转炉余热锅炉锅内装置的损坏分析及改进建议

余 热 锅 炉2 0 0 3 I 1 9 转炉余热锅炉锅内装置的 损坏分析及改进建议 湖北省锅炉压力容器检验研究所 熊谦逊 1 前 言 钢厂炼钢转炉的余热锅炉 ，一般采用汽 化冷却烟道结构的蒸汽回收系统来有效利用 炼钢生产过程排出烟气的高温余热。 在锅炉定期检验过程中我们发现 ，这种 类型的余热锅炉 ，无论是国外进 口的还是我 国 自行生产的 ，都 曾发生过锅筒内部装置的 严重损坏。笔者对 损坏原 因进行 了初步分 析，并对锅筒内部装置修复时的注意事项谈 些看法 ，供同行参考。 2 锅炉 结构 转炉余热锅炉在外形布置上属烟道式余 热锅炉，从水循环方面可分为强制循环和 自 然循环两种。以下 以某钢厂转炉余热锅炉为 例 ，表述其受热面组成。 锅炉的主要受热面共分为四部分 ： ( 1 )锥形活动烟罩 ：为钢管组成的锥形 结 构 ，上 部 直 径 3 6 1 8 m m， 下 部 直 径 + 4 0 7 8 m m，高约 l O 0 0 m m，由 1 X 5 m m的钢 管绕成圆锥形 。活动烟道水循环为低压强制 循环系统 ，不参与固定烟道的水循环。 活动烟罩的水流程 ：循环水泵一右集箱 一 螺旋盘管式水冷壁管一左集箱一 除氧器 。 活动烟道通过提升装置可 自由升降 ，升降的 行程为 5 5 0 m m。 ( 2 )固定烟道 ：为圆筒形膜式水冷壁结 构 ，直径 2 6 3 6 m m，高约 9 3 0 0 ra m，由 4 , 5 1 5 m m钢管焊 制而成。下部 与给水环形集箱 连接 ，上部与蒸汽汇集环形集箱连接 ，形成 独立的水循环回路。 ( 3 )主烟道 ：为 圆筒形 膜式水冷 壁结 构 ，直径 b 2 6 3 6 m m，高约 2 5 0 0 0 m m，由 4 , 5 1 X 5 m m钢管焊制 而成 。下部与给 水环形集 箱连接，上部与蒸汽汇集环形集箱连接 ，形 成独立的水循环回路。 ( 4 )尾部烟道 ：为圆筒形膜式水冷壁结 构，直径 + 2 6 3 6 m m，高约 5 2 0 0 m m，由 4 , 5 1 X 5 m m钢管 焊制而成。下 部与给水环形集 箱 连接 ，上部与蒸汽汇集环形集箱连接，形成 独立的水循环回路。 可见 ，炼钢转炉余热锅炉是由膜式水冷 壁构成的一个钢制汽化冷却烟道。烟道的每 一 部分都有单独的水循环系统 ，除活动烟罩 外 ，其余三个固定烟道水循环都属于自然循 环系统。因此 ，锅炉总 的水循环 系统可 认 为：锅筒一下降管一烟道下环形集箱一环形 膜式水冷壁蒸发段一烟道上环形集箱一蒸汽 引出管一锅筒。 3 锅筒内部装置的损坏及原 因 上述钢厂转炉余热锅炉在运行中，曾发 生过严重的锅简内汽水分离挡板脱落事故 。 锅筒内 1 1 0 01 5 0 01 2 m m的汽水分离挡板 与锅筒连接 的 1 l O O m m长 的焊缝全部撕开 ， 与托架连接 的 8颗 q q 4 m m的螺栓全部齐根 断裂，使汽水分离挡板落入锅筒底部。挡板 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 余 热 锅 炉2 0 0 3 1 简图如图 1 所示。 我们对该厂进 口及国产转炉 的汽化冷却 烟道检查了 7台，均发现了不同程度的分离 器挡板脱落。其中有 3台分离器挡板全部脱 落 ，2台脱落了 4 块 ，还有 2台脱落了 3 块。 除此之外 还发生过锅筒 内的给水分配管 断 裂 ，给水管支架从预焊板上撕开 ，以及加药 管 、排污管断裂等故障。散落的部件相互撞 击 ，有的将集中下降管的栅板砸变形 ，造成 栅板的碎片 、螺栓 、螺帽等物落入下降管 ， 有的汽水分离挡板正好盖在集中下降管管 口 上 ，破坏了锅炉的水循环 ，等等。 图 l 挡 板 简图 1 汽水分离挡 板2 蒸汽引出管3 挡板托架 余热锅炉的热源来 自于转炉 ，锅筒内部 装置损坏的原因，应主要从转炉余热锅炉的 特点来分析。炼钢时需向转炉定期吹氧 ，强 化冶炼 ，吹氧时转炉内温度提高 ，排出大量 的高温烟气 ，而在不吹氧时烟气量减少。因 此，供给锅炉 的热 源周期性 发生剧烈 的变 化 ，吹氧时高温烟气与烟道膜式水冷壁产生 强烈的热交换 ，瞬 间产生大量汽水混合物 ， 经上部环形集箱的蒸汽引出管涌向锅筒 ，对 锅筒内部件产生强烈冲击 ，而不吹氧时汽水 混合物在管内的流动趋于平缓。锅筒内部装 置长期在变负荷下运行 ，易产生疲劳裂纹而 损坏。再者 ，“ 汽化冷却烟道”( 仍 以上述钢 厂为例)实际上就是一个用膜式水冷壁分为 4节做成 的 b 2 6 3 6 m m，高度约为 4 0 0 0 0 ra m的 钢烟窗 ，每节都布置有上下环形集箱构成水 循环系统 ，所有汽水混合物均由 6根直径为 b 3 2 7 m m的管子引入锅筒。转炉吹氧时，每 节烟道均在短 时间产生大量 的汽水 混合物 ， 强大 的汽水混合物流集 中冲向锅筒 ，使汽水 分离挡板过早损坏。 此外 ，制造不规范也是一重要原因，有 些转炉余热锅 炉并非专业锅炉制造厂生产 ， 部件的设计也未按有关标准进行 ，在取材 、 焊接加工等方面留下了隐患。 4 修 复建 议 检验发现 ，有些损坏的汽水分离挡板修 复后 ，第二次检验时又被 冲垮 ，焊缝全部撕 开 ，有的甚至连预焊板 的焊缝也被撕掉 了。 鉴于这种情况 ，综合考虑到转炉余热锅炉的 运行特点 ，特提出以下修复建议 ： ( 1 )锅炉的汽水分离挡板上可开一些小 孔 ，减缓汽水混合物对挡板的冲击 ； ( 2 )水位计汽 、水连接管应加装水位稳 定板 ，减少局部的水位波动 ； ( 3 )锅筒内预焊件用材厚度应同连接部 件匹配 ，主要是考虑局部刚度问题 ； ( 4 )对锅筒内废弃的汽水分离挡板等物 应取 出，防止留在锅筒内； ( 5 )检查撕 裂的焊缝是 否波及到母材 ， 对有 问题的部位，必要时还应做磁粉检验和 超声波检查； ( 6 )锅内装置的设计应遵循 锅内设计 导则的要求，结合这类锅炉的特点合理布