高爐煤氣鍋爐爐墻的改造

摘 要

摘要：結(jié)合某高爐煤氣鍋爐運(yùn)行中爐內(nèi)壓力波動(dòng)導(dǎo)致爐墻開裂問題，對高爐煤氣鍋爐爐墻的改造進(jìn)行了探討。改造對象為爐膛頂部爐墻、尾部煙道頂部爐墻及防爆門。 關(guān)鍵詞： 高
    摘要：結(jié)合某高爐煤氣鍋爐運(yùn)行中爐內(nèi)壓力波動(dòng)導(dǎo)致爐墻開裂問題，對高爐煤氣鍋爐爐墻的改造進(jìn)行了探討。改造對象為爐膛頂部爐墻、尾部煙道頂部爐墻及防爆門。
    關(guān)鍵詞： 高爐煤氣鍋爐； 爐墻； 防爆門； 設(shè)計(jì)
    Abstract：The reconstruction of blast furnace gas—fired boiler furnace wall is discussed based on the furnace wall cracking caused by internal pressure fluctuation during the operation of a blast fhrnace gas—fired boiler．The reconstruction objects are the top wall of the fhrnace，the top wall of the rear flue and the explosion door．
Key words： blast furnace gas-fired boiler； furnace wall； explosion door；design
 
1 概述
高爐煤氣具有熱值低、壓力低、燃燒時(shí)火焰不穩(wěn)定、燃燒器易熄火的特點(diǎn)，導(dǎo)致高爐煤氣鍋爐在運(yùn)行時(shí)爐內(nèi)壓力波動(dòng)頻繁[1]。因此在設(shè)計(jì)高爐煤氣鍋爐時(shí)，應(yīng)注意加強(qiáng)爐墻的強(qiáng)度以防止?fàn)t膛內(nèi)部壓力波動(dòng)破壞爐墻結(jié)構(gòu)。在燃燒器熄火后應(yīng)對爐膛進(jìn)行充分吹掃，并定期檢查防爆門，以確保當(dāng)爐內(nèi)壓力過高時(shí)防爆門能及時(shí)開啟。本文結(jié)合某鋼廠一臺高爐煤氣鍋爐在運(yùn)行中爐內(nèi)壓力波動(dòng)導(dǎo)致爐墻開裂問題，對高爐煤氣鍋爐爐墻的改造進(jìn)行探討。
2 運(yùn)行中出現(xiàn)的問題及改造方法
①高爐煤氣鍋爐概況
某鋼廠一臺型號為SHS20—2.5/400-Q的高爐煤氣鍋爐，采用雙鍋簡橫置式布置，高爐煤氣鍋爐的整體結(jié)構(gòu)見圖1?；緟?shù)為：額定蒸發(fā)量20 t/h、過熱蒸汽壓力2.5 MPa、過熱蒸汽溫度400℃、給水溫度104℃、排煙溫度l60℃、鍋爐設(shè)計(jì)熱效率86%、上鍋筒標(biāo)高10.5m、爐膛寬度(兩側(cè)水冷壁中心線距離)3．5 in、爐膛深度(前后水冷壁中心線距離)3.54m、鍋爐寬度(左右柱中心線距離)4.69 m。
 

②爐膛頂部爐墻
    在運(yùn)行過程中，由于高爐煤氣的產(chǎn)量不穩(wěn)定，壓力較低，燃燒器出現(xiàn)數(shù)次熄火。不久，現(xiàn)場運(yùn)行人員在爐膛頂部爐墻發(fā)現(xiàn)幾處裂縫?，F(xiàn)場檢查后發(fā)現(xiàn)，爐膛頂部的包墻管為單根光管結(jié)構(gòu)，耐火層采用異形耐火磚敷設(shè)，絕熱層采用輕質(zhì)保溫磚，最外層用石棉泥抹面密封，改造前爐膛頂部爐墻的結(jié)構(gòu)見圖2。
 

    詢問現(xiàn)場司爐人員得知，在燃燒器熄火后，未對爐膛與煙道進(jìn)行吹掃就直接點(diǎn)火，發(fā)生過數(shù)次爆燃。分析后認(rèn)為，高爐煤氣著火后火焰中心溫度較低，CO、NO2含量多，燃燒速度低，煤氣的燃盡時(shí)間較長。燃燒器熄火后，爐膛內(nèi)仍殘留較多的可燃?xì)怏w，這些可燃?xì)怏w沒有被吹掃干凈就立即點(diǎn)火，導(dǎo)致可燃?xì)怏w爆燃，爐內(nèi)壓力突然升高[2]。改造前的爐膛頂部爐墻承受內(nèi)部壓力波動(dòng)能力較差，加上本身就存在磚縫，在爐內(nèi)壓力的反復(fù)波動(dòng)下磚縫被沖開，擴(kuò)大后形成裂縫。
    為防止裂縫再次產(chǎn)生，對爐膛頂部爐墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造，改造后爐膛頂部爐墻的結(jié)構(gòu)見圖3。先用異型耐火磚敷設(shè)，然后再搗打50 mm厚的耐火混凝土，并在耐火混凝土中間加鋼筋網(wǎng)格加固，絕熱層仍采用輕質(zhì)保溫磚，外層用石棉泥抹面。改造后的結(jié)構(gòu)既增強(qiáng)了頂部爐墻的強(qiáng)度，還使得頂部爐墻的密封性得到改善。

 
③尾部煙道頂部爐墻

維修后鍋爐點(diǎn)火運(yùn)行，爐膛頂部爐墻再未出現(xiàn)問題。但運(yùn)行數(shù)月后，在尾部煙道拱頂外表面發(fā)現(xiàn)了裂縫，裂紋位置見圖4。經(jīng)現(xiàn)場檢查得知，尾部煙道拱頂出現(xiàn)裂縫的原因與爐膛頂部爐墻相同。尾部煙道拱頂為3個(gè)拱形結(jié)構(gòu)，承受上部爐墻的重量并傳遞給支撐鋼梁。尾部煙道除拱頂外其他爐墻為重型爐墻(結(jié)構(gòu)見圖5)。顯然重型爐墻較為堅(jiān)固，頂部拱形結(jié)構(gòu)的爐墻較為薄弱。雖然拱形結(jié)構(gòu)在承受自上至下的壓力時(shí)很可靠，但對于內(nèi)部瞬時(shí)升高的壓力卻無法承受。在爐內(nèi)壓力的頻繁波動(dòng)下，拱頂中的耐火磚縫被沖開，逐漸形成了連續(xù)的裂縫。
將原來用耐火磚砌成的3個(gè)拱頂拆除，在支撐鋼梁之問用16號槽鋼連成方格，方格之間用Ø6鋼筋連成200 mm×200 mm的網(wǎng)格。鋼架焊好后，整體澆注100 mm厚的耐火混凝土，然后上面加蛭石絕熱層，外層搗打20mm厚的石棉泥抹面，改造后尾部煙道頂部爐墻的結(jié)構(gòu)見圖6。這樣增強(qiáng)了爐墻的強(qiáng)度，可以有效抵抗壓力沖擊。
④防爆門
尾部煙道拱頂出現(xiàn)裂縫也反映出，當(dāng)爐內(nèi)壓力突然升高時(shí)，防爆門存在未能及時(shí)自行開啟泄壓的問題。


    改造前后的防爆門結(jié)構(gòu)分別見圖7、8。改造前防爆門蓋與豎直爐墻的夾角為70°。由力學(xué)分析可知，防爆門蓋與豎直爐墻的夾角越大，需要的開啟力量就越大[3]。改造前防爆門蓋與豎直爐墻的夾角為70°，防爆門開啟需要的力很大。為解決防爆門開啟力大的問題，對原有防爆門進(jìn)行改造，改造后防爆門蓋與豎直爐墻的夾角變?yōu)?0°，這樣防爆門需要的開啟力就減小很多，爐內(nèi)壓力突然升高時(shí)可以迅速開啟泄壓，有效地防止?fàn)t內(nèi)壓力突然升高對尾部煙道頂部爐墻造成破壞。
 
3 結(jié)語
經(jīng)改造后，該高爐煤氣鍋爐一直安全運(yùn)行，未出現(xiàn)類似的問題。在設(shè)計(jì)高爐煤氣鍋爐的爐墻時(shí)，除了注意密封、絕熱的要求外，還應(yīng)注意從結(jié)構(gòu)上提高爐墻的強(qiáng)度，防止?fàn)t內(nèi)壓力波動(dòng)對爐墻造成破壞，保證鍋爐連續(xù)安全運(yùn)行。
 
 
參考文獻(xiàn)：
[1] 王華鋒，郭明洲，白紅彬．高爐煤氣鍋爐的設(shè)計(jì)[J]．煤氣與熱力，2008，28(1)：A01-A02．
[2] 趙欽新，惠世恩．燃油、燃?xì)忮仩t[M]．西安：西安交通大學(xué)出版社，2000:16—63．
[3] 陳富昌，喬昌軍．鍋爐重力式防爆門淺析[J]．工業(yè)鍋爐．2008(3)：37-39．
 
本文作者：方永峰， 薛東曉， 馬磊磊
作者單位：鄭州鍋爐股份有限公司