高爐煤氣鍋爐爐墻的改造

摘 要

摘要：結合某高爐煤氣鍋爐運行中爐內壓力波動導致爐墻開裂問題，對高爐煤氣鍋爐爐墻的改造進行了探討。改造對象為爐膛頂部爐墻、尾部煙道頂部爐墻及防爆門。 關鍵詞： 高
    摘要：結合某高爐煤氣鍋爐運行中爐內壓力波動導致爐墻開裂問題，對高爐煤氣鍋爐爐墻的改造進行了探討。改造對象為爐膛頂部爐墻、尾部煙道頂部爐墻及防爆門。
    關鍵詞： 高爐煤氣鍋爐； 爐墻； 防爆門； 設計
    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、燃燒時火焰不穩(wěn)定、燃燒器易熄火的特點，導致高爐煤氣鍋爐在運行時爐內壓力波動頻繁[1]。因此在設計高爐煤氣鍋爐時，應注意加強爐墻的強度以防止爐膛內部壓力波動破壞爐墻結構。在燃燒器熄火后應對爐膛進行充分吹掃，并定期檢查防爆門，以確保當爐內壓力過高時防爆門能及時開啟。本文結合某鋼廠一臺高爐煤氣鍋爐在運行中爐內壓力波動導致爐墻開裂問題，對高爐煤氣鍋爐爐墻的改造進行探討。
2 運行中出現的問題及改造方法
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構見圖1?；緟禐椋侯~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℃、鍋爐設計熱效率86%、上鍋筒標高10.5m、爐膛寬度(兩側水冷壁中心線距離)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
    在運行過程中，由于高爐煤氣的產量不穩(wěn)定，壓力較低，燃燒器出現數次熄火。不久，現場運行人員在爐膛頂部爐墻發(fā)現幾處裂縫。現場檢查后發(fā)現，爐膛頂部的包墻管為單根光管結構，耐火層采用異形耐火磚敷設，絕熱層采用輕質保溫磚，最外層用石棉泥抹面密封，改造前爐膛頂部爐墻的結構見圖2。
 

    詢問現場司爐人員得知，在燃燒器熄火后，未對爐膛與煙道進行吹掃就直接點火，發(fā)生過數次爆燃。分析后認為，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，煤氣的燃盡時間較長。燃燒器熄火后，爐膛內仍殘留較多的可燃氣體，這些可燃氣體沒有被吹掃干凈就立即點火，導致可燃氣體爆燃，爐內壓力突然升高[2]。改造前的爐膛頂部爐墻承受內部壓力波動能力較差，加上本身就存在磚縫，在爐內壓力的反復波動下磚縫被沖開，擴大后形成裂縫。
    為防止裂縫再次產生，對爐膛頂部爐墻結構進行了改造，改造后爐膛頂部爐墻的結構見圖3。先用異型耐火磚敷設，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格加固，絕熱層仍采用輕質保溫磚，外層用石棉泥抹面。改造后的結構既增強了頂部爐墻的強度，還使得頂部爐墻的密封性得到改善。

 
③尾部煙道頂部爐墻

維修后鍋爐點火運行，爐膛頂部爐墻再未出現問題。但運行數月后，在尾部煙道拱頂外表面發(fā)現了裂縫，裂紋位置見圖4。經現場檢查得知，尾部煙道拱頂出現裂縫的原因與爐膛頂部爐墻相同。尾部煙道拱頂為3個拱形結構，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(結構見圖5)。顯然重型爐墻較為堅固，頂部拱形結構的爐墻較為薄弱。雖然拱形結構在承受自上至下的壓力時很可靠，但對于內部瞬時升高的壓力卻無法承受。在爐內壓力的頻繁波動下，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構見圖6。這樣增強了爐墻的強度，可以有效抵抗壓力沖擊。
④防爆門
尾部煙道拱頂出現裂縫也反映出，當爐內壓力突然升高時，防爆門存在未能及時自行開啟泄壓的問題。


    改造前后的防爆門結構分別見圖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，爐內壓力突然升高時可以迅速開啟泄壓，有效地防止爐內壓力突然升高對尾部煙道頂部爐墻造成破壞。
 
3 結語
經改造后，該高爐煤氣鍋爐一直安全運行，未出現類似的問題。在設計高爐煤氣鍋爐的爐墻時，除了注意密封、絕熱的要求外，還應注意從結構上提高爐墻的強度，防止爐內壓力波動對爐墻造成破壞，保證鍋爐連續(xù)安全運行。
 
 
參考文獻：
[1] 王華鋒，郭明洲，白紅彬．高爐煤氣鍋爐的設計[J]．煤氣與熱力，2008，28(1)：A01-A02．
[2] 趙欽新，惠世恩．燃油、燃氣鍋爐[M]．西安：西安交通大學出版社，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