汽化冷卻介紹

1、汽化冷卻介紹 一、 簡(jiǎn)單原理 （一） 什么是汽化冷卻把加熱爐爐底水管敞開式的水冷卻系統(tǒng)改裝成封閉系統(tǒng)。爐底水管吸收了加熱爐的熱量后被封閉系統(tǒng)中不斷流動(dòng)的熱水帶走。這樣，系統(tǒng)中帶有一定壓力的熱水吸收并帶走了爐膛內(nèi)爐底水管的熱量。在流動(dòng)過程中熱水冷卻了處于1200多度高溫中的爐底水管并使自身轉(zhuǎn)變成汽水混合物。系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽可供外部用戶使用，并不斷向系統(tǒng)中補(bǔ)充消耗掉的水。周而復(fù)始，這樣一個(gè)過程和系統(tǒng)即稱為汽化冷卻（系統(tǒng)）。（二） 原理汽化冷卻和余熱鍋爐的原理都很簡(jiǎn)單：就是將帶有大量熱量余（廢）氣（如高溫?zé)煔猓⒏邷禺a(chǎn)品的余熱（如焦炭、高溫鋼錠、待冷卻的高溫鋼坯

2、等）、冷卻介質(zhì)余熱（如冷卻水等）、化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生的余熱等等引向一個(gè)吸熱裝置，使煙氣等帶有的熱量被吸熱裝置中的水吸收，使水變成蒸汽或熱水供用戶使用。二、 特點(diǎn)及循環(huán)方式（一） 特點(diǎn)采用汽化冷卻來代替水冷卻，除了可以充分利用余熱回收大量熱量外，還有如下優(yōu)點(diǎn)1. 節(jié)省大量冷卻水（約30倍）；2. 改善了鋼錠的加熱質(zhì)量（減少“黑印”）；3. 提高了爐底水管的使用壽命；4. 節(jié)約用電；5. 產(chǎn)生的蒸汽能得到充分利用。投資約4個(gè)月即可回收；6. 回收蒸汽節(jié)約能源。（二） 循環(huán)方式汽化冷卻和余熱鍋爐的水循環(huán)方式均有強(qiáng)制

3、循環(huán)和自然循環(huán)兩種。1. 強(qiáng)制循環(huán)是借用外力（如水泵、引射）來推動(dòng)系統(tǒng)中的水，使之流動(dòng)產(chǎn)生循環(huán)。設(shè)計(jì)強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)的關(guān)鍵之處是由于各循環(huán)回路阻力不同。使各回路的循環(huán)水量會(huì)因阻力的大小而產(chǎn)生差異。有時(shí)會(huì)造成流量很小發(fā)生事故。一般采取的辦法是在各循環(huán)回路的進(jìn)口安裝不同孔徑的節(jié)流圈來控制阻力小的回路不能有過大流量。但是由于以下原因目前較少采用強(qiáng)制循環(huán)。 管路較復(fù)雜、設(shè)備較多限制了氣壓的提高，維護(hù)成本相應(yīng)增加； 一次性投資大，經(jīng)常運(yùn)行成本較高； 循環(huán)泵耗電，一旦電力故障，將引起循環(huán)破壞影響正常生產(chǎn)。2. 自然循環(huán)即不借助外力，而是依靠循環(huán)系統(tǒng)本身上升管中

4、的汽水混合物與下降管中水之間的比重差及汽包下降管入口之間距離的乘積這一較小的循環(huán)動(dòng)力進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)。在加熱爐點(diǎn)火開始時(shí)，循環(huán)系統(tǒng)中上升管和下降管中都是水，故沒有比重差也沒有循環(huán)動(dòng)力。再加上加熱爐爐底水管在生產(chǎn)時(shí)處于水平狀態(tài)，特別對(duì)小時(shí)產(chǎn)量較大的大型加熱爐來講，爐底水管的長(zhǎng)度比較長(zhǎng)使阻力增大，更增加了循環(huán)的困難。在燃料鍋爐中，受熱面禁止使用水平管，但在汽化冷卻中基本上受熱面全部是水平管。因此，要保證自然循環(huán)汽化冷卻能正常運(yùn)行，在設(shè)計(jì)和施工及操作的時(shí)候就必須注意以下幾點(diǎn)： 必須保證循環(huán)系統(tǒng)中水的流動(dòng)是定向流動(dòng)。即只能向我們 要求的方向流動(dòng)。要做到這一點(diǎn)就必須增加下降管的阻力同時(shí)要減小上升管

5、的阻力。即在施工時(shí)，上升管走向管道越短越好。不能追求漂亮而應(yīng)走最短距離為佳。對(duì)下降管來講，應(yīng)有一定的下彎深度，即爐底管中心線向下要有一定的距離。視加熱爐的長(zhǎng)度，下彎距離也有一定的要求，但最短不能小于1.8米。 循環(huán)供水量充足，即循環(huán)倍率適中； 循環(huán)系統(tǒng)中汽水混合物的流動(dòng)需保證一定的流速，即不能小于臨界流速，否則會(huì)造成循環(huán)停滯、間斷循環(huán)。嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起因爐底水管中發(fā)生“汽水分層”現(xiàn)象而引起損壞事故。根據(jù)循環(huán)回路中產(chǎn)氣量的大小決定采用何種管徑的上升管 正常運(yùn)行時(shí)，整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)行壓力不得低于0.30.35MPa，保證系統(tǒng)有一定的循環(huán)動(dòng)力； 盡量保持水位以保

6、證循環(huán)流動(dòng)的連續(xù)性，水位上下波動(dòng)不能太大；水位波動(dòng)不大，水中的“欠熱”就少，吸熱后能連續(xù)產(chǎn)生蒸汽，使之流動(dòng)。若“欠熱”太大，即水量補(bǔ)給太多時(shí)，汽包內(nèi)水溫較低，要吸收較多熱量后才能達(dá)到汽化目的，這時(shí)就可能產(chǎn)生流動(dòng)停滯現(xiàn)象，如運(yùn)行時(shí)多次產(chǎn)生這種現(xiàn)象將會(huì)使?fàn)t底水管產(chǎn)生損壞，影響使用壽命。 各循環(huán)回路中所受的熱負(fù)荷一般應(yīng)相差不大。由此可知：在操作時(shí)，我們一定要嚴(yán)格控制給水量的大小。不能太多也不能太少。最好是消耗多少即產(chǎn)多少汽，就補(bǔ)多少水。保持水量恒定。同時(shí)此時(shí)壓力變化也基本不變。若補(bǔ)水太多甚至超過了上升管的出口，則將使上升管中也充滿了水。使整個(gè)系統(tǒng)失去了循環(huán)動(dòng)力（無比重差）。就會(huì)發(fā)生循環(huán)停止

7、，甚至不流動(dòng)，將使?fàn)t底水管過熱，或發(fā)生汽水分層現(xiàn)象。時(shí)間一長(zhǎng)，爐底水管損壞造成重大事故。另外運(yùn)行時(shí)應(yīng)保證壓力在0.3MPa以上。壓力越大。汽水混合物的比重越小。造成的循環(huán)動(dòng)力也越多。據(jù)多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，只有當(dāng)壓力大于0.3MPa時(shí)，汽化冷卻系統(tǒng)才能建立循環(huán)流動(dòng)。3. 自然循環(huán)的啟動(dòng)方式加熱爐開爐時(shí)爐內(nèi)為常溫，同時(shí)上升管、下降管等循環(huán)回路中無蒸汽產(chǎn)生，故比重差為零。系統(tǒng)中沒有循環(huán)動(dòng)力，系統(tǒng)內(nèi)水無法產(chǎn)生循環(huán)。為了保證系統(tǒng)順利投入正常運(yùn)行，必須采用一定的外力給予啟動(dòng)循環(huán)，一般采用以下三種方式: 強(qiáng)制啟動(dòng)； 在上升管一定部位接入蒸汽，采用蒸汽引射啟動(dòng)； 不采用外力，

8、利用系統(tǒng)本身緩慢升溫逐漸進(jìn)入自然循環(huán)狀態(tài)，稱為“自啟動(dòng)”。由于強(qiáng)制循環(huán)啟動(dòng)增加較多設(shè)備、系統(tǒng)復(fù)雜，還須用電，一般不采用。現(xiàn)在一般采用蒸汽引射方式啟動(dòng)系統(tǒng)。但是，若沒有蒸汽時(shí)只能采取“自啟動(dòng)”時(shí)，除精心設(shè)計(jì)外，在施工時(shí)，若條件許可，可將上升管與熱風(fēng)管道相接觸并包扎在一起，或盡量靠近爐墻安裝也可以起到“引射”作用。采用自啟動(dòng)時(shí)，加熱爐升溫速度宜逐漸緩慢升溫，以避免突然升溫使?fàn)t底水管突然受高溫又來不及傳熱而產(chǎn)生變形、裂紋等現(xiàn)象。在“自啟動(dòng)”時(shí)，有的管道會(huì)發(fā)生水擊聲或管道發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象。操作人員對(duì)之一定要引起重視。三、 加熱爐汽化冷卻系統(tǒng)和布置（一） 汽化冷卻系統(tǒng)1. 循環(huán)

9、系統(tǒng)按循環(huán)分：有強(qiáng)制循環(huán)和自然循環(huán)兩種2. 按水循環(huán)回路分有以下幾種: 單獨(dú)下降，單獨(dú)上升； 分組下降，單獨(dú)上升； 幾種下降，單獨(dú)上升； 分組下降，分組上升； 集中下降，分組上升；按此系統(tǒng)分時(shí)，應(yīng)注意各循環(huán)的熱負(fù)荷（如縱管或橫管）應(yīng)基本接近。汽化冷卻系統(tǒng)主要是由汽包下降管爐底水管上升管汽包這樣一個(gè)閉式循環(huán)組成。這個(gè)系統(tǒng)稱為水循環(huán)系統(tǒng)，也稱為“循環(huán)回路”。一座加熱爐的汽化冷卻系統(tǒng)是由若干個(gè)“循環(huán)回路”組成。3. 水循環(huán)管路的布置水循環(huán)管路特別是上升管，應(yīng)盡量減少阻力?？刹捎么笄拾霃降撵袕澏儆脹_壓彎和三通，并且盡可能縮短上升

10、管的長(zhǎng)度等。安裝時(shí)盡可能走最近的距離。在爐底水管與上升管的連接出口處，管道盡量不要向下彎曲。如不得已要下彎，也應(yīng)盡可能縮短下彎間距。上升管的汽包入口應(yīng)高于汽包最高水位面。在正常運(yùn)行時(shí)，嚴(yán)禁汽包水位高于上升管入口。對(duì)于下降管來講，則應(yīng)盡可能的增加其阻力。一般是在下降管與爐底水管連接采用“U”形彎頭或“水封”裝置，并且盡可能的增加下彎深度以保證水循環(huán)系統(tǒng)能按照汽包下降管爐底水管上升管汽包這個(gè)方向進(jìn)行循環(huán)。（二） 汽化冷卻設(shè)備的布置1. 汽包及操作室的布置汽包是“工質(zhì)”（即汽水及其混合物）在爐底水管、下降管、上升管中完成水循環(huán)過程的連接樞紐。特別對(duì)自然循環(huán)汽化冷卻裝置來講，汽包的

11、位置、高度將直接影響到系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性。一般對(duì)汽包的布置有如下幾點(diǎn)要求： 保證系統(tǒng)中各循環(huán)回路有足夠的壓頭和盡可能小的流動(dòng)阻力； 為加熱爐和汽化冷卻的操作人員、維修人員提供方便和安全工作的條件； 選定位置應(yīng)便于施工安裝 在可能的情況下，盡可能的節(jié)省一次投資。由上可知：汽包最佳位置是布置在加熱爐廠房?jī)?nèi)靠近加熱爐加熱段的附近。高度一般為710米左右?；蛘呤菭t頭上方等。此種布置要求此跨廠房?jī)?nèi)的行車能從上方通過，但也可安排在加熱爐旁及廠房邊行車不必通行的區(qū)域。再有就是安排在廠房外距加熱爐不遠(yuǎn)的另外建筑物（汽化樓）內(nèi)。如廠房?jī)?nèi)實(shí)在無法安置，則也可安放在加熱爐上

12、方兩跨廠房之間的屋面上。但這樣的布置雖然有足夠的壓頭。但管道的長(zhǎng)度增加很多。對(duì)汽包的支架也有特殊要求。其他如儀表、吊裝、維護(hù)檢修和人員操作等都帶來不便，一次投資也增加。故小型的加熱爐汽化冷卻基本不采用這種不置，但是由于大型加熱爐汽化冷卻管路太多，難免與其它風(fēng)、煤氣等管路發(fā)生沖突，采用這種布置能較好的解決這個(gè)問題。2. 操作室及設(shè)備的布置操作室是操作人員操作汽化冷卻的地方。該處應(yīng)能讓操作人員便于監(jiān)視和操作汽化水位、壓力，便于監(jiān)視軟水箱水位、給水泵的運(yùn)作和軟水設(shè)備的運(yùn)行等全面情況。在一般情況下，汽包平臺(tái)若是單獨(dú)設(shè)置則可分為二層或三層：汽包在三層（操作室也可在三層），操作室在一層或二層，給

13、水泵、軟化器、軟水箱放底層；若二層，汽包在二層，給水泵、軟水箱、軟化器在一層，操作室可在一層也可在汽包旁。若汽包放在加熱爐上方屋面上，則操作室及其他設(shè)備可另行選置安裝。汽包水位、壓力可用儀表及工業(yè)電視引至操作室?？傊暚F(xiàn)場(chǎng)情況妥然考慮。四、 安裝附件及汽包內(nèi)部裝置及其作用見余熱鍋爐講義。五、 汽化冷卻自動(dòng)控制簡(jiǎn)單介紹自然循環(huán)汽化冷卻的運(yùn)行有其特殊性。它要求水循環(huán)連續(xù)不斷的穩(wěn)定運(yùn)行。而良好的操作可以保證做到這一點(diǎn)。根據(jù)第四次鋼鐵企業(yè)熱力設(shè)計(jì)專業(yè)會(huì)議的決定。1978年23月上海院、鞍山院、重慶院、包頭院和北京總院及上鋼二廠等在上鋼二廠630軋鋼加熱爐上進(jìn)行的自然循環(huán)汽化冷卻運(yùn)

14、行熱力測(cè)定的情況表明：對(duì)于自然循環(huán)汽化冷卻來講，給水的變化和壓力的變化對(duì)系統(tǒng)的安全運(yùn)行有很大的關(guān)系。持續(xù)不斷的供水（即消耗多少供給多少），對(duì)運(yùn)行最有利，供水時(shí)間相差越長(zhǎng)，對(duì)安全運(yùn)行影響越大。有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生“脈動(dòng)”現(xiàn)象（使流動(dòng)暫停，待產(chǎn)汽量足夠時(shí)再次恢復(fù)流動(dòng)）水位最低時(shí)產(chǎn)汽量最大。壓力也隨之增大，大量進(jìn)水后造成爐水“欠熱”增大，壓力大幅度下降，使產(chǎn)汽量達(dá)最小，有時(shí)甚至產(chǎn)生“停滯”現(xiàn)象。故對(duì)自然循環(huán)汽化冷卻來講，對(duì)控制水位和壓力就尤為重要。一般主要對(duì)汽化冷卻設(shè)置如下自動(dòng)調(diào)節(jié)和遠(yuǎn)程控制儀表：汽包水位自動(dòng)調(diào)節(jié)、汽包壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)（放氣閥的遙控調(diào)節(jié)、排污自動(dòng)調(diào)節(jié)）、汽包高低水位報(bào)警、汽包高低壓力報(bào)警。（注：

15、為盡可能減少事故，括號(hào)內(nèi)很少使用）（一） 給水自動(dòng)控制一般給水自動(dòng)控制可分為兩種：1. 間斷給水控制本控制的給水泵在需要補(bǔ)水時(shí)自動(dòng)打開，補(bǔ)水至規(guī)定水位時(shí)自動(dòng)停泵（盡量做到勤補(bǔ)水，少補(bǔ)水并做到補(bǔ)水時(shí)壓力變化不大），可以節(jié)省用電，且補(bǔ)水量可以由操作工自行調(diào)節(jié)。能保證正常生產(chǎn)，安全運(yùn)行。 2. 連續(xù)給水控制 （二） 汽包壓力自動(dòng)調(diào)節(jié) 六、 汽化冷卻的事故與事故處理汽化冷卻和余熱鍋爐都是工業(yè)爐熱能綜合利用的一種輔助設(shè)備。它們運(yùn)行的安全與否不僅對(duì)工業(yè)爐的熱效率的提高有直接關(guān)系，而且對(duì)軋鋼、煉鋼生產(chǎn)影響很大。特別是汽化冷卻與工

16、業(yè)爐戚戚相關(guān)。汽化冷卻系統(tǒng)上的缺陷或操作不妥都會(huì)造成停產(chǎn)。少則停產(chǎn)幾個(gè)鐘頭，多則甚至幾天。嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐稍O(shè)備和人員事故，造成重大損失。安全為了生產(chǎn)，沒有汽化冷卻和余熱鍋爐的安全正常運(yùn)行，也就沒有軋鋼、煉鋼的高產(chǎn)量。遇到下列情況是，汽化冷卻應(yīng)立即采取緊急停爐措施：1. 發(fā)生爐底水管損壞（如紅管、嚴(yán)重彎管、爆管等）；2. 嚴(yán)重缺水，滿水（經(jīng)過處理判定為嚴(yán)重者）；3. 五大附件之一損壞、失效（排污閥，只要一組失效）；4. 水電故障對(duì)于緊急停爐，不能采取立即降壓換大量冷水的辦法。因?yàn)槠鋮s是加熱爐的一部分，一定要隨加熱爐的降溫而逐步降壓。不能脫離實(shí)際操作從而加重事故發(fā)生。其他事故可參閱余熱鍋爐事故處理講義。七、 交接班制度要使汽化冷卻能長(zhǎng)