340吨OG转炉余热锅炉的特点.pdf

詈 余 热 锅 炉2 0 0 2 ．3 9 3 4 0吨 O G转炉余热锅炉 的特 点 杭州锅炉集团有限公司蔡莉萍 1 引言 节能和环保是 当今社会的两大 主题 。余 热锅炉既 能 回收工业 余热 ，节约能源 ，又能 控制污染 ，保护环境 。因此 ，余热锅炉在各 领域应用 十分广 泛 ，尤其在冶金工业 中，它 是必不可少 的设备 之一 。 转炉 余 热 锅 炉 是 炼 钢 车 间 主要 设 备 之 一 ，其冷却烟道起 着收集 、冷却与输送烟气 多方面 的作用 。当今世界转炉烟气冷却和煤 气 回收技 术有二种 ，一种是 以 日本为代表 的 O G法 ，另一种是 以德 国为代 表的 L T法 。 日 本川崎公 司 K A wA s A I I 和杭 州锅炉集 团 有 限公 司联合 为 日本新 日铁大分钢厂生产 的 3 4 0吨 O G转 炉 余 热 锅 炉 采 用 日本 O G法 ， 是 目前 世 界 上最 大 的转 炉 。本 文 以该 炉 为 例 ，浅谈转 炉余 热锅炉 的主要特点 ，为广大 同行提供参考 。 2 锅炉 设计的基本条件 2 ． 1 烟 气 条 件 锅炉进 口烟气最高温度 1 4 5 0 锅炉 出 口烟气最高温度6 5 0 ％ 烟气 量 3 1 3 0 0 0 m 3 标 ／ h 烟气成分C O 8 8 ％ C O 2 1 2 ％ 最大含尘 量 1 5 O e ／m 3 标 2 ． 2 锅 炉 条 件 最高使用 压力 常用使用压力 最高使用温度 4． 1 MP a 3． 6MPa 2 5 3． 2 ℃ 给水温度 最大蒸发 量 3 锅炉 结构 1 0 5 ℃ 2 8 0t ／h 锅炉结 构 图见 图 1 。锅 炉 为 室 内 布置 ， 强制循环水 管式余 热锅炉 。冷却烟 道 由下部 烟罩 、上部 烟罩 、辐射部及对流部 等几 大部 件组成 。 下部 烟 罩 为 一 直 径 5 3 9 5的 圆筒 形 烟 道 ，底部 管束 为 u型 弯 管 ，使 集 箱 避 开 火 焰 区 。 上部烟道 为一有 5 O 。 转 角的圆筒形烟道 ， 其上设置有 氧枪孔 、副氧枪 孑 L 和加料槽 等。 辐射 部 为一 全 长 约 3 8 m 的烟 道 ，共 分 为 6段 ，进 口为圆筒形 5 3 1 6 ，出 口为方 形烟道 4 7 3 24 7 3 2 。通 过 第 一 段 天 方 地 圆连接 ，第 4段 烟 道 内布置 对 流部 N o ． 1和 对 流 部 N o ． 2 ，第 5段 烟 道 内 布 置对 流 部 No． 3 4 锅炉 的特点 4． 1安 全 的 循 环 系统 转炉余热锅炉 的运行工况随转 炉的冶炼 工艺 而 周 期 性 、急剧 地 变 化 。 当转 炉 吹 炼 时，大量 的高温烟气 流过余热锅炉 ，余 热锅 炉 的热负荷急剧增加 ；当吹炼停止 时 ，余 热 锅炉 的热 负荷急剧 减小 。这种热 负荷波动周 期约 3 O分钟 相 当于转 炉冶炼周 期 。冷 却 烟道均 为膜式壁结 构 ，相 当于锅 炉的水冷壁 炉膛 ，它 与烟气 的热交换是通过 与循环 于烟 道管束 内的介质 间进行 的 。由于转炉炼 钢生 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 0 余热锅炉2 0 0 2． 3 厂 f1 『 十 1 厂 f1 图 1 3 4 0吨 转 炉余 热 锅 炉 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 余 热 锅炉2 0 0 2 ． 3 产周期仅半小 时左右 ，使 烟道 壁热负荷变化 极大 ，吹炼 时 烟 气 温 度 高 达 2 0 0 0 c ℃以 上 ， 而 出钢倒 渣时 烟道 壁却 被 吸入 的空气 冷却 ， 这样 的换 热工况对水循环 系统极 为不利 ，因 此 烟道全部采用强制循环 系统 ，以避免开炉 时 由于 自然循环启 动缓慢 而使管壁过热 虽 然是 短 时 间 的 ，但 周 期 为 半 小 时 的频 繁 启 动 ，极易形成疲劳 。 强制循环是依靠 泵的动力来推动管 内介 质 的流动 。无论转 炉吹氧与否 ，管 内介质始 终保持 流动状 态 。流动 速度 可 以任 意调 节 ， 使受热 管壁得 到及 时冷却 。分析认为 ，高倍 率 的强制循环 系统 中管 内流速高 ，管 内介质 基本上是 液相 流动 ，它 比双相介 质流动更 为 安 全 。 目前世界 上也有 自然循环和强制循环 的 混合水循 环方式 。当正常吹氧时采用 自然循 环 ，当停止吹氧循环流速下降到低限值时 ， 自动切换 成强制循环 。这是一种 既节 电又保 证安全 的循环 方式 。 另外 ，转炉余热锅炉为倾斜 布置 ，倾斜 的水冷 壁管在受热条件下管 内的汽水混合物 容易产 生汽水 分层 。汽水分层后 ，水侧在 向 火 面的管子一般是安全 的 ，但 汽侧 在向火面 的管 子非常危险 ，极易 因传热恶 化导致爆 管 事故 的发生 。因此 ，这 部分 管子 内设有 不锈 钢螺旋 板 ，这样有效改善 了汽侧 向火面管子 的传 热状 况和管 内汽水两 相流动状况。 4 ． 2辐 射 受 热 面 与 对 流 受热 面相 结合 本锅炉的几段烟道 中都 布置有膜式水 冷 壁 ，受热面 以吸收 辐射 热为主。为 了更 充分 地 吸收烟气热量 ，在上部烟道 内加装了蛇形 管受 热面 即对 流受 热 面 ，因此 ，上部 烟 道既有辐射传热 ，同时又存在对流传热，可 使 烟气出 口温 度降低 至 6 0 0 ； 左 右 ，余热 回 收效率较 高。 4 ． 3多种热膨胀措施 炼钢转 炉余 热锅炉的热膨胀设 计对设备 运行 的安 全 性具 有 重 要 意 义。值 得 重 视 的 是 ，它不仅 存在 轴 向热膨胀 ，而且还存在径 向热膨胀 。对轴 向热膨胀 ，主要 是在烟道连 接处采用膨胀 节或用耐 高温 的非金属塑性 材 料来 吸收膨 胀量 ，而在锅炉 的支 点 、悬 吊点 则用恒力 弹簧来调 整锅炉 的膨胀 位移等 。径 向热膨胀 是 由于 锅炉 在 高温 运行 的情 况 下 ， 四周 的水冷 壁管 沿径 向向外 膨胀 而造 成 的 。 因此 ，在 刚性梁的设计 中必须 留有一定 的膨 胀 间隙 ，若无此 间隙 ，水冷壁 与刚性梁连接 处 的管子 局部应 力 会增 大 ，导致 水 管破 坏 。 可见 ，在刚性梁的设计 中留有 一定 的膨胀 间 隙对锅炉的安全运行起着十分重要的作用。 4 ． 4良好 的 密封 一 方 面 ，在烟道下面正压 部分 的密封不 好会 引起烟气泄漏 ，存在安 全隐患 ；另一方 面 ，在烟道上部的负压部分若 密封不好会使 空气漏 人烟道 内 ，不仅影响烟气 质量 ，严重 时还 可 能发 生 爆 炸 。为保 证 密 封 的安 全 可 靠 ，在 烟道设计 中采 用 膜式 壁 结构 。另 外 ， 烟道上的人孑 L 、脚手架孑 L 和防爆 门孑 L 等各 种 开孑 L 均采取 了可靠 的密封措施 。 4 ． 5组装 程 度 高 本锅炉结构较复杂 ，体积庞大 ，制造难 度大 、周期 长 。单个 部 件最 宽 为 7 m 多 ，最 高约为 6 m，最 长 为 1 0 m多 。锅 炉 组装 程 度 较 高 ，烟道上刚性梁 、各类 门孑 L 、密封罩 等 都在厂 内组装至膜式壁 上 ，这样不仅可 以保 证 锅炉质量 ，而且便 于工地 安装 。 3 4 0吨 O G转炉余热锅炉兼 具 以上 特点 ， 使用寿命长并且安全 可靠 。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m