RH爐開發(fā)使用轉(zhuǎn)爐蒸汽工作實(shí)踐

王 帥，王克生

（江蘇沙鋼集團(tuán)淮鋼特鋼股份有限公司，江蘇淮安 223002)

煉鋼轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的余熱蒸汽除了自供轉(zhuǎn)爐除氧器使用、烘烤煉鋼自用原輔料外，大部分都是用于取暖、澡堂以及生活用途，夏季生活用汽量減少后只有放散，造成蒸汽浪費(fèi)現(xiàn)象。而轉(zhuǎn)爐煉鋼后到工序RH爐在生產(chǎn)過(guò)程中又需要使用蒸汽來(lái)進(jìn)行抽真空，RH爐使用蒸汽進(jìn)行抽真空需要有穩(wěn)定的蒸汽壓力和連續(xù)性供應(yīng)蒸汽壓力需要穩(wěn)定在0.8～0.9 MPa，溫度需要控制在170℃左右，并要求蒸汽不能含有水份，而轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的余熱蒸汽屬于普通的飽和蒸汽，雖然壓力能夠達(dá)到或超過(guò)0.9 MPa，溫度能夠達(dá)到170℃，由于其含有大量的液態(tài)水份，就無(wú)法快速實(shí)現(xiàn)抽真空的需要。為此RH在原設(shè)計(jì)過(guò)程中大多選擇使用過(guò)熱蒸汽，一般過(guò)熱蒸汽到RH后還需要增加減溫減壓裝置，通過(guò)減溫減壓裝置來(lái)控制蒸汽出口壓力和溫度，來(lái)滿足RH用汽工藝的要求。減溫減壓均造成蒸汽品質(zhì)的降低，浪費(fèi)能源。為了節(jié)約能源，鋼廠決定開發(fā)轉(zhuǎn)爐余熱蒸汽用于RH生產(chǎn)。改造前RH真空爐用電廠過(guò)熱蒸汽經(jīng)減溫減壓，要想實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐余熱蒸汽供RH爐使用，就需要解決轉(zhuǎn)爐產(chǎn)汽不穩(wěn)定、蒸汽含水量大造成的水擊、動(dòng)能不足等問(wèn)題，為此需要對(duì)轉(zhuǎn)爐蓄熱器和RH真空泵進(jìn)行技術(shù)改造。

1 轉(zhuǎn)爐蒸汽工藝流程

淮鋼公司煉鋼廠有2臺(tái)100 t轉(zhuǎn)爐，配套2臺(tái)40 m3汽包和1臺(tái)150 m3蓄熱器；每臺(tái)轉(zhuǎn)爐冶煉周期 時(shí)間設(shè)計(jì)為40 min，實(shí)際運(yùn)行平均為38 min，其中吹煉時(shí)間為15 min，根據(jù)轉(zhuǎn)爐運(yùn)行過(guò)程中蒸汽實(shí)際產(chǎn)生的量，2臺(tái)轉(zhuǎn)爐汽化冷卻煙道平均產(chǎn)汽量約為24 t/h，噸鋼產(chǎn)汽量為90～100 kg/t鋼，汽包、蓄熱器工作壓力都時(shí)2.45 MPa,工作溫度230℃。轉(zhuǎn)爐在吹煉時(shí)產(chǎn)生的蒸汽上升進(jìn)入汽包，汽包蒸汽通過(guò)管網(wǎng)匯總到蓄熱器，蓄熱器系統(tǒng)采取同管網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行方式，即在轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)，當(dāng)蓄熱器母管壓力大于公司管網(wǎng)壓力（0.8 MPa）時(shí)，打開蓄熱器供汽出口調(diào)節(jié)閥組向公司管網(wǎng)送氣，富余蒸汽進(jìn)入蓄熱器進(jìn)行蓄熱。由于因低壓飽和蒸汽管網(wǎng)夏季負(fù)荷較低，并不能全部消耗飽和蒸汽，無(wú)論采取何種蓄熱器控制模式，都不可避免的造成管網(wǎng)壓力超標(biāo)，產(chǎn)生放空現(xiàn)象。圖1為原轉(zhuǎn)爐余熱蒸汽工藝流程圖。

2 轉(zhuǎn)爐余熱蒸汽控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)

圖1 原轉(zhuǎn)爐余熱蒸汽工藝流程圖

由于轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)在吹氧時(shí)余熱蒸汽流量很大，不吹氧時(shí)產(chǎn)汽停止，因此造成相應(yīng)管網(wǎng)的蒸汽大幅周期波動(dòng)，對(duì)管網(wǎng)造成了極大的沖擊，影響了低壓蒸汽管網(wǎng)及用汽設(shè)備的安全運(yùn)行，同時(shí)也為了滿足RH爐使用轉(zhuǎn)爐余熱蒸汽的需要，需要對(duì)轉(zhuǎn)爐蓄熱器系統(tǒng)進(jìn)行改造，確保在2臺(tái)轉(zhuǎn)爐正常生產(chǎn)的前提下能夠提供穩(wěn)定的蒸汽壓力和汽源。經(jīng)測(cè)算，即使2臺(tái)轉(zhuǎn)爐同時(shí)吹氧，蓄熱器總?cè)萘啃枰?55.55 m3，實(shí)際配置1臺(tái)150 m3蓄熱器，因此，即使在最惡劣的2爐同步吹氧、同步停止吹氧的工況下，也只是剛剛不能夠滿足蓄熱容量的需要；但因?qū)嶋H生產(chǎn)中基本不存在2臺(tái)轉(zhuǎn)爐完全同步吹氧的生產(chǎn)狀況，因此不必增加蓄熱器容量，根據(jù)蓄熱器在運(yùn)行過(guò)程中存在的不足，對(duì)轉(zhuǎn)爐余熱蒸汽控制系統(tǒng)進(jìn)行如下改進(jìn)。

2.1 調(diào)整蓄熱器系統(tǒng)的閥門設(shè)置及工作模式

圖2 改進(jìn)后轉(zhuǎn)爐余熱蒸汽工藝流程圖

將閥組V2設(shè)置成流量自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行模式，維持平均供汽流量，供汽流量給定值需要經(jīng)過(guò)多次調(diào)試，直至蓄熱器系統(tǒng)安全閥不起跳為止。這樣在轉(zhuǎn)爐吹氧時(shí)，P3壓力升高，閥組V2必將自動(dòng)關(guān)??；當(dāng)轉(zhuǎn)爐停止吹氧時(shí)，P3壓力降低，閥組V2必將自動(dòng)開大，完全符合蓄熱原理的要求，最大限度的保證每個(gè)蓄熱循環(huán)期間，蓄熱器罐內(nèi)壓力達(dá)到最大的幅度，以保證蓄熱能力。為了提高蓄熱器的蓄熱能力，改變蓄熱器進(jìn)出管路系統(tǒng)，將并聯(lián)式蓄熱器改造成圖2所示的可調(diào)式并聯(lián)蓄熱器系統(tǒng)，增加自動(dòng)控制閥組V3，并增設(shè)V3閥自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)能夠在轉(zhuǎn)爐吹氧時(shí)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)通過(guò)蓄熱器的蒸汽流量，以保證將蓄熱器罐內(nèi)水加熱到飽和狀態(tài)，儲(chǔ)存足夠的能量，為轉(zhuǎn)爐停止產(chǎn)汽時(shí)閃蒸供汽做好準(zhǔn)備。

2.2 核算并改造蒸汽管道系統(tǒng)

因?yàn)檎{(diào)整了蓄熱器的工作模式，管道系統(tǒng)的流量將發(fā)生變化，為了完善蓄熱器系統(tǒng)功能，需要對(duì)各段管路通流能力進(jìn)行計(jì)算，對(duì)不滿足要求的管段、特別是調(diào)節(jié)閥的口徑進(jìn)行改造或更換。

2.3 增強(qiáng)汽水分離措施，增加疏水系統(tǒng)

因管路系統(tǒng)介質(zhì)為飽和蒸汽，管路沿途凝結(jié)水較多，因此管路低點(diǎn)或閥組前都要裝設(shè)自動(dòng)疏水系統(tǒng)，增設(shè)采用熱動(dòng)力式自動(dòng)疏水器，解決管路疏水問(wèn)題。管路疏水流到現(xiàn)有的疏水?dāng)U容罐，高壓水在罐中擴(kuò)容減壓后，二次蒸汽排向高空，低壓水流至新建的疏水箱，疏水箱設(shè)置水位自動(dòng)控制系統(tǒng)，水位高時(shí)，用疏水泵將水打入轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)的除氧器。

2.4 調(diào)整蓄熱器DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)

將DCS控制系統(tǒng)重新設(shè)置，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況增加相應(yīng)卡件等附屬設(shè)施，將蓄熱器調(diào)節(jié)穩(wěn)壓裝置根據(jù)實(shí)際信號(hào)設(shè)置成自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行模式。

3 對(duì)RH爐進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造

3.1 改造真空泵系統(tǒng)

為了能夠使用轉(zhuǎn)爐余熱飽和蒸汽，解決蒸汽含水量大抽真空時(shí)動(dòng)力不足問(wèn)題，需要對(duì)原來(lái)的RH真空泵系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，把原來(lái)的五級(jí)蒸汽噴射泵組改為由四級(jí)蒸汽噴射泵+水環(huán)真空泵組成。改造需要增加：第一、二、三級(jí)增壓泵，第四級(jí)主、輔泵和水環(huán)真空泵三臺(tái)；每臺(tái)水環(huán)泵電機(jī)功率185 kW，每臺(tái)水環(huán)泵設(shè)進(jìn)水閥1臺(tái)，當(dāng)水環(huán)泵啟動(dòng)時(shí)進(jìn)水閥自動(dòng)打開，當(dāng)水環(huán)泵停止時(shí)進(jìn)水閥自動(dòng)關(guān)閉。主泵由（E1+E2+E3+E4a+W5a+W5b）組成；輔泵由（E4b+W5c）組成。輔泵與主泵并聯(lián)，組成變量泵機(jī)組，這種設(shè)計(jì)大大提高了低真空段的抽氣能力，并有效的縮短了系統(tǒng)的抽氣時(shí)間，主、輔泵切斷與連通靠管路閥門控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。第一級(jí)增壓泵的外殼設(shè)置有加熱隔套，以防止結(jié)冰，水環(huán)泵排出的廢氣通過(guò)排氣管排到廠房外。增壓泵與噴射泵都是由泵體、蒸汽噴咀所組成。泵體由鋼板卷制焊接而成。噴咀采用精密機(jī)加工制成，所有噴射泵在制造時(shí)均采用激光對(duì)中，保證噴射泵具有良好的同軸度。

3.2 改造真空泵蒸汽系統(tǒng)

蒸汽系統(tǒng)是為真空泵提供動(dòng)力介質(zhì)的裝置，它由蒸汽分配器、蒸汽分配器到真空泵噴嘴間的管線、蒸汽開關(guān)閥、壓力和溫度等儀表組成，為了保證蒸汽噴射泵工作蒸汽壓力的穩(wěn)定，提高節(jié)能效果，需在原蒸汽管道上增設(shè)1套壓力調(diào)節(jié)閥。改造后蒸汽系統(tǒng)新增了蒸汽管線，蒸汽閥門，取消原來(lái)的降壓、降溫裝置，增加了排水系統(tǒng)。

3.3 改造RH水系統(tǒng)

原來(lái)RH水系統(tǒng)有濁循環(huán)冷卻水和凈循環(huán)冷卻水兩個(gè)系統(tǒng)，其中濁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)主要用來(lái)冷卻蒸汽真空泵的溫度，以及用于真空泵系統(tǒng)的冷凝器用水，凈循環(huán)冷卻水系統(tǒng)主要用于冷卻設(shè)備作用。

由于RH真空泵系統(tǒng)改進(jìn)后增加了3臺(tái)水環(huán)真空泵，需要從原來(lái)的濁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)引入一路水源用于水環(huán)泵的工作用水，這部分的水源由主水管直接接入，設(shè)有手動(dòng)閥和氣動(dòng)開關(guān)閥以及管道過(guò)濾器。因水環(huán)泵排水為無(wú)壓排水，因此需在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置1套排水系統(tǒng)，排出的水回至廠區(qū)水處理中心。

3.4 改進(jìn)前后真空泵參數(shù)對(duì)比

改造前真空泵為五級(jí)蒸汽噴射泵，改造后真空泵為四級(jí)蒸汽噴射+水封泵。

改造前后以下真空泵系統(tǒng)參數(shù)無(wú)變化：

工作真空度為67 Pa，泵口極限真空度≤20 Pa，抽汽能力≥600 kg/h，從大氣壓到67 Pa時(shí)間為4 min。

改造前后真空泵系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)如表1。

表1 改造前后真空泵系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)爐余熱蒸汽控制系統(tǒng)以及RH爐真空泵系統(tǒng)的技術(shù)改進(jìn)，成功實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐余熱蒸汽供RH爐生產(chǎn)使用，節(jié)約下來(lái)的過(guò)熱蒸汽全部用來(lái)發(fā)電。轉(zhuǎn)爐余熱蒸汽供RH爐使用通過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行摸索，只要生產(chǎn)組織上控制好轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的節(jié)奏，轉(zhuǎn)爐蒸汽完全能夠滿足RH爐生產(chǎn)的需要，改造后的蒸汽供應(yīng)壓力低于0.8 MPa時(shí)也能夠滿足抽真空度的要求。本次真空系統(tǒng)技術(shù)改進(jìn)采用目前先進(jìn)的真空系統(tǒng)方案，由四級(jí)蒸汽噴射泵+水環(huán)真空泵組成，該方案比全蒸汽五級(jí)蒸汽噴射真空主泵節(jié)能約40%，既實(shí)現(xiàn)了使用轉(zhuǎn)爐余熱蒸汽的目的，又節(jié)約了能源，達(dá)到了預(yù)期的節(jié)能效果。