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【案例】蜂窩體堵塞損壞原因分析及改進措施

發布日期: 2019-10-08 15:57:31    閱讀量(139)    作者:盧建鴻,王存利,王衛鋼

加熱爐利用高爐煤氣對空煤氣進行雙預熱的關鍵是蓄熱材料的材質及結構選型。蜂窩體則是目前所用的蓄熱材料中結構較為合理,換熱效率較高的一種蓄熱體,其最大優點是蜂窩體更換方便,換熱效果好,燃燒充分,加熱能力大,節能效果好,便于實現自動化控制,事故率低,配套設備筒單等,深受使用廠家歡迎。

蜂窩體在使用過程中易出現堵塞,甚至被燒壞的現象,不同程度地影響了生產。每塊蜂窩體上排滿了呈蜂窩狀的3mm×3mm方孔,冷空煤氣與高溫爐氣通過這些小方孔進行換熱。因此,孔的大小、密度以及是否堵塞、堵塞程度、是否被燒壞等對整個蓄熱系統的換熱效果影響很大。青島鋼鐵控股集團有限公司(簡稱青鋼)加熱爐蜂窩體堵塞、燒損情況對爐子加熱能力的影響見圖1。

圖1堵塞、燒損的蜂窩體對爐子加熱能力的影響

從圖1看出,由于蜂窩體損壞和慢性堵塞使爐子的加熱能力出現波動并逐漸降低。因此,分析蜂窩體的堵塞、損壞原因,對充分利用二次能源提高換熱效果,穩定爐子的加熱能力和生產具有重要意義。

1、使用現狀調查

青鋼加熱爐有效尺寸為3.2m×30m,2003年9月1日開始使用蜂窩體。在使用過程中蜂窩體存在以下問題:(1)局部表面堵塞。打開蓄熱室封蓋直接可以看到最外層蜂窩體堵滿了灰塵,這種情況屬急性堵塞,表現為爐壓大,爐溫升不上去。(2)孔內堵塞。打開蓄熱室封蓋后從表面上看不出堵塞來,但從爐壓增大,火焰外噴日趨嚴重,加熱能力下降,產量下降,說明孔內已有堵塞。表面堵塞和孔內堵塞的情況一般出現在預熱段,靠近煤氣管道的最近處。(3)蜂窩體燒塌成硫璃狀。蜂眼局部堵塞嚴重,甚至造成兩塊蜂窩體中間出現通孔,并且能夠看見爐內紅火。這種情況容易出現過熱報警,甚至燒壞三通閥。(4)蓄熱室內最上部蜂窩體燒損并出現漏火現象,嚴重時出現過熱而報警,部分爐氣沒通過蜂窩體換熱而直接抽出。

2、蜂窩體堵塞及損壞原因分析

(1)煤氣中粉塵含量高。在沒有經過布袋除塵以前,高爐煤氣的粉塵含量為1~10g/m3,這種煤氣不能直接通過蜂窩體,若直接使用則很快就將蜂窩體堵塞。所以高爐煤氣的除塵設施必須健全,而且要定期置換。

(2)煤氣中含水量高。正常情況下,高爐煤氣的含水量在40℃時為60g/m3,雨天和冬季含量更高,這些含水的煤氣在通過蜂窩體前同灰塵一起被粘在表面,時間一長就形成堵塞,水分大時堵塞更為嚴重。

(3)蜂眼偏小。正常情況下3mm×3mm的蜂眼可以滿足使用要求,但未經過除塵的煤氣通過時堵塞就嚴重一些。在新設計加熱爐時可將蜂眼設計成4mm×4mm。

(4)濾灰設施不健全,不可靠,更換制度不嚴。由于各方面原因,除塵設備缺乏必要的管理,煤氣質量不穩定。

(5)蜂窩體局部燒塌變成琉璃狀。這種情況一般是由于三通閥損壞,不能換向只能向外抽高溫爐氣,與燃燒不完全的煤氣進人蜂窩體內形成二次燃燒,將蜂窩體燒塌。蜂窩體材質也有影響。

(6)蓄熱室最上部蜂窩體閃縫漏火。這種情況一方面是由于蓄熱室內部尺寸變化存在間隙,另一方面設計上為方便安置蜂窩體留有一定間隙,而這種間隙成為漏火的必然通道。

3、改進措施

(1)定期更換高爐除塵布袋。局部表面堵塞也叫突發性堵塞,一旦遇到這種情況,應立即通知高爐更換布袋。將定期更換布袋作為一項制度,確保下工序的煤氣符合技術要求。對于局部表面堵塞的蜂窩體也應計劃安排處理或及時更換。

(2)定期更換蜂窩體。孔內堵塞也稱慢性堵塞,在煤氣質量較差的情況下,蜂窩體必須定期更換。更換周期取決于蜂窩體受堵后影響生產的程度(產量下降,消耗提高等)與更換新蜂體的費用。根據青鋼煤氣質量情況,更換周期一般定為3~6個月。

(3)三通閥技術改造。加強閥體與軸之間的固定,避免軸轉而閥不轉的現象;定期更換電磁閥確保閥工作正常;每半年一次更換密封圈;三通閥上的空氣管由銅管改為軟膠管。

(4)用耐火泥封堵蜂窩體上部漏火間隙。通常的處理辦法是向縫隙塞石棉,但不可靠,易吹落。改用耐火材料堵火,可使用較長時間。

(5)在煤氣蓄熱室內加抖動式濾灰網。在蓄熱室內最外部氣體緩沖空間處加抖動式濾灰網裝置(見圖2),可將進人蓄熱室內的煤氣先通過此網濾灰,再進人蜂窩體。此網可定期取出清理,重復使用并可延長蜂窩體的壽命。

圖2 濾灰網裝置

1-蓄熱體 2-蜂窩體 3-抖動式濾灰網

4、改進效果

新加熱爐投入運行之后,針對出現的問題,更換了燒壞的蜂窩體,同時改換了最里面兩層蜂窩體材質,杜絕了蜂窩體局部燒壞的現象。針對加熱段蜂窩體隱性堵塞,更換了加熱段一半的蜂窩體。供煤氣量由24800m3/h增為25200m3/h。加熱能力有較大提高(以軋制φ8mm線材為例,輥期按6天計),2004年8月31日至9月23日蜂窩體更換前后生產情況對比見表1。

表1蜂窩體更換前后生產情況對比

更換蜂窩體后,一個軋輥周期的生產總量由8014.106t增為8789.706t;平均日產由1335.684t增為1464.951t。此外,加濾灰網后,全年可降低蜂窩體消耗費用12萬元。

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