加热炉汽化冷却失效的原因分析庞先进,商存亮,高建舟(安阳钢铁股份有限公司,安阳455000)摘要:对加热炉的横水管门形支撑“鼓包”、破裂;纵水管下沉,汽包振动等现象,从汽化冷却系统的原理、流速、循环倍率入手分析,找出了失效的原因,并采取了有效的措施。关键词:汽化冷却;失效分析;措施中图分类号:TK224.2+1文献标识码:BAnalysisofReasonAboutInvalidationofEvaporationCoolinginHeatingPANGXian2jin,SHANGCun2liang,GAOJian2zhou(AnyangIronandSteelIncorporatedCompany,Anyang455000,China)Abstract:Thispaperanalysesthephenomenonthatthedistortionofthedoorshapesupportinthehorizontalpipe,break,theverticalpipegoingdownandthesteamsackvibrationbytheprincipleoftheevaporationcoolingsystem,velocityofflow,themultiplyingfactorofcirculation.Thereasonthattheinvalidationhasbeenfoundandtheefficientmeasurementhasbeentaken.加热炉汽化冷却是在一般工业水冷却的基础上发展起来的,具有节约用水、获取蒸汽、延长炉底水管使用寿命等多种优点,但是汽化冷却系统若失效,会造成整座加热炉无法运行,给生产带来严重的不利影响。我厂加热炉的汽化冷却系统就多次出现过这种情况,对此,从汽化冷却的原理、运行的基本条件以及工厂的实际情况着手进行分析,找到并解决了问题。式,自然循环,蒸发量为5～11t/h,工作压力范围为0.8～1.275MPa,给水压力为1.4MPa,正常水位为-100mm～+150mm(以汽包中心线为零位),每座加热炉有一台DN1400mm,长7800mm,容积为12m3的汽包,其中蒸汽空间容积为4.7m3,水空间容积为7.3m3,并配有一台Φ900mm的定期排污扩容器和一个20m3水箱,下降管为Φ219mm的集管,上升管为10组Φ133mm的集管;纵水管为Φ133mm×22mm,采用炉头、炉尾两端进水,中间出水的方式;横水管采用门形支撑,管径为Φ121mm×18mm。这套系统多次出现失效现象,主要表现为:门形支撑管出现“鼓包”现象,局部破裂。仔细观察,破裂处变得很薄,由原来的22mm变为不足2mm。上升管振动剧烈,汽包水位波动范围大,瞬间波幅超过80mm。纵水管出现不同程度的下凹,由于每隔2320mm有一根横水管支撑,故整个滑道呈现波浪形,钢坯在炉内运行极易跑偏,甚至“掉道”,汽包内振动大,并伴有金属的摩擦声。基本情况1我厂现有两座174m2推钢式连续加热炉,加热炉内宽5.8m,有效长度为30m,最大加热能力为8t/h,炉底水管为汽化冷却,采用蒸汽引射的启动方收稿日期:2002204202作者简介:庞先进(1958—),男,高级工程师,主要从事冶金轧钢能源技术管理工作。经验交流:加热炉汽化冷却失效的原因分析生汽泡,由于重力作用,汽泡沿管子的上部汇合成一片蒸汽层。蒸汽的导热性很差,所以容易导致管子上部的过热。根据资料介绍,加热炉横水管的临界流速一般为1.2m/s,水循环流速高于临界流速时,管子上部就不再形成蒸汽层,而低于临界速度时,就形成蒸汽层。我厂加热炉炉底水管“鼓包”一般在门形支撑的水平段弯头处或立管上部,正好为“水段”,或刚进入含汽段,是容易出问题的地方,但是回路设计流速为1.35～1.5m/s,理论上不存在问题。门形支撑如图2所示。2失效原因分析2.1汽化冷却基本原理汽化冷却系统按其中水循环动力的不同,分为自然循环和强制循环两类,我厂为自然循环方式,如图1所示。图2炉底管图图1自然循环的汽化冷却系统图(2)循环倍率分析当炉底水管内的汽水混合物的循环倍率达不到一定值时,易出现汽水分层流动或管内壁水膜被破坏的情况,从而造成管壁过热。循环倍率=G/D;其中G为循环回路中的水流量;D为循环回路中的蒸发量。我厂汽化冷却系统设计运行的循环倍率最低为12,从理论上看不存在问题。(3)失效原因分析根据以上的分析,可知阻力最大的回路的设计流速高于其临界流速,循环倍率也高于要求的最低循环倍率,故从设计角度分析,不存在失效问题。但进一步分析,门形支撑的水平段、立管段均出现了“鼓包”及破裂漏水现象,说明其实际的流速低于临界速度,实际的循环倍率偏小,从而造成管内出现汽水分层流动或管内壁水膜被破坏,管壁局部温度过高,膨胀后“鼓包”破裂。也就是说,系统肯定存在问题,对回路进行了认真排查,着重查了管路是否堵塞,汽包结构件是否脱落等几方...