一種轉(zhuǎn)爐末段煙道高可靠性汽化冷卻上升管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于轉(zhuǎn)爐冶煉技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、減漏效果顯著的 轉(zhuǎn)爐末段煙道高可靠性汽化冷卻上升管。
【背景技術(shù)】
[0002] 轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是煙道式余熱鍋爐。其作用是利用循環(huán)水換熱將轉(zhuǎn)爐煙 氣的熱量轉(zhuǎn)換為蒸汽，從而達(dá)到對(duì)煙氣降溫冷卻的目的。汽化冷卻煙道通常自轉(zhuǎn)爐而上分 另IJ分為活動(dòng)煙罩、固定段煙道、主煙道1段、主煙道2段和末段煙道構(gòu)成。各段煙道均由鍋爐 管與扁鋼焊接密排而成，循環(huán)水在煙道的密排管內(nèi)低進(jìn)高出，循環(huán)往復(fù)。
[0003] 轉(zhuǎn)爐汽化冷卻煙道的安全穩(wěn)定運(yùn)行是保證被其冷卻的轉(zhuǎn)爐穩(wěn)產(chǎn)、順產(chǎn)的重要條件 之一。由于轉(zhuǎn)爐汽化冷卻煙道受多種復(fù)雜因素制約，因此煙道漏水是煙道維護(hù)中存在的最 常見、最難解決的問題，嚴(yán)重地影響了煙道的使用壽命，不僅會(huì)浪費(fèi)大量的軟水資源，而且 還會(huì)造成轉(zhuǎn)爐的停產(chǎn)或減產(chǎn)，嚴(yán)重的漏水還會(huì)造成W下問題:產(chǎn)生的蒸汽加大了煙道的過 風(fēng)量，可能造成煙氣外溢形成污染;影響煤氣的收得率和煙道余熱的利用;對(duì)安全生產(chǎn)造成 威脅。特別是在生產(chǎn)運(yùn)行中，末段煙道經(jīng)常出現(xiàn)漏點(diǎn)，即便經(jīng)常焊補(bǔ)也無濟(jì)于事(圖1)。
[0004] 末段煙道頻繁漏水是由密排的鍋爐用無縫鋼管水管產(chǎn)生橫向裂紋，隨著裂紋點(diǎn)累 計(jì)至一定程度時(shí)才表現(xiàn)出來。根據(jù)維護(hù)常識(shí)可知，汽化冷卻煙道上的橫向裂紋一般因受熱 管冷卻效果不佳后出現(xiàn)熱疲勞所致。由于汽化冷卻煙道是間歇式作業(yè)，轉(zhuǎn)爐吹氧時(shí)煙氣量 處于最大，煙氣溫度也達(dá)到最高，熱負(fù)荷增大，管壁溫度升高，停吹時(shí)煙氣總量下降為零，熱 負(fù)荷減小，管壁溫度隨之驟降，使受熱管產(chǎn)生周期性的熱交變應(yīng)力，極易造成熱疲勞破壞， 因此是密排管出現(xiàn)橫向裂紋的重要原因。另外，由于汽化系統(tǒng)其他段煙道循環(huán)水循環(huán)方向 與煙氣流動(dòng)方向一致，均為低進(jìn)高出，即循環(huán)水越向后所接觸的煙溫越低;而末段煙道由于 其功能特殊，循環(huán)水循環(huán)方向低進(jìn)高出，而煙氣則高進(jìn)低出，運(yùn)樣就使循環(huán)水越向后所接觸 的煙溫越高。因此，當(dāng)循環(huán)水進(jìn)入末段煙道后即被高溫?zé)煔饧訜嵝纬善旌衔铮箅S著 煙溫的上升，循環(huán)水繼續(xù)汽化從而不斷產(chǎn)生大量蒸汽，W致循環(huán)水到達(dá)末段煙道的平直段 后，由于重力作用形成汽水分層，即較重的水沉到水冷管的底部.而蒸汽則浮在水冷管上 部。運(yùn)樣就造成內(nèi)弧側(cè)平直段水冷管因缺水而出現(xiàn)冷卻不足，進(jìn)而熱疲勞產(chǎn)生橫向裂紋，最 終導(dǎo)致該區(qū)域頻繁漏水。因此介質(zhì)流向引起的汽水分層是造成煙道漏水的根本原因。
[0005] 為了解決轉(zhuǎn)爐汽化冷卻煙道，特別是末端煙道的漏水問題，一般采取強(qiáng)制循環(huán)W 提高煙道換熱面水冷強(qiáng)度，從而避免煙道過熱而疲勞破損泄漏。但由于轉(zhuǎn)爐的間歇式冶煉， 吹煉高峰時(shí)期煙氣量急劇增加，煙道內(nèi)壁受熱使冷卻循環(huán)水壓力局部升高過快，瞬時(shí)膨脹 壓力大于循環(huán)壓力而會(huì)導(dǎo)致局部滯阻；另外，吹氧期間吹氧量的變化也會(huì)造成煙氣量和煙 氣溫度的變化，對(duì)循環(huán)冷卻水壓也會(huì)造成波動(dòng)；而停吹時(shí)煙氣總量下降為零，熱負(fù)荷減小， 管壁溫度隨之驟降，循環(huán)冷卻水壓隨之下降。因此，單純提高循環(huán)水壓會(huì)由于冶煉吹氧而造 成水壓沖擊，從而使熱管產(chǎn)生周期性的熱交變應(yīng)力，極易造成熱疲勞泄漏乃至爆管。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、減漏效果顯著的轉(zhuǎn)爐末段煙 道高可靠性汽化冷卻上升管。
[0007] 本實(shí)用新型的目的是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的，包括末段煙道、上升管支管、上升管主管，所述 末段煙道設(shè)置有密排管，所述上升管主管通過上升管支管與末段煙道的密排管連通，所述 上升管支管中軸與上升管主管中軸的汽流方向連接夾角α小于90%與所述上升管主管連通 的上升管支管的連接段與其相鄰段中軸的汽流方向夾角β小于90°。
[0008] 本實(shí)用新型通過減小上升管主管與其支管的夾角W及減小支管間夾角，從而減小 上升管主管級(jí)支管中介質(zhì)的流動(dòng)阻力，增加末段煙道秘排管中介質(zhì)的擾動(dòng)強(qiáng)度，阻止或弱 化末段煙道汽水分層現(xiàn)象的發(fā)生，增強(qiáng)末段煙道密排冷卻管的冷卻效果，降低密排冷卻管 的熱疲勞強(qiáng)度，達(dá)到減少轉(zhuǎn)爐末段煙道頻繁漏水、提高末段煙道汽化冷卻系統(tǒng)可靠性的目 的。因此，本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、減漏效果顯著的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0009] 圖1為現(xiàn)有末段煙道結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010] 圖2為圖1左視圖；
[0011] 圖3為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖之一；
[001^ 圖4為圖3左視圖；
[0013] 圖中：1-末段煙道，10-煙氣流向，11-漏水區(qū)域，2-上升管支管，20-支管連接段， 21-支管介質(zhì)流向，22-支管一，23-支管二，24-支管Ξ，25-支管四，26-支管五，27-支管六， 28-支管屯，29-支管八，3-上升管主管，30-主管介質(zhì)流向，4-汽包。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明，但不得W任何方式對(duì)本實(shí)用新型加 W限制，基于本實(shí)用新型教導(dǎo)所作的任何變更或改進(jìn)，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0015] 如圖3和4所示，本實(shí)用新型包括末段煙道1、上升管支管2、上升管主管3,所述末段 煙道1設(shè)置有密排管，所述上升管主管3通過上升管支管2與末段煙道1的密排管連通，所述 上升管支管2中軸與上升管主管3中軸的汽流方向連接夾角α小于90%與所述上升管主管3 連通的上升管支管2的連接段與其相鄰段中軸的汽流方向夾角β小于90°。
[0016] 所述轉(zhuǎn)爐為12化轉(zhuǎn)爐，與所述上升管主管3連通的上升管支管2的連接段與其相鄰 段的連接彎管中屯、半徑不小于300mm。
[0017] 所述連接夾角α為20~50°。
[001引所述連接夾角β為15~60°。
[0019] 所述末段煙道1的轉(zhuǎn)折間直線過渡連接。
[0020] 所述上升管支管2的任意一段與水平面的夾角大于15°。
[0021] 本實(shí)用新型工作原理及工作過程：
[0022] 本實(shí)用新型通過減小上升管主管與其支管的夾角W及減小支管間夾角，特別是綜 合加大上升管轉(zhuǎn)角半徑，從而減小上升管主管級(jí)支管中介質(zhì)的流動(dòng)阻力，增加末段煙道秘 排管中介質(zhì)的擾動(dòng)強(qiáng)度，阻止或弱化末段煙道汽水分層現(xiàn)象的發(fā)生，增強(qiáng)末段煙道密排冷 卻管的冷卻效果，降低密排冷卻管的熱疲勞強(qiáng)度，達(dá)到減少轉(zhuǎn)爐末段煙道頻繁漏水、提高末 段煙道汽化冷卻系統(tǒng)可靠性的目的。同時(shí)，通過控制上升管支管與水平面間的夾角大于 15%能夠進(jìn)一步減少管中介質(zhì)的阻力和轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)汽包內(nèi)的水位波動(dòng)，從而增強(qiáng)管壁的冷 卻性能;另外，將末段煙道在現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)采用的圓弧過渡改用直線轉(zhuǎn)折連接過渡，達(dá)到 減少末端煙道的平直段，從而減弱形成水汽分層的客觀條件的目的。因此，本實(shí)用新型具有 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、減漏效果顯著的特點(diǎn)。
[0023] 如圖3和4所示，昆鋼新區(qū)煉鋼廠2座12化轉(zhuǎn)爐，自末段煙道運(yùn)行6個(gè)月后第一次漏 水開始，W后平均每月每座轉(zhuǎn)爐漏水5次上下，大約每隔5至7天漏水一次，每次焊補(bǔ)維修時(shí) 間為4小時(shí)左右。一座轉(zhuǎn)爐每4小時(shí)生產(chǎn)合格鋼水約43化，每月因?yàn)槟┒螣煹缆┧绊懏a(chǎn)量 為:430t X 5次/月X 2座轉(zhuǎn)爐=430化，則每年將會(huì)直接減少產(chǎn)量5160化，進(jìn)而造成較大的經(jīng) 濟(jì)損失。而且漏水位置在塔樓6樓，距離地面50多米高，且檢修維護(hù)不方便，尤其是要通過煙 道頂部人孔進(jìn)入煙道內(nèi)部檢修作業(yè)時(shí)更是又危險(xiǎn)又困難又費(fèi)時(shí)等。
[0024] 現(xiàn)有的末段煙道上升管的8根支管與主管的夾角都為90%其對(duì)應(yīng)的局部阻力因數(shù) 為1.419;將8根支管與主管的夾角分別改造為22°、46°、37°、42°、36°、29°、22°和22°，改造 后的平均局部阻力因數(shù)為1.122。
[00巧]現(xiàn)有的上升管支管9個(gè)90°折管折管被分別改造為35°、55°、30°、20°、20°、33°、 35°、55°和15°，改造前的折管局部阻力因數(shù)約為0.985,改造后折管局部阻力因數(shù)約為 0.062。
[00%]現(xiàn)有的 10個(gè)90° 彎管的彎曲半徑R值250、250、250、250、300、300、300、300、250、250 全部分別擴(kuò)大改造為350、350、500、600、450、450、400、375、350和350，改造前的90°彎管局 部阻力因數(shù)約為0.210,改造后的彎管平均局部阻力因數(shù)約為0.134。
[0027]按W上方案對(duì)兩座轉(zhuǎn)爐的末段煙道進(jìn)行改造，改造1年多來運(yùn)行狀況良好，漏水區(qū) 域的漏水間隔時(shí)間從原來的5至7天提高到了30至35天，30天左右打開保溫覆蓋層觀測(cè)，僅 有少數(shù)的漏點(diǎn)。證明管內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)更加的順楊，汽水?dāng)_動(dòng)作用加強(qiáng)，汽水分層現(xiàn)象得到了有 效的抑制，在很大程度上解決了末段煙道頻繁漏水的難題，改造取得了成功。改造后的各項(xiàng) 指標(biāo)見表1所示。
[002引表1改造后的指標(biāo)表 [0029]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種轉(zhuǎn)爐末段煙道高可靠性汽化冷卻上升管，其特征在于包括末段煙道（1)、上升管 支管(2)、上升管主管(3)，所述末段煙道(1)設(shè)置有密排管，所述上升管主管(3)通過上升管 支管(2)與末段煙道(1)的密排管連通，所述上升管支管(2)中軸與上升管主管(3)中軸的汽 流方向連接夾角α小于90°，與所述上升管主管(3)連通的上升管支管(2)的連接段與其相鄰 段中軸的汽流方向夾角β小于90°。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐末段煙道高可靠性汽化冷卻上升管，其特征在于所述轉(zhuǎn) 爐為120t轉(zhuǎn)爐，與所述上升管主管(3)連通的上升管支管(2)的連接段與其相鄰段的連接彎 管中心半徑不小于300mm。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)爐末段煙道高可靠性汽化冷卻上升管，其特征在于所述連 接夾角α為20~50°。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)爐末段煙道高可靠性汽化冷卻上升管，其特征在于所述連 接夾角β為15~60°。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐末段煙道高可靠性汽化冷卻上升管，其特征在于所述末 段煙道(1)的轉(zhuǎn)折間直線過渡連接。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐末段煙道高可靠性汽化冷卻上升管，其特征在于所述上 升管支管(2)的任意一段與水平面的夾角大于15°。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種轉(zhuǎn)爐末段煙道高可靠性汽化冷卻上升管，包括末段煙道、上升管支管、上升管主管，所述末段煙道設(shè)置有密排管，所述上升管主管通過上升管支管與末段煙道的密排管連通，所述上升管支管中軸與上升管主管中軸的汽流方向連接夾角α小于90°，與所述上升管主管（3）連通的上升管支管（2）的連接段與其相鄰段中軸的汽流方向夾角β小于90°。本實(shí)用新型通過減小上升管主管與其支管間的夾角以及支管間夾角，從而減少上升管中介質(zhì)的流動(dòng)阻力，阻止或弱化末段煙道汽水分層現(xiàn)象的發(fā)生，增強(qiáng)末段煙道密排冷卻管的冷卻效果，降低密排冷卻管的熱疲勞，達(dá)到減少轉(zhuǎn)爐末段煙道頻繁漏水的目的，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、減漏效果顯著的特點(diǎn)。
【IPC分類】C21C5/40
【公開號(hào)】CN205152256
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520880353
【發(fā)明人】郭燦先, 王紅飛
【申請(qǐng)人】武鋼集團(tuán)昆明鋼鐵股份有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年11月7日