轉爐OG系統管道泄漏分析和改進

徐學軍

摘要：轉爐OG系統回收煉鋼冶煉過程中產生的蒸汽，是企業降低運營成本和實施能源二次利用的重要載體，該工藝方法在國內外鋼鐵行業中得到廣泛運用。但OG系統內高溫、高壓且壓差不斷變化的蒸汽易導致系統內連接管道的法蘭泄露，該故障對管道介質的正常輸送造成很大影響。不僅影響到熱能的正常回收，更是對生產的有序排產造成停產檢修和設備緊急維護的負面影響。本文以某鋼廠轉爐蒸汽回收為例，基于轉爐OG系統蒸汽回收管道法蘭泄漏故障分析，逐步完善和改進管道泄漏問題，在實際應用中達到預期的效果。

關鍵詞：泄漏 震動 剪切力 法蘭

0 引言

某鋼廠轉爐OG 系統蒸汽回收是公司余熱回收管網內主要貢獻者之一，它不僅應用于職工生活，如浴室熱水和食堂蒸飯等，同時也是煉鋼RH精煉爐抽真空冶煉過程中的重要生產介質。由于OG汽化管道內溫差和壓力波動頻繁，導致該系統管道法蘭連接處時常出現泄漏事故，泄漏時高壓水汽噴濺到周邊電氣設施，形成二次故障，往往導致轉爐被迫停產檢修，對生產的正常秩序造成極大影響。該公司組織工藝和設備專家攻關組，經過現場多次調研和反復試測止漏方案，解決生產難題。

1 轉爐OG汽化系統的工作原理

轉爐OG汽化系統通過汽化煙道對轉爐冶煉過程中產生的煙氣進行換熱冷卻，對系統熱交換產生的蒸汽進行回收和開發利用。水在由液態變為汽態的過程中會吸收大量的熱量，這個過程叫做汽化。正是利用這一原理，OG系統收集轉爐冶煉過程中的高溫煙氣并將其冷卻下來，以便滿足下一步除塵及煤氣回收的要求，保證轉爐煉鋼的安全生產;同時可生產蒸汽回收大量熱能供生產和生活使用，并降低轉爐煉鋼的生產成本。

2 汽化系統管道法蘭泄漏原因剖析

現場維檢人員針對法蘭泄漏后，利用停爐期間更換法蘭墊后恢復生產，但時間不長故障再次發生。高峰時每月有2-3次，一有泄漏就停爐維修，該現象似乎成了生產定式。企業請來原設計單位和同行兄弟單位共同觀察研究，發現汽化系統管道法蘭泄漏是由生產操作和設備設計等多種因素疊加導致。

2.1操作因素導致。OG系統內高壓蒸汽循環系統隨轉爐吹煉時序，壓力溫度波動較大，一般情況下，每次轉爐吹煉壓力波動范圍為1.0MPa-3.7MPa，這樣工況下，劇烈的水汽循環造成管道振動大，易導致管道系統的法蘭漏氣，現場汽化系統法蘭連接點多達幾百處，尤其是高壓循環系統，法蘭連接面漏氣概率更高。

2.2法蘭墊片材質選型。每次管道泄漏時，發現轉爐OG汽化系統管道法蘭采用的普通金屬絲法蘭墊都出現沖散現象，起初攻關組成員并沒有意識到法蘭材質有問題，都認為法蘭墊在高溫高壓的水汽沖擊下產生這樣的情況是必然結果。有兄弟單位提出內外環金屬墊片在這種惡劣的生產工況下，具有更強的耐沖壓和耐高溫性能。

2.3管道支撐設計錯誤。轉爐所在的廠房結構有60多米高，共分七層平臺，管道轉彎處和法蘭連接處都用管卡牢牢地固定在地面或廠房吊架上。每次管道內水汽循環發生劇烈震動時，現場有震耳的嗡嗡聲，強烈的震動被管卡束縛后直接將力量沿著管道傳遞到法蘭連接點，再由法蘭將震動的力量傳遞到與之相連接的下一根管道，如此導致法蘭連接處承載了巨大的扭力和剪切力。

2.4法蘭連接螺栓選型錯誤。管道震動時法蘭連接點產生巨大扭力和剪切力，之前采用平頭螺栓，管網維修結束后試水階段并無漏水現象。正常生產時管道內水溫上升加快，溫差影響導致擰緊的法蘭面出現遇熱膨脹，疊加管道震動產生的扭力，法蘭連接面很快出現水印，時間不長法蘭墊就被強大的水壓沖散。

3改進管道法蘭泄漏的策略

攻關組通過查詢資料和專家建議，通過不斷的現場改進嘗試，發現的問題都逐一得到解決。并制定相應的操作和設備管理規定，固化當前的改進成果。

3.1優化操作方法。通過現場模擬操作，發現轉爐爐帽提升過快，會導致爐帽周邊的波紋管內水汽溫度波動較大，隨之產生的管道震動也發生急劇改變，優化操作方法每次提升爐帽10cm，操作停頓3秒鐘。讓爐帽內的水溫變化呈階梯狀下降或上升，此舉杜絕了水溫的急劇變化。雖然轉爐操作時間延長，但轉爐OG系統管道法蘭不漏水，可保證轉爐持續生產。

3.2改型法蘭墊片和支架。普通的金屬絲法蘭墊難以承受高溫高壓的水汽沖擊，攻關組采用耐溫和耐高壓的內外環金屬墊片受到良好的效果（見圖1）。牢牢固定在地面和吊架上的管道，在管道發生震動時，力量無法釋放導致震動加劇。攻關組改變策略，采用阻尼支架（彈性支架）。一旦某根管道上產生震動，通過阻尼支架的同頻共振，力量自然得到吸收。單體管道上產生的震動不會像接力賽傳遞到下一根管道。震動被吸收了，法蘭承受的剪切力也隨之消失。

3.3改變螺栓選型。傳統的平頭螺栓難以承受法蘭連接面熱脹冷縮帶來的應力變化，將他們全部改成對穿絲杠同時加裝防松螺母。從法蘭面兩側同時加裝備帽夾緊，為防止個別震動大的法蘭面螺母出現松脫現象，在備帽螺母上劃紅線，做好視覺標識，便于日常點巡檢時快速發現，及時緊固。

結語

連續幾年出現的轉爐OG系統管道法蘭泄漏，通過攻關組的現場調研和逐項改進，系統日益得到完善。該鋼廠通過完善生產操作方法，設備維護單位及時修訂點檢和維修標準，保障該系統穩定順行，促進轉爐高效生產和能源的應收盡收。

參 考 文 獻

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