第十七届全国耐火材料青年学术报告会在河南洛阳成功召开
您的当前位置:首页 > 资讯行情 > 技术文章 > 正文

轧钢加热炉蓄热体损坏原因分析及解决措施

2021年07月26日 09:44 中国钢铁新闻网 yyg/文

耐火材料网

 轧钢加热炉燃烧系统目前普遍采用蓄热式燃烧技术,它主要通过炉外一组三通换向阀或四通换向阀进行烟气排烟和燃料燃烧,在固定的一个换向周期内两侧交替进行,即高温烟气和冷煤(空)气通过蜂窝状蓄热体进行蓄热和放热。空气烧嘴和煤气烧嘴组合为一组,蜂窝状蓄热体是加热炉燃烧系统的核心材料,它的主要作用是将加热炉在换向燃烧过程中排出的烟气热量进行吸收,在一个换向周期结束后吸热结束,开始换向,冷煤(空)气通过蓄热箱体进入炉膛中进行燃烧,在进入的过程中吸收蜂窝状蓄热体储存的热量,把热量带入到炉膛中,从而达到低热值高炉煤气进行蓄热燃烧的效果。

 通过对轧钢加热炉在冬季使用过程中出现蓄热能力差、温度提升速度慢的表象,维修人员在检修中打开蓄热箱体进行检查,发现蓄热体孔洞中积聚蓄热体碎屑和黑绿色不明物,导致蓄热能力下降,通过分析提出解决方案并逐步实施。

 在这个燃烧系统中,起到蓄热效果的是装在烧嘴箱体中的蜂窝状蓄热体,材质主要是高铝莫来石。它的作用是:吸热--将燃烧烟气中的热量进行吸收;放热--将吸收的热量释放给冷煤(空)气;在排烟过程中它吸收1000℃~1200℃的高温热量,排烟废气温度<150℃;在放热过程过程中,室温的冷煤(空)气经过高温蓄热体,将1000℃左右的热量带到炉膛中。蜂窝状蓄热体外貌如下图2所示。

现场现状

 河北鑫达型钢加热炉由上海嘉德炉窑公司承建,在2019年2月17日的正常检修中,拆开蓄热箱体检修后盖,发现加热炉燃烧系统的主要耐材--蓄热体、烧嘴砖有不同程度的损坏,严重影响加热炉燃烧系统的稳定,这与加热炉后期温度提升慢,炉压高,煤气消耗量大的现状一致。

 在陆续打开空气、煤气所有蓄热箱体后盖后,发现在煤气蓄热箱体中积聚了大量的蓄热体残渣、氧化铁皮粉末和绿色的粉尘状杂质,有的积聚在蓄热体孔洞中。

对于空气蓄热箱体进行检查,未发现上述此类杂质。

原因分析

煤气中粉尘的危害:

 通过不断地对比和现场调研,上述的粉尘杂质是从煤气中带来的,在煤气通过蓄热体进入炉膛中的过程中,蜂窝蓄热体就像一个过滤筛网,杂质很容易就随着煤气的运动而吸附在蓄热体表面和孔洞中,有的在蓄热体靠近端盖一侧堵塞,有的在蓄热体孔洞中间堵塞,有的在靠近炉膛侧的一侧堵塞。此类物质的熔点较低,约在800℃左右,蓄热体的排烟温度在1000℃左右,这些物质很容易熔化而粘附在蓄热体上面,造成靠近炉膛侧的蓄热体的熔化,吸附氧化铁皮,又不断堵塞,形成恶性循环。

 上述危害有两点:一是造成蓄热体的透气性不好,在换向燃烧和排烟时气流通行不畅,换热效率低;二是杂质与蓄热体结合后降低了蓄热体的耐火度(1600℃左右)。蓄热体由于堵塞得不到应有的冷却,在靠近炉膛侧的挡板砖和蓄热体在烟气排出过程中产生熔化、粘连、坍塌,最终导致加热炉燃烧系统瘫痪,煤气进不去,烟气出不来。

煤气中水份的危害:

 型钢加热炉高温段炉膛温度在1200℃~1400℃,煤气的温度在40℃左右,在加热炉换向燃烧时,煤气中的水份随着煤气的流动通过蓄热箱体直接进入炉膛中,蓄热后高温的蓄热体(温度在1100℃左右)遇到40℃的水煤气时,个别蓄热体会碎裂成碎块、粉状,又会粘附在蓄热体的孔洞中。水份越多,碎裂成碎块和粉状的蓄热体也越多,堵塞也越严重,尤其在加热炉高温段表现的尤为突出和严重。

 煤气中的水份同时加剧了蓄热箱体内侧(靠近炉膛侧)连接的烧嘴砖的热胀冷缩,导致烧嘴砖频繁热胀冷缩,减弱了烧嘴砖与蓄热箱体和炉墙之间的连接,从而出现连接缝的扩大和烧嘴砖的裂纹。此次检查发现了高温段下加热煤气烧嘴坍塌落地,同时在高温段其它煤气烧嘴也有不同程度的鼓肚、裂纹。

但通过对比空气蓄热箱体,未发现此类堵塞严重的情况。

后续措施

针对型钢加热炉蓄热体出现的这类问题,技术部在对其它轧钢加热炉调研中发现,其他轧钢厂加热炉也都有不同程度表现,尤其是煤气用户的末端表现尤为突出,但由于在煤气主管道上面增加的排水器数量和远近的不同,排水效果的不同,蓄热体堵塞和影响的效果略有差异。

与此同时,技术部与公司能源管理中心相关人员也进行了结合和沟通,能源管理中心对公司煤气管网进行了如下工作:结合炼铁厂,重新计算高炉产生的煤气量和内部的含水含尘量;逐一排查了高炉煤气主管道设置的煤气排水器数量是否满足排水要求,不满足的重新增加排水器;对于排水效果不好的排水器进行了维修和改造;寻找在线煤气检测水份和粉尘的设备厂家,计划安装煤气成分分析仪;结合炼铁厂对于高炉区域的煤气布袋除尘设施进行日常检查和精心维护。

对于加热炉区域的煤气管道维护,各轧钢厂在技术部的建议下,也都开展了以下工作:棒材厂、带钢厂利用检修时间对排水器进行了检查、维修,对于排水效果不好的又增加了一组排水器;型钢厂计划在后续的大修时间内对煤气外网区域的煤气储气罐进行改造,目前内部为空的,煤气在大罐内无阻力,物理水排不干净,进行改造后煤气在连续的阻力下,物理水脱落较多,从而达到除水和排尘的目的;对于煤气管道用户终端部位,也可以借鉴其他企业的排水方式进行改造,即煤气管道采用"H"型重力除水改造,去除煤气中的物理水和粉尘。

对于加热炉操作方面,需要以下措施进行维护:

轧钢厂进行合理的风煤气配比(0.8~1.0),进行弱还原性气氛燃烧,保证煤气在炉膛中燃烧完全,减少煤气在蓄热箱体中燃烧,保护蓄热体。

轧钢厂合理优化加热工艺,减少钢坯的氧化烧损,尽可能地减少高温氧化铁皮粉尘对蓄热体的堵塞,保护蓄热体,延长使用寿命。

效益预估

直接效益:保护加热炉蓄热体,延长使用寿命,体现的最直接效益就是减少蓄热体的更换周期,正常使用一年,如果蓄热体受损,半年更换一次,蓄热体的增加成本为加热炉蓄热体的装入量,暂估为60万元。

间接效益:停产的检修时间为6天,创造的效益可以按照公司的小时利润进行计算。

(来源:中国钢铁新闻网)

相关阅读