加热炉汽化冷却系统故障诊断与改进

教务一体化系统

2001年第1期

(总第20期)。

山西桂源与节能

Shanxi能源与整合

2001年3月

出版

连续式加热炉汽化冷却系统故障诊断与改进

黄永强(长治钢铁(集团)有限公司，山西长治046031 )。

摘要：诊断了长钢第四牌钢厂汽化系统故障，提出了改进建议，采取了一系列改进措施，解决了爆管

问题是提高了加热炉的有效工作效率。

关键词：气化冷却； 加热炉； 炉肌管

图分类号：TD712文献识别码：B

长钢第四轧钢厂连续加热炉采用自动循环

环汽化冷却方式，汽包高度10. 5m，设计蒸汽发生量：

D=9t/h，工作压力：P=0. 78MPa，饱和温度：

tb=169.6 `C，转鼓圆面积：A=1. 54 m2，转鼓长度

l=7，600 mm，管底比65%。

1概要

长期以来，加热炉的气化冷却系统经常发生故障，

主要症状为：汽化冷却系统循环不畅，水锤现象严重。

炉筋管烧红后，发生腰部折断、鼓包、爆管，被迫停止炉检修

理科。 关炉子需要降低温度，或者检查后更换破损零件和烤箱等

多个工序。 每次停炉平均需要48小时-56小时，不仅费用高

大量的人力物资也会影响产量。 特别是在1997年，一起发生了

炉底管变形，爆管被迫停机32次，影响生产时间

1(532.16h，严重威胁四轧厂正常生产。

基于大量现场实测数据，炉筋管发生烧红变形

的原因进行了认真分析研究，确定了竖炉筋管路的设置

计不合格、循环流动阻力大、气化点分布不合理等影响

气化冷却系统循环不畅的主要原因。 根据以上理由

制定了相应地改变和改变竖炉肌管下联箱管径和标高

炉管数量和运行、水管削减、热工制度变更等措施

补助是1997年12月加热炉大修时分别制定的。

六项措施进行技术改造。

改造后，经过2a运行，没有发生气化冷却系统

由于循环不良，炉筋管烧红，发生了腰部折断的现象。 有加热炉

作用效率提高8.7 0 o，管底比降低19.5 0 o。 为四轧制

工厂月产达到2.3万t，奠定了坚实的基础，节约了大量人力

降低了力量、物力、热耗，改造取得了圆满成功。

受理日期：2000-12-11

教育部职业教育与成人教育司

冶金工业学校热能工程专业，技术人员。

2故障诊断与分析

2.1热负荷对炉肌管赤热变形的影响

该炉气化冷却系统设计产量为9 t/h，而炉

底管在整个生产过程中受到钢材的强烈振动和冲击

击打，隔热层破损，容易脱落。 另外，该炉采用均热

由于分段强化加热，钢材烧坏时绝热层受到严重侵蚀

通过蚀刻，寿命大幅降低，脱落75次书写即可达到蒸汽量

12 t/h-15 t/h，随着热负荷的增加炉温为1，350 ' c

时，炉肌管热强度可达0.565x106kj/m2

气化冷却中，水长期循环的实际流量g和流速

当w超过临界流量GK及临界流速w2时，高速循环

在流动中将蒸汽和水均匀混合成雾状或微小泡沫型泡沫，

当g小于GK，w小于WK时，保证系统的安全运行

于是，形成炮弹型或圆柱型大型堵塞气泡，形成阻气，

破坏汽化冷却系统的自然循环，不规则强

水锤现象。 使炉底管壁温度上升发红，超过碳钢

允许温度为480，发生炉底管变形、鼓包、爆管。

2.2水循环阻力的影响

自然循环汽化冷却总压差公式为：

p水gh一尸体下件p提gh OP上(1) ) ) ) ) ) ) ) p水gh一尸体下件p提gh OP上(1) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) p ) ) p )。

p水一水的密度，

一汽包的高度、

OP次下降管的总电阻，

pa-苏打混合物密度，

当尸体上的管子总阻力上升时。

由式(1)可知，阻力损失小，冷却工质的流速大，被冷却

有效果。 改造前该循环管路有弯管13个，其中有直角

有6个弯管，水循环阻力过大。

按设计要求，下降供水水箱截面积为：

f=(1.5一二) 2； f(2) )。

如果观察f互连箱的截面积，

万方数据

2001年第1期黄永强：连续式加热炉汽化冷却系统故障诊断与改进. 47。

Yf-竖水管截面积之和为，

原下降管联络箱为219mmX6mm，竖水支管为

108 mm X 4 mm，计算起来是：

F=粤4(219(12 )2=33 ) 654mm '

一f=粤

4

(108一八) 2X3二23 562 mm毫米'

f(1.5一二) Zfo

因此，下降连箱流通截面小，产生的阻力损失大，

容易发生两水管之间流量分配不均和相互干扰。

另外，根据经验公式，下部水箱中心标高高于竖水管

为了使产生的气泡向上升管流动，心标的高度为1 m-2 m，

另一方面，在轧制工厂间的段差仅为0. 324 m的情况下，气泡会逆流。

3改善措施

3.1竖炉肌管下联箱直径由219 mm X6 mm改为

325毫米x 10毫米，f(1.5-2 ) z，f，减少

通过避免阻力、流量分配不均匀，降低下连接箱中心高程和

调整竖炉肌管中心标高差为1. 79 m，增加下降

抵抗，防止苏打逆流。

3.2竖炉肌管按截面系数和挠度验算后，由3根改为

2根，提高实际流量，使GG达到实际流速w

WK。

教育信息化管理系统

3.4改变热工制度，严格标准化作业，禁止均热段强

加热使局部温度过高，炉温严禁超过1，1 350。

3.5炉肌管包扎原水调变为PA'-80胶体调变

提高包裹材料的热强度，降低其脱落率。

3.6拆除预热块的两条横向滑道，改为磷酸铝酸盐

为了减少热损失，用耐热垫支撑。

4改造的结果

1997年影响时间1 532.16 h，影响次数32

子计算：

a )降低材料费

无缝管：0. 965 t/次X32次X 6 080元八=

18.78万元

耐火材料：0. 3 6 t/次X32次X 10 500元八二

12. 096万元

b )降低施工费用

3 000元/次X32次2，9.6万元

c )停炉计算产量的年收益

计算公式：影响时间x小时产量x加热炉开工率

轧机作业率x吨钢利润

1532. 16 h X 35 t/h X 90%X70%X 150元/t=

506. 76万元

以上共节约人民币547. 236万元

参照文献：

[1]汤学忠.热能转换与利用[m]，北京：冶金工业出版社

1992.

(接第45页)

4； 一固体不完全燃烧引起的热损失、Kcal/kg、

q5散热导致热量流失时，Kcal/kg、

4s一灰的物理热损失热量、Kcal/kg、

其中，燃烧固体的不完全燃烧损失热和排烟损失

失去热量是锅炉燃烧的主要损失热量，在损失热量中

虽然占有很大的比重，但这种损失热量是锅炉的

燃烧状况和燃烧方式。

汽化式强化燃烧技术利用锅炉燃烧室中的高度

采用温、气化式热化学燃烧机理，改进燃烧侧

公式是向燃烧室注入微量的气化水，减缓燃烧反应

的表面反应转化为快速的空间反应，达到高效节能的目的

是清除烟尘的综合目的。 主要通过锅炉的滚筒

风机风力形成气化水，定量加入人管道雾化装置

为了雾化水分子，雾化后的水分子在燃烧室内和燃煤

里面的高温碳会发生强烈的氧化反应。

高温h、O C-CO个H:个、

产生的氢在高温氧的存在下自动点火，引起轻微的爆炸，

这样就提高了燃烧温度，强化了燃烧过程。 同时破坏了

燃煤的灰烬得到了燃烧室内的不完全燃烧物

使之充分燃烧，提高燃料对人的热的有效利用率。

汽化式强化燃烧技术由以下装置组成。

【vCA#}r5f ~ {2M%1-c~

Aft a *，-A ~ {arir2犯困

Fx-f ' JE一(医丽丽童)

该装置结构简单，布局合理，无需砸锅或改动

炉原有的主体结构。 操作简单，司炉工不需要再培训

可操作，不增加劳动强度。 这个装置在运转中不消耗能量

源不生“三废”。

3结论

为工业锅炉节能降耗提供了一种新的

燃烧技术。

万方数据