史 良，劉瑞林，王 雪
（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司，河北 唐山 063200）
摘 要：當今鋼鐵工業(yè)是國家經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，也是工業(yè)生產(chǎn)耗能大戶，蒸汽是轉(zhuǎn)爐冶煉重要副產(chǎn)物，目前各鋼廠主要采用汽化冷卻設(shè)備產(chǎn)生蒸汽，但是由于煉鋼轉(zhuǎn)爐冶煉的特殊性，導致蒸汽生成具有間斷性以及波動性等局限性，產(chǎn)汽壓力、溫度以及產(chǎn)汽量均極不穩(wěn)定，而蓄熱器就是調(diào)控蒸汽的主要設(shè)備，蓄熱器如何充分利用，發(fā)揮最大的功用是本文研究的重點，本文獻重點介紹蓄熱器在轉(zhuǎn)爐飽和蒸汽與過熱蒸汽混合后用于RH抽真空冶煉中的改造應用。
關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐；蓄熱器；蒸汽壓力
1 蒸汽系統(tǒng)改造研發(fā)意義
蒸汽系統(tǒng)的穩(wěn)定性對轉(zhuǎn)爐冶煉穩(wěn)定及精煉RH 爐能否正常運行起到關(guān)鍵作用。首鋼京唐公司利用煉鋼轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的飽和蒸汽與130t/h 電站中壓蒸汽的混合保證RH 爐抽真空穩(wěn)定運行。隨著京唐公司RH 精煉品種鋼比例增加，蒸汽總量的不足已顯現(xiàn)，頻繁出現(xiàn)局部時段因蒸汽壓力偏低，RH 爐無法進行真空處理的情況，給品種鋼的生產(chǎn)組織帶來較大困難。隨著京唐公司汽車板等冷軋產(chǎn)品產(chǎn)量不斷提高，未來煉鋼部RH處理比例可達到65%~75%，而蒸汽量的不足會嚴重制約RH比例的進一步提高[1]。為解決此瓶頸，需合理利用外部過熱蒸汽，提高轉(zhuǎn)爐自產(chǎn)飽和蒸汽的用汽比例，提高蓄熱器的蓄熱能力，減少蒸汽系統(tǒng)壓力大幅波動。
京唐公司真空泵系統(tǒng)是RH精煉設(shè)備中的核心設(shè)備, 通常選擇水蒸氣噴射泵作為抽真空的設(shè)備[2]。所以水蒸氣品質(zhì)對RH 爐抽真空作業(yè)起到至關(guān)重要的作用，RH 爐生產(chǎn)時用汽需滿足以下要求：1）抽真空期間的蒸汽流量必須保證。在任何時候抽真空蒸汽系統(tǒng)所儲存的蒸汽量都必須大于真空泵的用汽量，否則抽真空不能進行到底，達不到抽真空作業(yè)的目的。2）抽真空期間的蒸汽壓力必須穩(wěn)定。蒸汽壓力波動較大時，會使真空度反復波動，不能一鼓作氣達到要求的真空度，滿足不了生產(chǎn)要求。3）抽真空所用蒸汽必須是干蒸汽。如果蒸汽溫度低，汽中夾帶水滴，會引起真空泵水擊和震動，抽真空無法進行，還會粘結(jié)噴嘴，使真空泵在短時間內(nèi)報廢。
京唐公司蓄熱器共8 臺160 立蓄熱器，按能力設(shè)計遠大于兩座RH 蒸汽用量需求，但實際使用過程發(fā)現(xiàn)仍頻繁出現(xiàn)蒸汽波動及蒸汽壓力不足問題，進行局部改造迫在眉睫。
2 蒸汽系統(tǒng)改造
原轉(zhuǎn)爐煙道汽化冷卻系統(tǒng)蓄熱器與汽包之間為串并聯(lián)運行方式，蓄熱器出口設(shè)置壓力調(diào)節(jié)閥（V2），根據(jù)管網(wǎng)壓力控制V2 閥開度，主要用于提高煉鋼車間對蒸汽管網(wǎng)供汽穩(wěn)定性。主要工作原理為：當轉(zhuǎn)爐煙道汽化冷卻產(chǎn)汽量大于管網(wǎng)用汽量時，關(guān)小V2 閥，富余蒸汽送入蓄熱器。
當轉(zhuǎn)爐煙道汽化冷卻產(chǎn)汽量小于管網(wǎng)用汽量時，開大V2閥，蒸汽全部送入廠區(qū)蒸汽管網(wǎng)；RH 爐用汽取自蓄熱器出口蒸汽總管。原有管路連接存在以下問題：1）由于轉(zhuǎn)爐煙道汽化冷卻系統(tǒng)為間斷生產(chǎn)方式，產(chǎn)汽量隨轉(zhuǎn)爐吹氧強度變化，在前燒及后燒期間，熱負荷急劇增加導致蒸汽產(chǎn)量出現(xiàn)峰值，汽包蒸發(fā)強度增大，出現(xiàn)虛假高液位，外送蒸汽帶水嚴重，干度下降，此時如有RH 爐精煉抽真空作業(yè)時，帶水蒸汽直接被送入真空泵，造成真空泵及真空煙道破壞；2）當RH 爐生產(chǎn)間隔較長時，無法保證蓄熱器內(nèi)蓄存蒸汽滿足精煉抽真空生產(chǎn)要求；3）汽化冷卻
系統(tǒng)運行壓力波動波動范圍大，造成汽化冷卻系統(tǒng)開吹壓力低，系統(tǒng)循環(huán)建立周期長，主煙道冷卻效果差，運行壽命短。
根據(jù)以上問題，采取以下措施：1）將蓄熱器與汽包之間調(diào)整為串聯(lián)運行方式，轉(zhuǎn)爐汽化冷卻產(chǎn)汽全部送入蓄熱器，保證蓄熱器出口蒸汽干度；2）將V2 閥控制邏輯調(diào)整為：根據(jù)蓄熱器壓力控制調(diào)節(jié)閥開度，保證蓄熱器壓力維持在1.6MPa以上，滿足RH 爐隨時抽真空用汽需求。3）蓄熱器升壓運行后，汽化冷卻系統(tǒng)維持在較高壓力等級，汽化冷卻系統(tǒng)主煙道冷卻效果明顯改善，使用壽命延長。
2.1 蓄熱器本體改造
京唐煉鋼廠RH 爐蒸汽系統(tǒng)中蓄熱器在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)蓄熱器本身蓄熱能力不足，出現(xiàn)蓄熱器壓力升壓慢降壓快問題。針對出現(xiàn)的問題，本工程對蓄熱器做以下改造：由于原蓄熱器的充熱介質(zhì)為飽和蒸汽，增加的過熱蒸汽介質(zhì)不能直接并入飽和蒸汽管道，因此把原有一個蓄熱器蒸汽入口與中壓蒸汽連接管切斷，改為接轉(zhuǎn)爐飽和蒸汽。把原有蓄熱器一路飽和蒸汽出口改成中壓蒸汽入口。蓄熱器內(nèi)部新增中壓蒸汽母管，母管上增加充熱噴嘴來提高蓄熱器升壓速率及充熱量。噴嘴的安裝方式主要取決于噴嘴安裝角度和噴嘴形式。本工程噴嘴安裝形式采用了縮放噴嘴形式，噴嘴尺寸經(jīng)過計算與校核。蒸汽母管上的噴嘴角度取30°，噴嘴安裝在蒸汽母管上側(cè)成對稱分布。改造的目的是為了解決煉鋼轉(zhuǎn)爐煙道汽化冷卻自產(chǎn)汽供給量不足和蓄熱器壓降過快對RH 爐抽真空的影響。
2.2 蒸汽系統(tǒng)改造前后中壓蒸汽供汽流程
原有電站中壓蒸汽與轉(zhuǎn)爐自產(chǎn)飽和蒸汽是在RH 爐入口前混合供RH 爐抽真空使用，由于RH 爐抽真空作業(yè)為間斷作業(yè)，對電站中壓蒸汽和轉(zhuǎn)爐自產(chǎn)飽和蒸汽波動較大。經(jīng)過蒸汽系統(tǒng)改造后，電站供中壓蒸汽直接與蓄熱器連接，從而解決了供汽不穩(wěn)定的問題。通過將蓄熱器與汽包之間由原有并聯(lián)改為串聯(lián)后，解決了轉(zhuǎn)爐吹氧熱負荷急劇增加導致汽包蒸發(fā)強度增大，蒸汽帶水問題；同時蓄熱器出口采用調(diào)節(jié)控制閥來控制蓄熱器出口蒸汽壓力，是蓄熱器蒸汽壓力不低于1.6MPa。
3 小結(jié)
改造前后數(shù)據(jù)對比：
由圖1、圖2 可以看出，改造后中溫中壓蒸汽用量由原有26.5~31.5t/h 減少到3.8~18.7t/h ；經(jīng)過計算平均量后，發(fā)現(xiàn)電站中壓蒸汽量比改造前每小時要節(jié)省15t 蒸汽。由此可以看出，經(jīng)過改造后，中溫中壓蒸汽用量減少，相對轉(zhuǎn)爐汽化冷卻所產(chǎn)生的飽和蒸汽用量比例上升，從而充分利用轉(zhuǎn)爐自產(chǎn)蒸汽，對節(jié)能減排和降低生產(chǎn)成本起到很好作用。
改造之前蓄熱器壓力在RH 爐生產(chǎn)過程中變化很大，最小壓力為0.8MPa，嚴重影響RH 爐生產(chǎn)。由圖3 可見，改造后蓄熱器壓力大幅提升并且保持在1.80MPa 以上，隨時滿足RH 爐生產(chǎn)。首鋼京唐公司RH 爐系統(tǒng)改造自投產(chǎn)以來，各系統(tǒng)已實正常運行。RH 爐蒸汽系統(tǒng)改造的應用，為實現(xiàn)鋼鐵行業(yè)的資源合理利用、節(jié)能減排工作提供了新途徑，對鋼鐵企業(yè)降低噸鋼耗能、建設(shè)循環(huán)經(jīng)濟有著重要的指導意義。
參考文獻
[1] 周茂林,吳強,崔金強,李亮.120t轉(zhuǎn)爐余熱蒸汽在真空精煉爐中的應用研究[J].冶金動力,2011(3).
[2] 田旺遠;盧宏.轉(zhuǎn)爐蒸汽供RH真空精煉爐使用可行性分析[J ].山東冶金,2008(2).