1、汽化冷卻介紹  發布日期：2010-6-17 收藏 評論 沒有找到想要的知識 一、 簡單原理 （一） 什么是汽化冷卻把加熱爐爐底水管敞開式的水冷卻系統改裝成封閉系統。爐底水管吸收了加熱爐的熱量后被封閉系統中不斷流動的熱水帶走。這樣，系統中帶有一定壓力的熱水吸收并帶走了爐膛內爐底水管的熱量。在流動過程中熱水冷卻了處于1200多度高溫中的爐底水管并使自身轉變成汽水混合物。系統產生的蒸汽可供外部用戶使用，并不斷向系統中補充消耗掉的水。周而復始，這樣一個過程和系統即稱為汽化冷卻（系統）。（二） 原理汽化冷卻和余熱鍋爐的原理都很簡單：就是將帶有大量熱量余（廢）氣（

2、如高溫煙氣）、高溫產品的余熱（如焦炭、高溫鋼錠、待冷卻的高溫鋼坯等）、冷卻介質余熱（如冷卻水等）、化學反應后產生的余熱等等引向一個吸熱裝置，使煙氣等帶有的熱量被吸熱裝置中的水吸收，使水變成蒸汽或熱水供用戶使用。二、 特點及循環方式（一） 特點采用汽化冷卻來代替水冷卻，除了可以充分利用余熱回收大量熱量外，還有如下優點1. 節省大量冷卻水（約30倍）；2. 改善了鋼錠的加熱質量（減少“黑印”）；3. 提高了爐底水管的使用壽命；4. 節約用電；5. 產生的蒸汽能得到充分利用。投資約4個月即可回收；6. 回收蒸汽節約能源。

3、（二） 循環方式汽化冷卻和余熱鍋爐的水循環方式均有強制循環和自然循環兩種。1. 強制循環是借用外力（如水泵、引射）來推動系統中的水，使之流動產生循環。設計強制循環系統的關鍵之處是由于各循環回路阻力不同。使各回路的循環水量會因阻力的大小而產生差異。有時會造成流量很小發生事故。一般采取的辦法是在各循環回路的進口安裝不同孔徑的節流圈來控制阻力小的回路不能有過大流量。但是由于以下原因目前較少采用強制循環。 管路較復雜、設備較多限制了氣壓的提高，維護成本相應增加； 一次性投資大，經常運行成本較高； 循環泵耗電，一旦電力故障，將引起循環破壞影響正常生產。2

4、. 自然循環即不借助外力，而是依靠循環系統本身上升管中的汽水混合物與下降管中水之間的比重差及汽包下降管入口之間距離的乘積這一較小的循環動力進行循環流動。在加熱爐點火開始時，循環系統中上升管和下降管中都是水，故沒有比重差也沒有循環動力。再加上加熱爐爐底水管在生產時處于水平狀態，特別對小時產量較大的大型加熱爐來講，爐底水管的長度比較長使阻力增大，更增加了循環的困難。在燃料鍋爐中，受熱面禁止使用水平管，但在汽化冷卻中基本上受熱面全部是水平管。因此，要保證自然循環汽化冷卻能正常運行，在設計和施工及操作的時候就必須注意以下幾點： 必須保證循環系統中水的流動是定向流動。即只能向我們 要

5、求的方向流動。要做到這一點就必須增加下降管的阻力同時要減小上升管的阻力。即在施工時，上升管走向管道越短越好。不能追求漂亮而應走最短距離為佳。對下降管來講，應有一定的下彎深度，即爐底管中心線向下要有一定的距離。視加熱爐的長度，下彎距離也有一定的要求，但最短不能小于1.8米。 循環供水量充足，即循環倍率適中； 循環系統中汽水混合物的流動需保證一定的流速，即不能小于臨界流速，否則會造成循環停滯、間斷循環。嚴重時還會引起因爐底水管中發生“汽水分層”現象而引起損壞事故。根據循環回路中產氣量的大小決定采用何種管徑的上升管 正常運行時，整個循環系統的運行壓力不得低于0.30.3

6、5MPa，保證系統有一定的循環動力； 盡量保持水位以保證循環流動的連續性，水位上下波動不能太大；水位波動不大，水中的“欠熱”就少，吸熱后能連續產生蒸汽，使之流動。若“欠熱”太大，即水量補給太多時，汽包內水溫較低，要吸收較多熱量后才能達到汽化目的，這時就可能產生流動停滯現象，如運行時多次產生這種現象將會使爐底水管產生損壞，影響使用壽命。 各循環回路中所受的熱負荷一般應相差不大。由此可知：在操作時，我們一定要嚴格控制給水量的大小。不能太多也不能太少。最好是消耗多少即產多少汽，就補多少水。保持水量恒定。同時此時壓力變化也基本不變。若補水太多甚至超過了上升管的出口，則將使上升管中也

7、充滿了水。使整個系統失去了循環動力（無比重差）。就會發生循環停止，甚至不流動，將使爐底水管過熱，或發生汽水分層現象。時間一長，爐底水管損壞造成重大事故。另外運行時應保證壓力在0.3MPa以上。壓力越大。汽水混合物的比重越小。造成的循環動力也越多。據多年運行經驗，只有當壓力大于0.3MPa時，汽化冷卻系統才能建立循環流動。3. 自然循環的啟動方式加熱爐開爐時爐內為常溫，同時上升管、下降管等循環回路中無蒸汽產生，故比重差為零。系統中沒有循環動力，系統內水無法產生循環。為了保證系統順利投入正常運行，必須采用一定的外力給予啟動循環，一般采用以下三種方式: 強制啟動； 在上

8、升管一定部位接入蒸汽，采用蒸汽引射啟動； 不采用外力，利用系統本身緩慢升溫逐漸進入自然循環狀態，稱為“自啟動”。由于強制循環啟動增加較多設備、系統復雜，還須用電，一般不采用。現在一般采用蒸汽引射方式啟動系統。但是，若沒有蒸汽時只能采取“自啟動”時，除精心設計外，在施工時，若條件許可，可將上升管與熱風管道相接觸并包扎在一起，或盡量靠近爐墻安裝也可以起到“引射”作用。采用自啟動時，加熱爐升溫速度宜逐漸緩慢升溫，以避免突然升溫使爐底水管突然受高溫又來不及傳熱而產生變形、裂紋等現象。在“自啟動”時，有的管道會發生水擊聲或管道發生振動現象。操作人員對之一定要引起重視。三、 加熱爐汽化

9、冷卻系統和布置（一） 汽化冷卻系統1. 循環系統按循環分：有強制循環和自然循環兩種2. 按水循環回路分有以下幾種: 單獨下降，單獨上升； 分組下降，單獨上升； 幾種下降，單獨上升； 分組下降，分組上升； 集中下降，分組上升；按此系統分時，應注意各循環的熱負荷（如縱管或橫管）應基本接近。汽化冷卻系統主要是由汽包下降管爐底水管上升管汽包這樣一個閉式循環組成。這個系統稱為水循環系統，也稱為“循環回路”。一座加熱爐的汽化冷卻系統是由若干個“循環回路”組成。3. 水循環管路的布置水循環管路特別是上升管，應盡量減少阻

10、力。可采用大曲率半徑的煨彎而少用沖壓彎和三通，并且盡可能縮短上升管的長度等。安裝時盡可能走最近的距離。在爐底水管與上升管的連接出口處，管道盡量不要向下彎曲。如不得已要下彎，也應盡可能縮短下彎間距。上升管的汽包入口應高于汽包最高水位面。在正常運行時，嚴禁汽包水位高于上升管入口。對于下降管來講，則應盡可能的增加其阻力。一般是在下降管與爐底水管連接采用“U”形彎頭或“水封”裝置，并且盡可能的增加下彎深度以保證水循環系統能按照汽包下降管爐底水管上升管汽包這個方向進行循環。（二） 汽化冷卻設備的布置1. 汽包及操作室的布置汽包是“工質”（即汽水及其混合物）在爐底水管、下降管、上升管中

11、完成水循環過程的連接樞紐。特別對自然循環汽化冷卻裝置來講，汽包的位置、高度將直接影響到系統運行的安全可靠性。一般對汽包的布置有如下幾點要求： 保證系統中各循環回路有足夠的壓頭和盡可能小的流動阻力； 為加熱爐和汽化冷卻的操作人員、維修人員提供方便和安全工作的條件； 選定位置應便于施工安裝 在可能的情況下，盡可能的節省一次投資。由上可知：汽包最佳位置是布置在加熱爐廠房內靠近加熱爐加熱段的附近。高度一般為710米左右。或者是爐頭上方等。此種布置要求此跨廠房內的行車能從上方通過，但也可安排在加熱爐旁及廠房邊行車不必通行的區域。再有就是安排在廠房外距加熱爐不遠的另

12、外建筑物（汽化樓）內。如廠房內實在無法安置，則也可安放在加熱爐上方兩跨廠房之間的屋面上。但這樣的布置雖然有足夠的壓頭。但管道的長度增加很多。對汽包的支架也有特殊要求。其他如儀表、吊裝、維護檢修和人員操作等都帶來不便，一次投資也增加。故小型的加熱爐汽化冷卻基本不采用這種不置，但是由于大型加熱爐汽化冷卻管路太多，難免與其它風、煤氣等管路發生沖突，采用這種布置能較好的解決這個問題。2. 操作室及設備的布置操作室是操作人員操作汽化冷卻的地方。該處應能讓操作人員便于監視和操作汽化水位、壓力，便于監視軟水箱水位、給水泵的運作和軟水設備的運行等全面情況。在一般情況下，汽包平臺若是單獨設置則可分為二

13、層或三層：汽包在三層（操作室也可在三層），操作室在一層或二層，給水泵、軟化器、軟水箱放底層；若二層，汽包在二層，給水泵、軟水箱、軟化器在一層，操作室可在一層也可在汽包旁。若汽包放在加熱爐上方屋面上，則操作室及其他設備可另行選置安裝。汽包水位、壓力可用儀表及工業電視引至操作室。總之要視現場情況妥然考慮。四、 安裝附件及汽包內部裝置及其作用見余熱鍋爐講義。五、 汽化冷卻自動控制簡單介紹自然循環汽化冷卻的運行有其特殊性。它要求水循環連續不斷的穩定運行。而良好的操作可以保證做到這一點。根據第四次鋼鐵企業熱力設計專業會議的決定。1978年23月上海院、鞍山院、重慶院、包頭院和北京總院

14、及上鋼二廠等在上鋼二廠630軋鋼加熱爐上進行的自然循環汽化冷卻運行熱力測定的情況表明：對于自然循環汽化冷卻來講，給水的變化和壓力的變化對系統的安全運行有很大的關系。持續不斷的供水（即消耗多少供給多少），對運行最有利，供水時間相差越長，對安全運行影響越大。有時還會產生“脈動”現象（使流動暫停，待產汽量足夠時再次恢復流動）水位最低時產汽量最大。壓力也隨之增大，大量進水后造成爐水“欠熱”增大，壓力大幅度下降，使產汽量達最小，有時甚至產生“停滯”現象。故對自然循環汽化冷卻來講，對控制水位和壓力就尤為重要。一般主要對汽化冷卻設置如下自動調節和遠程控制儀表：汽包水位自動調節、汽包壓力自動調節（放氣閥的遙控

15、調節、排污自動調節）、汽包高低水位報警、汽包高低壓力報警。（注：為盡可能減少事故，括號內很少使用）（一） 給水自動控制一般給水自動控制可分為兩種：1. 間斷給水控制本控制的給水泵在需要補水時自動打開，補水至規定水位時自動停泵（盡量做到勤補水，少補水并做到補水時壓力變化不大），可以節省用電，且補水量可以由操作工自行調節。能保證正常生產，安全運行。 2. 連續給水控制 （二） 汽包壓力自動調節 六、 汽化冷卻的事故與事故處理汽化冷卻和余熱鍋爐都是工業爐熱能綜合利用的一種輔助設備。它們運行的安全與否不僅對工業爐的熱效率的

16、提高有直接關系，而且對軋鋼、煉鋼生產影響很大。特別是汽化冷卻與工業爐戚戚相關。汽化冷卻系統上的缺陷或操作不妥都會造成停產。少則停產幾個鐘頭，多則甚至幾天。嚴重時甚至會造成設備和人員事故，造成重大損失。安全為了生產，沒有汽化冷卻和余熱鍋爐的安全正常運行，也就沒有軋鋼、煉鋼的高產量。遇到下列情況是，汽化冷卻應立即采取緊急停爐措施：1. 發生爐底水管損壞（如紅管、嚴重彎管、爆管等）；2. 嚴重缺水，滿水（經過處理判定為嚴重者）；3. 五大附件之一損壞、失效（排污閥，只要一組失效）；4. 水電故障對于緊急停爐，不能采取立即降壓換大量冷水的辦法。因為汽化冷卻是加熱爐的一部分，一定要隨加熱爐的降溫而逐步降壓。不能脫離實際操作從而加重事故發生。其他事故可參閱余熱鍋爐事故處理講義。七、 交接班制度要使汽化冷卻能