雅礦豎爐汽化冷卻系統(tǒng)管路改造

張則剛   馬 飛   劉  明

  (新疆雅滿蘇礦業(yè)公司)

摘要  介紹了雅礦選燒廠豎爐汽化冷卻系統(tǒng)管路的改造，改造后運行情況良好，大水梁出水溫度和汽包壓力明顯下降。大水梁內(nèi)汽水混合物比例下降，流速增加，軟化水耗量減少，大水梁冷卻效果顯著。

關(guān)鍵詞  豎爐  大水梁  汽包

1  前  言

         大水梁是球團豎爐生產(chǎn)中的主要設(shè)備之一。在大水梁采用自然循環(huán)方式的汽化冷卻系統(tǒng)中，管路結(jié)構(gòu)對水力循環(huán)的正常運行起著非常重要的作用。管路結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，在熱負荷一定時，可以得到較大的循環(huán)流量，使水梁得到良好的冷卻。若管路結(jié)構(gòu)設(shè)計有缺陷，大水梁和下降管將產(chǎn)生震動；同時大水梁金屬管壁溫度上升、局部發(fā)生蠕變，當(dāng)蠕變到達極限工作應(yīng)力以下時，大水梁將因蠕變而發(fā)生變形、損壞；除了對金屬結(jié)構(gòu)破壞外，還會使導(dǎo)風(fēng)墻底部磚松動脫落，嚴重時會發(fā)生導(dǎo)風(fēng)墻傾斜、倒塌等事故，降低導(dǎo)風(fēng)墻使用壽命。

         雅礦選燒廠8 m²豎爐大水梁冷卻方式采用自然循環(huán)汽化冷卻。自2007年5月擴容改造以來，由于循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計上的缺陷，雅礦豎爐大水梁曾數(shù)次發(fā)生燒彎變形、燒穿漏水、水梁連接管處拉裂、導(dǎo)風(fēng)墻倒塌等事故。豎爐汽化冷卻系統(tǒng)已嚴重影響了豎爐的正常生產(chǎn)運行。為此，我們對雅礦豎爐汽化冷卻循環(huán)系統(tǒng)進行了研究分析，提出了改造方案，并利用檢修時間實施了改造。從生產(chǎn)運行情況來看，改造取得了成功，汽化冷卻系統(tǒng)運行平穩(wěn)，循環(huán)暢通。導(dǎo)風(fēng)墻、大水梁使用壽命延長，豎爐作業(yè)率及產(chǎn)質(zhì)量都大幅提高。

2  造成大水梁彎曲的原因分析 

    雅礦選燒廠豎爐大水梁采用獨立的汽化冷卻系統(tǒng)，其主要循環(huán)流程采用二進四出。大水梁結(jié)構(gòu)為12根Ø146×20 mm，材質(zhì)為30GrMo無縫合金鋼管焊接而成。其中汽包出水、大水梁進水如圖l(左圖汽包、右圖大水梁)。
    擴容后不久，生產(chǎn)中大水梁震動大，易發(fā)生燒彎變形、燒穿漏水、導(dǎo)風(fēng)墻倒塌等事故，表l所列為2007年5月～2009年12月汽包壓力及水梁出水溫度的情況。有時需停爐處理，嚴重時需更換大水梁，對生產(chǎn)造成了極大影響。經(jīng)多次檢查分析，發(fā)現(xiàn)造成水梁彎曲的主要原因如下：

    1)豎爐排料忽大忽小，導(dǎo)致大水梁內(nèi)的水急劇升溫、降溫，汽化速度忽高忽低，汽包工作壓力不穩(wěn)，水位計顯示波動大，無法準確判斷水位，以至大水梁嚴重缺水。

    2)汽包上升管安裝位太高(高于汽包位，如圖l左)，水位到達一定位置時，就會堵塞大水梁上升管出口，給管內(nèi)汽水混合物返回汽包造成困難，循環(huán)阻力增大。同時大水梁內(nèi)蒸汽量也急劇增加，無法排出，局部受熱不均，長時間會造成大水梁干燒。

    3)汽包進水方式采用手動供水，常造成汽包滿水、缺水，以至汽包內(nèi)汽水混合物比例嚴重失調(diào)，大水梁冷卻效果大大降低。

    4)汽包主放散閥關(guān)死，采用澡堂支管、下水道支管放散。支管管路長約400 m，且有多處形成“U”形管，管內(nèi)積存大量冷凝水。當(dāng)“U”形管內(nèi)冷凝水形成的壓力大于汽包內(nèi)壓力時，蒸汽無法排出，汽包壓力過高，大水梁內(nèi)蒸汽急劇增加，且此時水位計極易形成假水位，處理不及時會造成大水梁局部燒穿。

    5)大水梁各管道進水采用豎式集水管分配，6根水梁一組。由于兩進水管“0”插入集水管太深(如圖l右)，造成集水管上部積存大量的高壓蒸汽，導(dǎo)致上面幾根大水梁內(nèi)冷卻效果變差，嚴重的阻礙大水梁汽包、汽水混合物的循環(huán)。

    6)大水梁底部安裝排污閥。生產(chǎn)中操作工每半小時排污一次，當(dāng)排污較大時，大水梁內(nèi)進水若不及時，管壁上側(cè)將局部高溫，造成大水梁強度下降而彎曲。

3  豎爐汽化冷卻循環(huán)系統(tǒng)的改造

    雅礦選燒廠豎爐自2007年5月15日擴容改造以來，大水梁更換了三次，平均使用壽命僅為3個月。這其中汽包水梁的管路設(shè)計改造，嚴重的破壞了汽包的循環(huán)平衡。針對以上原因，2008年4月雅礦選燒廠針對豎爐已燒斷的三根舊大水梁進行了循環(huán)系統(tǒng)改造。改造方案如下：

    1)降低大水梁出水管入口位置，減小入口管的角度，及防止蒸汽在此處的阻力，如圖2左。
    2)將前期大水梁豎式集水管改為如圖2右所示的水平式集水器。避免管道內(nèi)蒸汽積存。保證管道水路暢通。

    3)加設(shè)自動控制系統(tǒng)：汽包加水方式采用自動控制，設(shè)定板式水位為0±30 mm，自動上水嚴防汽包滿水位，低水位操作。

    4)完善監(jiān)控系統(tǒng)：加設(shè)雙色水位及板式水位對比系統(tǒng)，保證板式水位，雙色水位計的準確性，避免假水位，同時安裝上下限報警系統(tǒng)。

    5)大閉路式冷卻：原排污閥不動，加一路排水管，如圖2右所示位置。將其與余熱回收器相連，經(jīng)余熱回?zé)岷笤賹⑵渌腿胲浕�水池。使汽�?/span>-大水梁-余熱回收器-軟化水池形成閉路循環(huán)。這樣就降低了汽包-大水梁的壓力、溫度，增加軟化水的循環(huán)量。并且通過排水管的流量來控制大水梁出水溫度。同時將排出水的余熱回收，用于球團的爐外干燥。循環(huán)途徑如圖3。

4  汽化冷卻循環(huán)系統(tǒng)改造后運行情況

    雅礦選燒廠豎爐汽化冷卻系統(tǒng)管路改造后，運行情況良好，大水梁出水溫度和汽包壓力明顯下降(見表2)。大水梁內(nèi)汽水混合物比例下降，流速增加，軟化水耗量減少，大水梁冷卻效果顯著。改造前所用舊大水梁(單側(cè)僅有三根)壽命延長8個月，總壽命為一年零一個月。

5  尚存在的問題

    雅礦選燒廠處于新疆沙漠戈壁深處，冬季寒冷，晝夜溫差大，常受大風(fēng)或電力公司能力不足的影響，突然停電現(xiàn)象比較頻繁，停電后大水梁無法供水，同時軟化水路易凍結(jié)。所以須增加備用水箱和備用發(fā)電機以備停電時使用。

6  結(jié)  語

    1)豎爐導(dǎo)風(fēng)墻大水梁汽化冷卻系統(tǒng)中，不同管路結(jié)構(gòu)對自然循環(huán)效果有較大的影響。雅礦選燒廠在對豎爐汽化冷卻系統(tǒng)管路改造后，大水梁冷卻效果顯著，大水梁及導(dǎo)風(fēng)墻壽命大大延長。

    2)在擴容改造過程中一定要經(jīng)過計算，合理地優(yōu)化豎爐汽化冷卻系統(tǒng)，以便適應(yīng)產(chǎn)能提高后系統(tǒng)的正常運行。

參考文獻

l  金定安等．工業(yè)鍋爐原理．西安：西安交通大學(xué)出版社，1986．1l

2  張夢珠．工業(yè)鍋爐原理與設(shè)計．北京：水利電力出版社．1990．10