250吨转炉汽化烟道稳定运行实践

李强国 韩书娜

摘要：针对邯宝炼钢厂汽化烟道的状况，对影响系统稳定运行的相关因素进行了分析，从设备处理及防护、水质处理、自动控制等方面提出了相应的改进措施。

关键词：煮炉;金属喷涂;除氧;加药

前言

邯宝炼钢厂250吨转炉汽化系统于2008年10月投入运行后，汽化系统运行平稳——未出现过爆管、大面积漏水现象。同时蒸汽回收量达到90kg/t钢，在国内居于领先地位，转炉负能炼钢成效显著。

1.汽化系统工艺流程

汽化系统主要包括汽化烟道、汽包、除氧器、低压循环泵、汽包补水泵、高压循环泵、蓄热器等设备，用于吸收转炉吹炼过程中碳、氧气反应所产生烟气的热量，将烟气温度由1550℃左右降至800℃～1000℃，为煤气净化及回收做好准备，同时产生的蒸汽通过管网供应各蒸汽用户。具体流程如下：

工艺流程图

汽化烟道

2.影响汽化烟道稳定运行的因素

汽化烟道是汽化系统的关键设备，其运行工况随转炉冶炼工艺而周期性、急剧地变化。恶劣的工况极易导致烟道水管爆裂漏水，严重影响烟道的寿命。使得生产被迫中断，同时严重威胁了生产人员的安全。因此，确保汽化烟道稳定运行的需求日益迫切。

影响汽化烟道稳定运行因素贯穿烟道的使用周期，主要包括：设备内部清洁度、烟尘冲刷及烟气腐蚀、水质、热应力等。

3.采取的措施

3.1煮炉提高烟道管内壁清洁度

煮炉是利用碱液或磷酸盐水解生成的羟基，使其与硅化物反应，转化为可溶性物质，用以除掉各循环管道的内壁上依附的油垢、铁锈等物，以提高锅炉的热效率，同时在内壁上形成一层钝化层以提高锅炉的使用寿命。原则上，大修后更换或修复的烟道必须进行煮炉。煮炉用药品选用烧碱NaOH  4kg/m3、磷酸三钠Na3PO4 4kg/m3。其反应如下：

2NaOH+SiO2—→Na2SiO3+H2O

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

硅酸钠Na2SiO3易溶于水，松软的磷酸钙水垢Ca3（PO4）2相较于坚硬、致密的硫酸钙水垢CaSO4更易排出。

3.2金属喷涂解决烟尘冲刷及烟气腐蚀

我厂采用镍铬合金对烟道水冷壁进行喷涂处理。金属涂层使烟道获得在高温下抗氧化性能、抗冲蚀性能、抗腐蚀性能。同时，烟道粘渣比较容易脱落。整个涂层厚度0.7mm（涂层太薄，起不到防护效果;涂层太厚，影响换热效率，并且涂层容易在高温下脱落），涂层结合强度≥55MPa，孔隙率≤1%，喷涂层硬度≥65HRC。

3.3给水除氧

利用低压循环系统吸收烟气的热量，用于给水的除氧，不足的部分热量从低压蒸汽管网补充。根据气体溶解定律通过热力除氧，确保炼钢期间除氧器水位保持在500～550mm，温度维持在144～159℃，压力0.3～0.35MPa，达到给水除氧的最佳效果，提高烟道使用寿命。

3.4加药

采用磷酸三钠（Na3PO4）碱性处理，去除脱盐水中钙镁离子，并保持烟道水PH值。其反应式为：

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是松软的没有黏性的水渣，可以通过排污除去。而且它是具有高度分散能力的胶微粒，可作为水中的补充结晶中心。游离的磷酸根附在金属表面，可以防止金属的苛性脆化。磷酸三钠（Na3PO4）加入量可按下式计算：

G=（126.73×D×Hg + Dp×PO43-）/K （克/时）

式中 D——给水量（吨/小时）;

Hg——给水总硬度（毫摩尔/升）;

Dp——排污水量（吨/小时）或排污率×给水量;

PO43--——炉水中应保持PO43-的过剩量，一般为15～20毫克/升;

K——工业用磷酸三钠的纯度（%）;

126.73——磷酸三钠（Na3PO4·12H2O）的1/3摩尔数。

3.5稳压操作

为避免汽化烟道运行过程中压力、温度剧烈波动，烟道运行应采取稳压操作，减弱由于周期性交变应力引起的热疲劳破坏：1）烟道投运、停运时应缓慢升压、卸压，避免速度过快引起的冲击及管道压力、温度急剧变化，确保升压、降压速度不超过2℃/min。同时升压、卸压过程中保证循环泵运行，降低温差引起系统机械应力;2）利用辅助蒸汽确保吹炼间歇期系统压力保持在1.5MPa左右，使系统压力波动维持在1.5～3.1MPa，避免烟道从吹炼间歇到吹炼高峰时的压力大幅波动0～3.1MPa，减小压力波动幅度。3）烟道压力控制采取梯级放散，放散压力设定为3.1MPa、3.2MPa、3.4MPa三档，既确保系统安全运行，又避免了系统压力大幅波动，提高了蒸汽回收量。

4.效益

4.1应用效果

（1） 汽化烟道运行稳定，没有出现漏水和爆管等事故，确保了人员安全，保证了炼钢生产;

（2） 提高了汽化烟道使用寿命，节省了备品备件费用;

（3） 转炉负能炼钢成果显著。

4.2经济效益：

采用以上改进措施后，蒸汽回收量增加，详细计算如下：

P =90×0.09×500=4050万元/年。

其中：90为现在吨钢蒸汽回收量，单位kg/t钢

0.09为现公司蒸汽单价，单位为元/Nm3

500为年产钢量，单位为万吨/年

5.结束语

本文根据邯宝炼钢厂实际情况，分析总结了确保汽化烟道稳定运行几种方法及措施，提高了烟道寿命，创造了可观的经济效益和社会效益。希望能给同行的设备运行、维护带来一些借鉴和帮助。