轉(zhuǎn)爐蒸汽在rh真空精煉爐中的應用

1電廠中壓蒸汽系統(tǒng)3-120噸法國機械裝配廠的三級乙烷濕墻年產(chǎn)量為420萬噸鋼。為提高鋼種品質(zhì)性能,新建1套130t的RH真空精煉爐,年處理鋼水能力為145萬t。真空系統(tǒng)共設置7臺真空泵,3級增壓,2級噴射,蒸汽源為熱電廠中壓蒸汽。國內(nèi)向真空泵供汽的方法有兩種:一是建設專用快裝鍋爐房,鍋爐一般是從國外引進;二是外部有可靠的中壓蒸汽源時,接引中壓蒸汽到蓄熱器組,經(jīng)蓄熱和調(diào)壓后供真空泵使用。生產(chǎn)實踐中,這兩種供汽方式都是成熟可靠的,但是,這兩種方式投資多、占地大、供汽環(huán)節(jié)多、運行費用高。萊鋼型鋼煉鋼廠1#RH真空精煉爐供汽方式為第二種,即使用中壓蒸汽。煉鋼廠3座轉(zhuǎn)爐汽化冷卻產(chǎn)生蒸汽約60t/h,除在冬天部分用于取暖外,大部分放散,與此同時,卻還要外購蒸汽。RH真空精煉爐能不能使用轉(zhuǎn)爐蒸汽,以減少外購蒸汽,并降低轉(zhuǎn)爐蒸汽放散率,本研究對此進行了探討。2通過旋轉(zhuǎn)爐的蒸汽進行真空精煉的可行性分析2.1真空蒸汽壓力為保證抽真空效果及抽氣時間,真空泵的用汽制度及對蒸汽品質(zhì)的要求非常嚴格:1)抽真空期間的蒸汽流量必須保證。真空精煉系統(tǒng)平均用汽量17t/h,最大用汽量25t/h,汽波動性大,但要求在任何時候抽真空,系統(tǒng)“儲存”的蒸汽量都必須大于抽真空所需要的蒸汽量,否則,將延長抽氣時間甚至抽真空中斷。2)抽真空期間蒸汽壓力必須穩(wěn)定。真空精煉系統(tǒng)要求壓力穩(wěn)定在1.0~1.2MPa(表壓),壓力過小或壓力波動較大時,會使真空度反復波動,不能滿足生產(chǎn)需求。3)抽真空所用蒸汽必須是過熱干蒸汽。RH真空精煉爐要求蒸汽過熱度10~20℃。如果蒸汽溫度低、濕度大,則會引起真空系統(tǒng)水擊和震動,蒸汽流量小系統(tǒng)無法啟動,還會損壞設備。2.2轉(zhuǎn)爐蒸汽的多樣性煉鋼生產(chǎn)中轉(zhuǎn)爐煙道汽化冷卻產(chǎn)生蒸汽是間斷的,雖然真空精煉爐的工作制度也是間斷的,但在真空泵工作過程中,用汽卻是連續(xù)的,這就存在一個間斷性和連續(xù)性如何協(xié)調(diào)的問題。轉(zhuǎn)爐吹煉時,轉(zhuǎn)爐蒸汽的產(chǎn)量一般遠大于真空精煉的用汽量要求,但仍然有許多關鍵問題需要解決:一是要解決由于轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的間歇性和波動性帶來的供汽間斷和波動問題;二是要解決蒸汽品質(zhì)問題,如過熱度等;三是要解決轉(zhuǎn)爐煙道汽化冷卻系統(tǒng)和真空精煉系統(tǒng)與其他熱源之間的生產(chǎn)管理協(xié)調(diào)問題。2.3解決問題的措施2.3.1增加蓄熱容量轉(zhuǎn)爐汽化冷卻裝置所產(chǎn)蒸汽雖然在總量上大于RH真空精煉爐的用汽量,但實際生產(chǎn)中,當轉(zhuǎn)爐停吹不再產(chǎn)汽時,要求轉(zhuǎn)爐汽化冷卻裝置的蓄熱蒸汽量要保證真空精煉爐再處理1爐鋼的用汽量。實際運行中余熱鍋爐壓力為0.6～0.7MPa,蓄熱器單位蓄熱能力非常低,完全不能滿足真空泵所需要的蒸汽要求。在轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)允許的工作壓力范圍內(nèi),提高余熱鍋爐運行壓力,可以增大蓄熱量。經(jīng)計算,若蓄熱器充熱壓力達到2.0MPa(表壓)、放熱壓力為1.2MPa(表壓)、現(xiàn)有2臺150m3蓄熱器可以蓄熱10t,就能滿足1爐鋼水精練所需要的蒸汽量。增大蓄熱容積也可以提高蓄熱量。新系統(tǒng)可以在考慮造價、運輸?shù)幕A上,設置大容量的蓄熱器。為了最大限度地使汽化冷卻系統(tǒng)多儲備蓄熱蒸汽,還可以充分利用汽包的蓄熱容積,此方案特別適用于老系統(tǒng)的改造。利用汽包蓄熱的措施是在轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)中,對調(diào)節(jié)系統(tǒng)加以改造,將汽包當作蓄熱器的一部分,汽包與蓄熱器同步充熱放熱,使整個轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)蓄熱量進一步增大,以保證真空泵在轉(zhuǎn)爐停吹之后抽真空的用汽量。萊鋼型鋼煉鋼廠原有3臺80m3蓄熱器,加上新上的2臺150m3蓄熱器,總蓄熱容積達到540m3。按充熱壓力1.5MPa、放熱壓力1.2MPa計算,總蓄熱能力可以達到8.5t。若同時使用3臺50m3汽包,總蓄熱能力可達到10t,也可以滿足1爐鋼的用汽量。改造前后的蓄熱系統(tǒng)如圖1所示。2.3.2系統(tǒng)實現(xiàn)“一機兩種”轉(zhuǎn)爐汽化冷卻汽包和蓄熱器的蒸汽在滿足真空精煉爐真空泵用汽量的同時,應保證系統(tǒng)安全并充分利用能源。原有的轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)必須具有優(yōu)先向真空泵送汽,并使多余的蒸汽再向外部管網(wǎng)輸送的功能。設計思路是不改變轉(zhuǎn)爐汽化冷卻原有主要設備允許的工作壓力和主要管路,在原有基礎上修改汽化冷卻系統(tǒng)。措施是:在每個蓄熱器出口壓力調(diào)節(jié)閥前引出向真空泵送汽的支管,在引出支管上加一手動閘閥,同時改變壓力調(diào)節(jié)閥的取壓點,將原來取閥后壓力改為取閥前壓力,并設定壓力調(diào)節(jié)閥的開啟壓力高于去真空泵的蒸汽壓力。在汽化冷卻運行中,系統(tǒng)蒸汽壓力先升到去真空泵的壓力,這樣當真空泵運行時,轉(zhuǎn)爐汽化冷卻所產(chǎn)的蒸汽就優(yōu)先輸送真空泵;隨著汽化冷卻產(chǎn)汽量繼續(xù)增加,蒸汽壓力達到壓力調(diào)節(jié)閥的開啟壓力時,壓力調(diào)節(jié)閥就會打開,向外部管網(wǎng)輸送多余的蒸汽。真空泵較長時間不工作時,人工切斷用汽支管上的手動閘閥,將壓力調(diào)節(jié)閥的開啟壓力調(diào)節(jié)到略高于外網(wǎng)的壓力,汽化冷卻系統(tǒng)所產(chǎn)蒸汽就全部輸向外網(wǎng)。這樣,就在轉(zhuǎn)爐汽化冷卻裝置系統(tǒng)上實現(xiàn)了“一機兩用”。轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)改造后,輸向外部管網(wǎng)的蒸汽壓力提高較多,為了不造成外網(wǎng)壓力較大的波動,保證轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)在改造后仍然正常向外網(wǎng)供汽,在去外網(wǎng)的管道上增設1套減壓閥,使流向外網(wǎng)的蒸汽壓力略高于外網(wǎng)額定工作壓力(見圖1b)。2.3.3蒸汽品質(zhì)優(yōu)化供真空精煉系統(tǒng)的蒸汽必須進行脫水并過熱20~30℃,且使供汽壓力恒定。原轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)所產(chǎn)飽和蒸汽由于汽包和蓄熱器汽水分離差,以及汽化冷卻系統(tǒng)操作方面的原因,蒸汽中帶水較多。這樣的蒸汽品質(zhì)無法滿足真空精煉爐真空泵用汽要求。整體改變原轉(zhuǎn)爐汽化冷卻裝置所產(chǎn)蒸汽品質(zhì)難度大、不經(jīng)濟、也沒有必要。設計確定只對供真空泵使用的蒸汽單獨處理,在真空泵用汽管上加設疏水閥及汽水分離器,對蒸汽進行脫水處理。經(jīng)過脫水處理的蒸汽中游離狀態(tài)的水滴大為減少,再進入電加熱器中進行加熱,變成過熱10~20℃的干蒸汽,最終送到分汽缸供真空泵使用。2.3.4穩(wěn)定和發(fā)生“大氣氣”現(xiàn)象為了防止真空精煉爐真空泵在抽真空過程中因為供汽壓力不穩(wěn)定而發(fā)生“大喘氣”現(xiàn)象,在真空泵用汽量變化時,供汽壓力一定要保持穩(wěn)定。為此,在用汽總管上加設了1組壓力調(diào)節(jié)閥,取壓點選在分汽缸,可以使供汽壓力始終穩(wěn)定為設定值。3直接經(jīng)濟效益通過以上分析表明,利用轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的飽和蒸汽,并用熱電鍋爐產(chǎn)生的蒸汽作為補充,完全可以滿足真空精煉爐對過熱蒸汽的需要,方案可行。采用該方案可以減少蒸汽放散率,可減少外排煙氣量2.8×108m3/a,減少了環(huán)境污染,節(jié)約了煤氣消耗。RH真空精煉爐過熱蒸汽平均消耗量為17t/h,每年有效運行時間4000h,蒸汽價格按50元/t計算,每年可節(jié)省運行成本400萬元;轉(zhuǎn)爐煙道汽化冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽平均回收量按50t/h計算,僅此一項便可創(chuàng)造直接經(jīng)