维普资讯 http://www.cqvip.com 詈 余热锅炉２００２３ ９ ３４０吨ＯＧ转炉余热锅炉的特点 杭州锅炉集团有限公司蔡莉萍 １ 引言 节能和环保是当今社会的两大主题。余 热锅炉既能回收工业余热，节约能源，又能 控制污染，保护环境。因此，余热锅炉在各 领域应用十分广泛，尤其在冶金工业中，它 是必不可少的设备之一。 转炉余热锅炉是炼钢车间主要设备之 其冷却烟道起着收集、冷却与输送烟气 多方面的作用。当今世界转炉烟气冷却和煤 气回收技术有二种，一种是以日本为代表的 ＯＧ法，另一种是以德国为代表的ＬＴ法。日 本川崎公司（ＫＡｗＡｓＡＩ（Ｉ）和杭州锅炉集团 有限公司联合为日本新日铁大分钢厂生产的 ３４０吨ＯＧ转炉余热锅炉采用日本ＯＧ法， 是目前世界上最大的转炉。本文以该炉为 例，浅谈转炉余热锅炉的主要特点，为广大 同行提供参考。 ２锅炉设计的基本条件 ２．１烟气条件 锅炉进口烟气最高温度 １４５０￣ 锅炉出口烟气最高温度６５０％ 烟气量 ３１３０００ｍ３（标）／ｈ 烟气成分ＣＯ ８８％ ＣＯ２ １２％ 最大含尘量 １５Ｏｅ／ｍ３（标） ２．２锅炉条件 最高使用压力 ４．１ＭＰａ 常用使用压力 ３．６ＭＰａ 最高使用温度 ２５３．２℃ 给水温度 １０５℃ 最大蒸发量 ２８０ｔ／ｈ ３锅炉结构 锅炉结构图见图１。锅炉为室内布置， 强制循环水管式余热锅炉。冷却烟道由下部 烟罩、上部烟罩、辐射部及对流部等几大部 件组成。 下部烟罩为一直径＋５３９５的圆筒形烟 道，底部管束为ｕ型弯管，使集箱避开火 焰区。 上部烟道为一有５Ｏ。转角的圆筒形烟道， 其上设置有氧枪孔、副氧枪孑Ｌ和加料槽等。 辐射部为一全长约３８ｍ的烟道，共分 为６段，进口为圆筒形（＋５３１６），出口为方 形烟道（４７３２×４７３２）。通过第一段天方地 圆连接，第４段烟道内布置对流部Ｎｏ．１和 对流部Ｎｏ．２，第５段烟道内布置对流部 Ｎｏ．３ ４锅炉的特点 ４．１安全的循环系统 转炉余热锅炉的运行工况随转炉的冶炼 工艺而周期性、急剧地变化。当转炉吹炼 时，大量的高温烟气流过余热锅炉，余热锅 炉的热负荷急剧增加；当吹炼停止时，余热 锅炉的热负荷急剧减小。这种热负荷波动周 期约３Ｏ分钟（相当于转炉冶炼周期）。冷却 烟道均为膜式壁结构，相当于锅炉的水冷壁 炉膛，它与烟气的热交换是通过与循环于烟 道管束内的介质间进行的。由于转炉炼钢生 维普资讯 http://www.cqvip.com １０ 余热锅炉２００２．３ 厂ｆ１ 『十１ 厂ｆ１ 图１ ３４０吨转炉余热锅炉 维普资讯 http://www.cqvip.com 余热锅炉２００２．３ 产周期仅半小时左右，使烟道壁热负荷变化 极大，吹炼时烟气温度高达２０００ｃ℃以上， 而出钢倒渣时烟道壁却被吸入的空气冷却， 这样的换热工况对水循环系统极为不利，因 此烟道全部采用强制循环系统，以避免开炉 时由于自然循环启动缓慢而使管壁过热（虽 然是短时间的，但周期为半小时的频繁启 动，极易形成疲劳）。 强制循环是依靠泵的动力来推动管内介 质的流动。无论转炉吹氧与否，管内介质始 终保持流动状态。流动速度可以任意调节， 使受热管壁得到及时冷却。分析认为，高倍 率的强制循环系统中管内流速高，管内介质 基本上是液相流动，它比双相介质流动更为 安全。 目前世界上也有自然循环和强制循环的 混合水循环方式。当正常吹氧时采用自然循 环，当停止吹氧循环流速下降到低限值时， 自动切换成强制循环。这是一种既节电又保 证安全的循环方式。 另外，转炉余热锅炉为倾斜布置，倾斜 的水冷壁管在受热条件下管内的汽水混合物 容易产生汽水分层。汽水分层后，水侧在向 火面的管子一般是安全的，但汽侧在向火面 的管子非常危险，极易因传热恶化导致爆管 事故的发生。因此，这部分管子内设有不锈 钢螺旋板，这样有效改善了汽侧向火面管子 的传热状况和管内汽水两相流动状况。 ４．２辐射受热面与对流受热面相结合 本锅炉的几段烟道中都布置有膜式水冷 壁，受热面以吸收辐射热为主。为了更充分 地吸收烟气热量，在上部烟道内加装了蛇形 管受热面（即对流受热面），因此，上部烟 道既有辐射传热，同时又存在对流传热，可 使烟气出口温度降低至６００￣；左右，余热回 收效率较高。 ４．３多种热膨胀措施 炼钢转炉余热锅炉的热膨胀设计对设备 运行的安全性具有重要意义。值得重视的 是，它不仅存在轴向热膨胀，而且还存在径 向热膨胀。对轴向热膨胀，主要是在烟道连 接处采用膨胀节或用耐高温的非金属塑性材 料来吸收膨胀量，而在锅炉的支点、悬吊点 则用恒力弹簧来调整锅炉的膨胀位移等。径 向热膨胀是由于锅炉在高温运行的情况下， 四周的水冷壁管沿径向向外膨胀而造成的。 因此，在刚性梁的设计中必须留有一定的膨 胀间隙，若无此间隙，水冷壁与刚性梁连接 处的管子局部应力会增大，导致水管破坏。 可见，在刚性梁的设计中留有一定的膨胀间 隙对锅炉的安全运行起着十分重要的作用。 ４．４良好的密封 方面，在烟道下面正压部分的密封不 好会引起烟气泄漏，存在安全隐患；另一方 面，在烟道上部的负压部分若密封不好会使 空气漏人烟道内，不仅影响烟气质量，严重 时还可能发生爆炸。为保证密封的安全可 靠，在烟道设计中采用膜式壁结构。另外， 烟道上的人孑Ｌ、脚手架孑Ｌ和防爆门孑Ｌ等各种 开孑Ｌ均采取了可靠的密封措施。 ４．５组装程度高 本锅炉结构较复杂，体积庞大，制造难 度大、周期长。单个部件最宽为７ｍ多，最 高约为６ｍ，最长为１０ｍ多。锅炉组装程度 较高，烟道上刚性梁、各类门孑Ｌ、密封罩等 都在厂内组装至膜式壁上，这样不仅可以保 证锅炉质量，而且便于工地安装。 ３４０吨ＯＧ转炉余热锅炉兼具以上特点， 使用寿命长并且安全可靠。