓、降壓速度不超過2℃/min。同時升壓、卸壓過程中保證循環泵運行，降低溫差引起系統機械應力;2）利用輔助蒸汽確保吹煉間歇期系統壓力保持在1.5MPa左右，使系統壓力波動維持在1.5～3.1MPa，避免煙道從吹煉間歇到吹煉高峰時的壓力大幅波動0～3.1MPa，減小壓力波動幅度。3）煙道壓力控制采取梯級放散，放散壓力設定為3.1MPa、3.2MPa、3.4MPa三檔，既確保系統安全運行，又避免了系統壓力大幅波動，提高了蒸汽回收量。

4.效益

4.1應用效果

（1） 汽化煙道運行穩定，沒有出現漏水和爆管等事故，確保了人員安全，保證了煉鋼生產;

（2） 提高了汽化煙道使用壽命，節省了備品備件費用;

（3） 轉爐負能煉鋼成果顯著。

4.2經濟效益：

采用以上改進措施后，蒸汽回收量增加，詳細計算如下：

P =90×0.09×500=4050萬元/年。

其中：90為現在噸鋼蒸汽回收量，單位kg/t鋼

0.09為現公司蒸汽單價，單位為元/Nm3

500為年產鋼量，單位為萬噸/年

5.結束語

本文根據邯寶煉鋼廠實際情況，分析總結了確保汽化煙道穩定運行幾種方法及措施，提高了煙道壽命，創造了可觀的經濟效益和社會效益。希望能給同行的設備運行、維護帶來一些借鑒和幫助。