轉(zhuǎn)爐OG系統(tǒng)管道泄漏分析和改進(jìn)

徐學(xué)軍

摘要：轉(zhuǎn)爐OG系統(tǒng)回收煉鋼冶煉過程中產(chǎn)生的蒸汽，是企業(yè)降低運(yùn)營成本和實(shí)施能源二次利用的重要載體，該工藝方法在國內(nèi)外鋼鐵行業(yè)中得到廣泛運(yùn)用。但OG系統(tǒng)內(nèi)高溫、高壓且壓差不斷變化的蒸汽易導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)連接管道的法蘭泄露，該故障對管道介質(zhì)的正常輸送造成很大影響。不僅影響到熱能的正?；厥?，更是對生產(chǎn)的有序排產(chǎn)造成停產(chǎn)檢修和設(shè)備緊急維護(hù)的負(fù)面影響。本文以某鋼廠轉(zhuǎn)爐蒸汽回收為例，基于轉(zhuǎn)爐OG系統(tǒng)蒸汽回收管道法蘭泄漏故障分析，逐步完善和改進(jìn)管道泄漏問題，在實(shí)際應(yīng)用中達(dá)到預(yù)期的效果。

關(guān)鍵詞：泄漏 震動(dòng) 剪切力 法蘭

0 引言

某鋼廠轉(zhuǎn)爐OG 系統(tǒng)蒸汽回收是公司余熱回收管網(wǎng)內(nèi)主要貢獻(xiàn)者之一，它不僅應(yīng)用于職工生活，如浴室熱水和食堂蒸飯等，同時(shí)也是煉鋼RH精煉爐抽真空冶煉過程中的重要生產(chǎn)介質(zhì)。由于OG汽化管道內(nèi)溫差和壓力波動(dòng)頻繁，導(dǎo)致該系統(tǒng)管道法蘭連接處時(shí)常出現(xiàn)泄漏事故，泄漏時(shí)高壓水汽噴濺到周邊電氣設(shè)施，形成二次故障，往往導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐被迫停產(chǎn)檢修，對生產(chǎn)的正常秩序造成極大影響。該公司組織工藝和設(shè)備專家攻關(guān)組，經(jīng)過現(xiàn)場多次調(diào)研和反復(fù)試測止漏方案，解決生產(chǎn)難題。

1 轉(zhuǎn)爐OG汽化系統(tǒng)的工作原理

轉(zhuǎn)爐OG汽化系統(tǒng)通過汽化煙道對轉(zhuǎn)爐冶煉過程中產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行換熱冷卻，對系統(tǒng)熱交換產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行回收和開發(fā)利用。水在由液態(tài)變?yōu)槠麘B(tài)的過程中會(huì)吸收大量的熱量，這個(gè)過程叫做汽化。正是利用這一原理，OG系統(tǒng)收集轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的高溫?zé)煔獠⑵淅鋮s下來，以便滿足下一步除塵及煤氣回收的要求，保證轉(zhuǎn)爐煉鋼的安全生產(chǎn);同時(shí)可生產(chǎn)蒸汽回收大量熱能供生產(chǎn)和生活使用，并降低轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)成本。

2 汽化系統(tǒng)管道法蘭泄漏原因剖析

現(xiàn)場維檢人員針對法蘭泄漏后，利用停爐期間更換法蘭墊后恢復(fù)生產(chǎn)，但時(shí)間不長故障再次發(fā)生。高峰時(shí)每月有2-3次，一有泄漏就停爐維修，該現(xiàn)象似乎成了生產(chǎn)定式。企業(yè)請來原設(shè)計(jì)單位和同行兄弟單位共同觀察研究，發(fā)現(xiàn)汽化系統(tǒng)管道法蘭泄漏是由生產(chǎn)操作和設(shè)備設(shè)計(jì)等多種因素疊加導(dǎo)致。

2.1操作因素導(dǎo)致。OG系統(tǒng)內(nèi)高壓蒸汽循環(huán)系統(tǒng)隨轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)序，壓力溫度波動(dòng)較大，一般情況下，每次轉(zhuǎn)爐吹煉壓力波動(dòng)范圍為1.0MPa-3.7MPa，這樣工況下，劇烈的水汽循環(huán)造成管道振動(dòng)大，易導(dǎo)致管道系統(tǒng)的法蘭漏氣，現(xiàn)場汽化系統(tǒng)法蘭連接點(diǎn)多達(dá)幾百處，尤其是高壓循環(huán)系統(tǒng)，法蘭連接面漏氣概率更高。

2.2法蘭墊片材質(zhì)選型。每次管道泄漏時(shí)，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐OG汽化系統(tǒng)管道法蘭采用的普通金屬絲法蘭墊都出現(xiàn)沖散現(xiàn)象，起初攻關(guān)組成員并沒有意識到法蘭材質(zhì)有問題，都認(rèn)為法蘭墊在高溫高壓的水汽沖擊下產(chǎn)生這樣的情況是必然結(jié)果。有兄弟單位提出內(nèi)外環(huán)金屬墊片在這種惡劣的生產(chǎn)工況下，具有更強(qiáng)的耐沖壓和耐高溫性能。

2.3管道支撐設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。轉(zhuǎn)爐所在的廠房結(jié)構(gòu)有60多米高，共分七層平臺(tái)，管道轉(zhuǎn)彎處和法蘭連接處都用管卡牢牢地固定在地面或廠房吊架上。每次管道內(nèi)水汽循環(huán)發(fā)生劇烈震動(dòng)時(shí)，現(xiàn)場有震耳的嗡嗡聲，強(qiáng)烈的震動(dòng)被管卡束縛后直接將力量沿著管道傳遞到法蘭連接點(diǎn)，再由法蘭將震動(dòng)的力量傳遞到與之相連接的下一根管道，如此導(dǎo)致法蘭連接處承載了巨大的扭力和剪切力。

2.4法蘭連接螺栓選型錯(cuò)誤。管道震動(dòng)時(shí)法蘭連接點(diǎn)產(chǎn)生巨大扭力和剪切力，之前采用平頭螺栓，管網(wǎng)維修結(jié)束后試水階段并無漏水現(xiàn)象。正常生產(chǎn)時(shí)管道內(nèi)水溫上升加快，溫差影響導(dǎo)致擰緊的法蘭面出現(xiàn)遇熱膨脹，疊加管道震動(dòng)產(chǎn)生的扭力，法蘭連接面很快出現(xiàn)水印，時(shí)間不長法蘭墊就被強(qiáng)大的水壓沖散。

3改進(jìn)管道法蘭泄漏的策略

攻關(guān)組通過查詢資料和專家建議，通過不斷的現(xiàn)場改進(jìn)嘗試，發(fā)現(xiàn)的問題都逐一得到解決。并制定相應(yīng)的操作和設(shè)備管理規(guī)定，固化當(dāng)前的改進(jìn)成果。

3.1優(yōu)化操作方法。通過現(xiàn)場模擬操作，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐爐帽提升過快，會(huì)導(dǎo)致爐帽周邊的波紋管內(nèi)水汽溫度波動(dòng)較大，隨之產(chǎn)生的管道震動(dòng)也發(fā)生急劇改變，優(yōu)化操作方法每次提升爐帽10cm，操作停頓3秒鐘。讓爐帽內(nèi)的水溫變化呈階梯狀下降或上升，此舉杜絕了水溫的急劇變化。雖然轉(zhuǎn)爐操作時(shí)間延長，但轉(zhuǎn)爐OG系統(tǒng)管道法蘭不漏水，可保證轉(zhuǎn)爐持續(xù)生產(chǎn)。

3.2改型法蘭墊片和支架。普通的金屬絲法蘭墊難以承受高溫高壓的水汽沖擊，攻關(guān)組采用耐溫和耐高壓的內(nèi)外環(huán)金屬墊片受到良好的效果（見圖1）。牢牢固定在地面和吊架上的管道，在管道發(fā)生震動(dòng)時(shí)，力量無法釋放導(dǎo)致震動(dòng)加劇。攻關(guān)組改變策略，采用阻尼支架（彈性支架）。一旦某根管道上產(chǎn)生震動(dòng)，通過阻尼支架的同頻共振，力量自然得到吸收。單體管道上產(chǎn)生的震動(dòng)不會(huì)像接力賽傳遞到下一根管道。震動(dòng)被吸收了，法蘭承受的剪切力也隨之消失。

3.3改變螺栓選型。傳統(tǒng)的平頭螺栓難以承受法蘭連接面熱脹冷縮帶來的應(yīng)力變化，將他們?nèi)扛某蓪Υ┙z杠同時(shí)加裝防松螺母。從法蘭面兩側(cè)同時(shí)加裝備帽夾緊，為防止個(gè)別震動(dòng)大的法蘭面螺母出現(xiàn)松脫現(xiàn)象，在備帽螺母上劃紅線，做好視覺標(biāo)識，便于日常點(diǎn)巡檢時(shí)快速發(fā)現(xiàn)，及時(shí)緊固。

結(jié)語

連續(xù)幾年出現(xiàn)的轉(zhuǎn)爐OG系統(tǒng)管道法蘭泄漏，通過攻關(guān)組的現(xiàn)場調(diào)研和逐項(xiàng)改進(jìn)，系統(tǒng)日益得到完善。該鋼廠通過完善生產(chǎn)操作方法，設(shè)備維護(hù)單位及時(shí)修訂點(diǎn)檢和維修標(biāo)準(zhǔn)，保障該系統(tǒng)穩(wěn)定順行，促進(jìn)轉(zhuǎn)爐高效生產(chǎn)和能源的應(yīng)收盡收。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 何鵬;王純;白萬勝;陳玲;陸永年;第四代轉(zhuǎn)爐煤氣回收OG系統(tǒng)[A];2007中國鋼鐵年會(huì)論文集[C];2007年

[2] 孫蓉琳，曹烈. "馬鋼第三煉鋼廠1#轉(zhuǎn)爐OG系統(tǒng)汽化冷卻裝置的水位控制." 中國儀器儀表 000.006（2001）：27-29.

[3]王承寬. 寶鋼轉(zhuǎn)爐的OG系統(tǒng)[J]. 煉鋼，1986（02）：69-77.