影響轉(zhuǎn)爐煙道使用壽命的因素

寇秉原 韓邦軍

（西寧特殊鋼股份有限公司 西寧）

轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐是轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)重要設(shè)備組成部分，功能是冷卻轉(zhuǎn)爐冶煉煙氣，并將煙氣的余熱利用產(chǎn)出蒸汽。轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行是保證轉(zhuǎn)爐穩(wěn)產(chǎn)、順產(chǎn)的重要條件之一，由于轉(zhuǎn)爐煙道長(zhǎng)期受高溫?zé)嶝?fù)荷周期性變化，造成熱疲勞破壞和高溫高速飛塵氣流沖刷。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，煙道漏水是困擾轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)比較棘手的問(wèn)題，輕則造成軟水消耗大，重則影響轉(zhuǎn)爐產(chǎn)能造成轉(zhuǎn)爐停產(chǎn)。

影響轉(zhuǎn)爐煙道壽命原因，通過(guò)總結(jié)多年實(shí)際運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，可歸結(jié)為4個(gè)不合理、3個(gè)問(wèn)題和1個(gè)影響：即設(shè)計(jì)、采購(gòu)時(shí)間安排、運(yùn)輸和保管不合理；設(shè)備安裝、備件質(zhì)量和運(yùn)行管理問(wèn)題；制造工藝的影響。

一、4個(gè)不合理

1.設(shè)計(jì)不合理

設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐冷卻強(qiáng)度不合理、上下管道管徑不合理，管徑小流量低，影響冷卻蒸發(fā)管溫度，造成蒸發(fā)管高溫?zé)龘p。管徑過(guò)大，蒸發(fā)管熱負(fù)荷低，造成循環(huán)停滯燒損蒸發(fā)管。活動(dòng)煙罩和段強(qiáng)制循環(huán)泵參數(shù)設(shè)計(jì)不合理，影響冷卻蒸發(fā)管溫度，造成蒸發(fā)管高溫?zé)龘p。設(shè)計(jì)單位應(yīng)選擇國(guó)家甲級(jí)設(shè)計(jì)單位。

2.采購(gòu)時(shí)間安排不合理

煙道采購(gòu)時(shí)間過(guò)早，長(zhǎng)期放置導(dǎo)致生銹腐蝕。煙道采購(gòu)時(shí)間過(guò)晚，生產(chǎn)廠家匆忙制造，造成質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)。

3.運(yùn)輸不合理

如起吊、運(yùn)輸磕碰造成管道變形或運(yùn)輸時(shí)煙道固定不牢，造成煙道晃動(dòng)磨損煙道個(gè)別部位。

4.保管不合理

煙道到貨后要對(duì)煙道要對(duì)各管道封口檢測(cè)，防止管道口裸露，渣滓掉入蒸發(fā)管中堵塞。檢測(cè)煙道打壓水是否吹干凈，防止冬天凍裂蒸發(fā)管或銹蝕。

二、3個(gè)問(wèn)題

1.設(shè)備安裝問(wèn)題

轉(zhuǎn)爐煙道更換時(shí)，需要對(duì)煙道上升管和下降管切割焊接，由于施工單位防范措施不當(dāng)，將切割時(shí)渣鐵掉入管道內(nèi)，造成堵塞蒸發(fā)管中的拉蒙管或節(jié)流孔板。

煙道安裝時(shí)管道焊接應(yīng)氬弧焊打底，電焊焊接。焊前，坡口及附近20 mm內(nèi)打磨清除凈油銹等污物。定位焊采用TIG-J50。接頭錯(cuò)口應(yīng)≤1 mm。禁止在焊件的非焊接表面引弧，如產(chǎn)生弧坑，應(yīng)將其磨平或焊補(bǔ)。多層焊接時(shí)，焊接接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)。焊接完畢，清除干凈表面熔渣、飛濺等物，并打上焊工鋼印或做好記錄。

焊接后外觀檢驗(yàn)，焊縫高度不低于母材表面，焊縫與母材應(yīng)圓滑過(guò)渡；焊縫及其熱影響區(qū)表面無(wú)裂紋、未熔合、夾渣、弧坑和氣孔，焊縫不得有咬邊。焊接后的檢測(cè)應(yīng)遵守 GB 11345-1989《鋼焊縫手超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分析》、JB/T 4730-2005《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》。

2.備件質(zhì)量問(wèn)題

閥門(mén)質(zhì)量不合格。因轉(zhuǎn)爐煙道Ⅰ段和活動(dòng)煙罩設(shè)計(jì)為強(qiáng)制循環(huán)，并且強(qiáng)制循環(huán)泵1用1備，由于強(qiáng)制循環(huán)泵的前后閥門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)，造成內(nèi)部短循環(huán)，蒸發(fā)管冷卻效果不好，造成蒸發(fā)管局部高溫?zé)龘p。

強(qiáng)制循環(huán)熱水泵質(zhì)量不合格，泵的工作效率低，流量和揚(yáng)程達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，造成爐口段和活動(dòng)煙罩蒸發(fā)管段熱量無(wú)法及時(shí)帶走，造成蒸發(fā)管冷卻效果不好，蒸發(fā)管燒損。

流量、壓力表計(jì)不準(zhǔn)，造成過(guò)壓或活動(dòng)煙罩與段煙道冷卻水分配不合理，造成低水量段蒸發(fā)管過(guò)燒。

3.運(yùn)行管理問(wèn)題

（1）鍋爐水不合格，鈣鎂離子高。鍋爐水不斷蒸發(fā)，鈣鎂離子當(dāng)鍋水中達(dá)到飽和時(shí)，便有固體物質(zhì)析出。所析出的固體物體，如果懸浮在鍋水中，就稱(chēng)為水渣，如果牢固地附著在受熱面上，則稱(chēng)為水垢。水垢是鍋爐的百害之源，水垢導(dǎo)熱性太差。鍋爐鋼板的導(dǎo)熱系數(shù)約為167～209 kJ/m·h·℃，而水垢的導(dǎo)熱系數(shù)要比鍋爐鋼板小數(shù)十倍到數(shù)百倍。這樣就會(huì)造成鍋爐出力下降。如果鍋爐結(jié)有水垢，又要保持一定的出力（工作壓力和蒸發(fā)量）。這樣只有增加火側(cè)的溫度才行，水垢越厚，導(dǎo)熱系數(shù)越差，鍋爐火側(cè)的溫度就得越高。國(guó)家試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)于工作壓力1.4 MPa的鍋爐，火側(cè)溫度在900～1200℃，水側(cè)的溫度為197℃，沒(méi)有結(jié)水垢時(shí)的鋼板溫度只有215～250℃。同樣的鍋爐，當(dāng)鍋板結(jié)有0.8～1.0 mm水垢后，鍋板溫度比無(wú)垢時(shí)提高了134～160℃。20#鍋板當(dāng)達(dá)到315℃時(shí)，金屬的各種塑性指標(biāo)開(kāi)始下降，當(dāng)達(dá)到450℃，金屬就會(huì)因過(guò)熱而蠕動(dòng)變形。因此，水處理不好，鍋爐結(jié)生水垢，很容易煙道蒸發(fā)管金屬燃損或因結(jié)垢堵塞拉蒙管造成蒸發(fā)管缺水，高溫?zé)龘p。

（2）鍋爐水不合格，氯離子高。由于軟水站制水中使用氯化鈉，氯離子大量帶入軟水中，造成氯離子對(duì)鍋爐管腐蝕。

（3）鍋爐水未除氧。由于除氧器未投入或除氧器是有不當(dāng)，造成鍋水中存在大量的溶解氧，便形成強(qiáng)烈的腐蝕劑，對(duì)鍋爐金屬元件造成強(qiáng)烈的化學(xué)腐蝕：在電化學(xué)腐蝕中，氧是陰極"去極化"劑：O2+4e-+2H2O→4OH-。氧具有奪取電子的能力，當(dāng)鍋水中氧濃度不均勻時(shí)，高氧濃度和低氧濃度部位的金屬產(chǎn)生電位差，從而發(fā)生電化學(xué)腐蝕。

當(dāng)存在足夠多的氧氣時(shí)，氧和水會(huì)破壞金屬表面的緊密保護(hù)膜（保護(hù)膜為Fe（OH）2），生成三價(jià)鐵沉淀，4Fe（OH）2+O2+2H2O→4Fe（OH）3↓。水溫與含氧量的關(guān)系如圖1所示，當(dāng)水溫在15℃時(shí)，含氧約7 mg/L。鍋爐的腐蝕速度與侵入氧氣量有關(guān)。當(dāng)含氧7 mg/L時(shí)，腐蝕速度為1.05 g/m2·h。蒸發(fā)管金屬表面被腐蝕后，金屬要減薄，鍋爐的有效厚度降低，造成蒸發(fā)管漏水，或使設(shè)備的使用壽命大大縮短。

（4）補(bǔ)水溫度過(guò)低。由于轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)周期性，當(dāng)吹煉時(shí)煙道煙氣溫度高，造成汽包高水位。出鋼時(shí)煙道煙氣溫度低，汽包水位低水位，汽包需補(bǔ)水。如補(bǔ)水水溫過(guò)低，造成煙道熱脹冷縮。使金屬材料的內(nèi)應(yīng)力峰值增大（振幅增大），耐疲勞壽命降低，從而影響了金屬材料的使用壽命。

（5）排污不合理。余熱鍋爐隨之時(shí)間，軟水在鍋爐內(nèi)受熱后沸騰蒸發(fā)的結(jié)果，為水中的雜質(zhì)提供了化學(xué)反應(yīng)和不斷濃縮的條件。為控制鍋爐水水質(zhì)，使其中雜質(zhì)在一定限度以?xún)?nèi)，需要從鍋爐中不斷地排除含鹽、堿量較大的爐水和水渣、污泥、松散狀的沉淀物，就需要合理排污。鍋爐排污分連續(xù)排污和定期排污兩種方式。連續(xù)排污又稱(chēng)表面排污，要求連續(xù)不斷地從爐水鹽堿濃度最高部位排出部分爐水，以減少爐水中含鹽、堿量，含硅酸量及處于懸浮狀態(tài)的渣滓物含量，所以連排管設(shè)在正常水位下80～100 mm處，定期排污主要排除爐內(nèi)水渣及泥污等沉積物，所以其排污口多設(shè)置在煙道下聯(lián)箱下部底部。如果由于人為疏忽管理，排污次數(shù)減少，會(huì)造成蒸發(fā)管中沉積物堵塞，引起鍋爐管損壞。一般中壓鍋爐水質(zhì)堿度在7～20 mol/L比較合理。

（6）工作失誤，造成蒸發(fā)管損壞。轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)中，鍋爐煙道軟水被消耗，如果工作失職，沒(méi)有及時(shí)補(bǔ)充水，會(huì)造成蒸發(fā)管干燒損壞或低水位鍋爐高溫下補(bǔ)水，會(huì)產(chǎn)生大量蒸汽，壓力突然增高，破壞蒸發(fā)管。

三、1個(gè)影響

1個(gè)影響即制造工藝的影響，余熱鍋爐煙道在制造過(guò)程中，未嚴(yán)格按照鍋爐的有關(guān)制造技術(shù)條件和規(guī)定進(jìn)行制造。如材料采購(gòu)未按技術(shù)要求，材料制造廠家管理不好，生產(chǎn)的產(chǎn)品有個(gè)別不合格，運(yùn)行使用后出現(xiàn)問(wèn)題。應(yīng)首選首鋼、寶鋼生產(chǎn)的鍋爐管。焊接質(zhì)量不合格。制造完成后未按要求整體熱處理，煙道制造焊接產(chǎn)生的應(yīng)力未消除，在運(yùn)行中局部區(qū)域焊接應(yīng)力與熱應(yīng)力疊加，造成受熱管與隔熱板間焊縫拉開(kāi)，損壞蒸發(fā)管。煙道制造應(yīng)遵守以下國(guó)標(biāo)：

（1）蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程。

（2）JB/T 6508—1992氧氣轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐技術(shù)條件。

（3）GB 5310—1995中、低壓鍋爐用無(wú)縫鋼管。

（4）JB/T 1611—1993鍋爐管子技術(shù)條件。

（5）GB/T 14958—1994氣體保護(hù)焊用鋼絲。

（6）JB/T 1613—1993鍋爐受壓元件焊接技術(shù)條件。

（7）JB/T 1610—1993鍋爐集箱技術(shù)條件。

（8）JB/T 1612—1994鍋爐水壓試驗(yàn)技術(shù)條件。

（9）JB/T 6509—1992小直徑彎管技術(shù)條件。

（10）JB/T 5255—1991焊制鰭片管（屏）技術(shù)條件。