低壓余熱蒸汽在真空精煉爐上的應(yīng)用

低壓余熱蒸汽在真空精煉爐上的應(yīng)用

1真空精煉爐余熱蒸汽回收利用目前，許多工商企業(yè)采用國外真空精煉，提高了鋼水質(zhì)量，滿足了市場上高質(zhì)量鋼的需求。為了滿足真空精煉系統(tǒng)對蒸汽品質(zhì)、蒸汽供應(yīng)速度的要求,一般都采用專用快裝鍋爐或熱電廠鍋爐中壓蒸汽以滿足RH真空脫氣需要的真空度。萊鋼型鋼煉鋼廠新建2套130tRH真空精煉爐對鋼水進行真空脫氣,年處理鋼水能力為260萬t。該真空系統(tǒng)共設(shè)置7臺真空泵,3級增壓,2級噴射,初步設(shè)計時蒸汽源為熱電廠中壓蒸汽。該廠3座120t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐年產(chǎn)鋼400萬t,正常生產(chǎn)時,日產(chǎn)鋼12000余噸,余熱鍋爐系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽量平均約53t/h,壓力0.9～1.6MPa,屬低壓蒸汽范疇。如果把轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的低壓余熱蒸汽用于真空精煉爐,不僅可以使真空精煉爐少用或者不用電廠中壓蒸汽,還能達到利用富余轉(zhuǎn)爐低壓蒸汽減少放散,提高轉(zhuǎn)爐蒸汽回收利用率的目的,對完成節(jié)能減排的任務(wù)具有重要意義。為了滿足真空精煉爐生產(chǎn)的使用要求,該廠研究將120t轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的低壓余熱蒸汽用于新上的兩套130tRH真空精煉爐,并成功運行,經(jīng)濟效益顯著。212蒸汽回收利用圖1為一臺轉(zhuǎn)爐運行時的產(chǎn)汽曲線圖,一座轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼的一個周期為35min,吹氧過程中16min內(nèi)產(chǎn)汽量為15～20t,其它19min不產(chǎn)汽,直到進入第二個周期的吹氧過程。16min產(chǎn)汽總量按15t計算,平均流量為0.93t/min(56t/h)。圖1所示,隨著吹氧爐內(nèi)溫度升高,開始產(chǎn)生蒸汽,到4min時蒸汽瞬時流量達到最大值120t/h,并以此流量持續(xù)8min,吹氧結(jié)束,爐內(nèi)溫度降低,蒸汽量減小,至16min時蒸汽流量為0?？紤]安全,當(dāng)蒸汽流量超過120t/h(汽包壓力大于2.2MPa)時需放散。該廠三座轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的蒸汽設(shè)計瞬時量約55t/h,三個汽包同時工作時產(chǎn)汽高峰值約165t/h。實際平均產(chǎn)汽量與鋼產(chǎn)量有關(guān),按小時平均鋼產(chǎn)量380t計算,回收的蒸汽按100kg/t鋼考慮,平均產(chǎn)汽約38t/h?；厥盏霓D(zhuǎn)爐蒸汽冬天供蒸發(fā)冷卻器霧化水、原材料烘烤、采暖及軟水熱力除氧,約占總蒸汽發(fā)生量的45%;并網(wǎng)約占25%,約放散30%;夏天主要供蒸發(fā)冷卻器霧化水、原材料烘烤及軟水熱力除氧,約占總蒸汽發(fā)生量的35%;并網(wǎng)量約占15%,約放散50%。3rh處理和蒸汽消耗該廠根據(jù)品種開發(fā)需要,把RH的生產(chǎn)分為輕處理和本處理兩種工作模型。該廠寬厚板坯連鑄機最快冶煉節(jié)奏為25min/爐,為滿足RH精煉爐與寬厚板連鑄機的最快節(jié)奏匹配,必須采用兩臺RH交替或同時冶煉供應(yīng)寬厚板連鑄機。兩臺RH進行輕處理時單座RH脫氣處理時間20min,然后停汽30min(同時另一座RH錯開冶煉),之后再煉第二爐鋼。兩臺RH進行本處理供應(yīng)4#機時,純脫氣處理35min(IF鋼種需要60min),然后停汽15min(另一座RH同時冶煉)再煉第二爐鋼。每套RH進行輕處理或本處理生產(chǎn)時,真空泵噴嘴前的蒸汽壓力要求為1.2～1.3MPa。輕處理時,RH最大瞬時蒸汽消耗量為18t,RH真空泵系統(tǒng)消耗蒸汽最少需要8t/爐;本處理時,RH爐最大瞬時蒸汽消耗量為25t,每套RH真空泵系統(tǒng)消耗蒸汽最少需要15t/爐。以上節(jié)奏說明,為滿足RH與4#機的最快節(jié)奏匹配,必須采用兩臺RH交錯或同時冶煉供應(yīng)寬厚板連鑄機,輕處理時兩套RH平均每小時最少需要耗汽量19t,本處理時兩套RH平均每小時最少需要耗汽量36t。3.2抽真空使用蒸汽量的要求RH爐生產(chǎn)時用汽需滿足以下要求:1)抽真空期間的蒸汽流量必須保證。在任何時候抽真空余熱鍋爐系統(tǒng)所儲存的蒸汽量都必須大于真空泵的用汽量,否則抽真空不能進行到底,達不到抽真空的目的。2)抽真空期間的蒸汽壓力必須穩(wěn)定。蒸汽壓力波動較大時,會使真空度反復(fù)波動,不能一鼓作氣達到要求的真空度,滿足不了生產(chǎn)要求。3)抽真空所用蒸汽必須是干蒸汽。如果蒸汽溫度低,汽中夾帶水滴,會引起真空泵水擊和震動,抽真空無法進行,還會粘結(jié)噴嘴,使真空泵在短時間內(nèi)報廢。4rh-fir-s型rh精裝箱系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)研究為滿足轉(zhuǎn)爐蒸汽供應(yīng)RH生產(chǎn)要求,該廠研究采用“轉(zhuǎn)爐蒸汽主供RH、熱電中壓蒸汽輔助供應(yīng)”的蒸汽系統(tǒng),成功實現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐蒸汽用于RH精煉爐。4.1rh專用蓄熱器研究設(shè)計安裝轉(zhuǎn)爐蒸汽優(yōu)先供應(yīng)RH精煉爐的蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)。設(shè)計安裝一條D273×7轉(zhuǎn)爐蒸汽專線,使轉(zhuǎn)爐蒸汽從三臺80m3蓄熱器出汽總管引至6臺并聯(lián)的RH專用蓄熱器(4臺180m3,2臺150m3)。在6臺蓄熱器出口處設(shè)有壓力自動調(diào)節(jié)閥,閥前蒸汽正常壓力控制在1.4～1.6MPa后送分氣缸供RH各級真空泵使用。該廠RH精煉爐采用轉(zhuǎn)爐蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)流程如圖2所示。4.2轉(zhuǎn)爐產(chǎn)汽時蓄熱器能力該廠每座轉(zhuǎn)爐汽化冷卻裝置有一個48m3汽包,蒸汽經(jīng)汽包內(nèi)的汽水分離器分離后,通過一條D273×8管道輸送到各自并聯(lián)運行的80m3蒸汽蓄熱器。從圖1可以看出,轉(zhuǎn)爐37min產(chǎn)汽量16t,而RH精煉爐在38min內(nèi)用汽量最大為10t,如果不放散,一臺轉(zhuǎn)爐運行時,除了RH用汽外,還有6可以供其它一些用戶。轉(zhuǎn)爐煉一爐鋼產(chǎn)汽按14t計算,蓄熱器儲存的熱量可保證RH用汽量。但是由于轉(zhuǎn)爐產(chǎn)汽與RH精煉不一定同時進行,為蓄熱系統(tǒng)能更好地保證轉(zhuǎn)爐與RH的產(chǎn)供平衡,最少應(yīng)保證2臺轉(zhuǎn)爐交替(三吹二)工作。由于轉(zhuǎn)爐產(chǎn)汽與RH爐用汽不同步,設(shè)計的蒸汽蓄熱系統(tǒng)可將RH不生產(chǎn)期間多余的蒸汽在蓄熱器儲存,當(dāng)轉(zhuǎn)爐產(chǎn)汽時轉(zhuǎn)爐供RH用汽,當(dāng)轉(zhuǎn)爐不生產(chǎn)停汽時由蓄熱器供給RH冶煉完一爐的用汽。在一般情況下,3臺120t轉(zhuǎn)爐中有兩臺保持正常生產(chǎn)一臺處于檢修狀態(tài)。如果三臺轉(zhuǎn)爐同時停運,最后一臺轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的鋼水需經(jīng)過RH精煉處理,此時RH的用汽量完全由蓄熱器供給(熱電廠蒸汽同時作為保壓送汽),蓄熱器的儲氣量必須保證煉完這一爐鋼所需要的蒸汽,因此要求蓄熱器能力較大。通過計算系統(tǒng)設(shè)計有六臺并聯(lián)的蓄熱器,蓄熱器的蓄熱體積為1020m3,蓄熱器進汽壓力1.6～1.7MPa、放熱壓力為1.4MPa時,蓄熱量可以達到27蒸汽,這樣確保RH蓄熱器的蓄熱能力足以完成最后一爐鋼的冶煉。4.3電加熱器加熱處理轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)所產(chǎn)飽和蒸汽帶水較多,且轉(zhuǎn)爐蒸汽溫度為180～190℃,無法滿足RH真空泵用汽210～240℃要求,故在供應(yīng)RH的轉(zhuǎn)爐蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)中設(shè)計安裝了電加熱器對轉(zhuǎn)爐蒸汽進行加熱,使轉(zhuǎn)爐蒸汽快速加熱變成過熱20～40℃的干蒸汽供真空泵使用,滿足了RH抽真空要求。4.4外部蒸汽專線無排液為防止因轉(zhuǎn)爐檢修、換出鋼口、轉(zhuǎn)爐蒸汽管道故障、生產(chǎn)中斷、兩套RH同時工作等特殊情況,轉(zhuǎn)爐蒸汽供應(yīng)不及時,故設(shè)計一條外部DN250熱電廠中壓蒸汽專線進行保安完成進站鋼水抽真空,滿足兩套RH同時生產(chǎn)時的蒸汽供應(yīng)。蒸汽管道設(shè)流量、壓力、溫度檢測,確保減少供汽運行阻力。4.5冷沖汽包、蓄熱器放散(1)為便于計量RH用熱電蒸汽量和轉(zhuǎn)爐蒸汽量,兩路蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)調(diào)壓閥前安裝一臺蒸汽流量計和壓力檢測,實時檢測兩路蒸汽的使用情況并設(shè)計壓力連鎖。(2)為提高轉(zhuǎn)爐汽包、蓄熱器放散的穩(wěn)定性和可靠性,同時保證蓄熱器壓力穩(wěn)定,將轉(zhuǎn)爐汽包、蓄熱器放散電動閘閥改造成氣動調(diào)節(jié)閥,實現(xiàn)快速打開、快速關(guān)閉。(3)為保證轉(zhuǎn)爐停運后RH的用汽量,現(xiàn)有蒸汽蓄熱器系統(tǒng)運行壓力由原來的1.6MPa提高到2.0MPa,提高蓄熱器蓄熱能力。5rh外部蒸汽壓力半年來,兩套RH精煉爐一直采用“轉(zhuǎn)爐蒸汽為主,熱電蒸汽為輔”的運行模式。RH生產(chǎn)時轉(zhuǎn)爐蒸汽并網(wǎng)關(guān)閉,產(chǎn)生的蒸汽供應(yīng)RH蓄熱器,此時壓力在1.5～1.8MPa,同時要求熱電廠送汽,保證外網(wǎng)熱電蒸汽壓力大于1.5MPa保安.由于系統(tǒng)設(shè)計有止回閥,故轉(zhuǎn)爐煉鋼時RH主要使用轉(zhuǎn)爐蒸汽,當(dāng)轉(zhuǎn)爐不煉鋼且蓄熱器內(nèi)蒸汽放熱造成壓力下降至1.3MPa時,RH自動采用外部蒸汽。6經(jīng)濟效益分析采用該技術(shù)可以減少轉(zhuǎn)爐煙道汽化冷卻系統(tǒng)蒸汽放散率,減少蒸汽放散對環(huán)境的噪聲、熱污染等,節(jié)約各種原燃料消耗,尤其是可減少鍋爐高熱值煤氣的消耗量,其經(jīng)濟效益顯著。按照RH爐過熱蒸汽平均消耗量為20kg/t,進RH精煉爐的鋼產(chǎn)量按200萬t計算,轉(zhuǎn)爐蒸汽利用率按95%、轉(zhuǎn)爐蒸汽熱值按3.6588GJ/t、每GJ過熱蒸汽價格按35元計算。則RH采用轉(zhuǎn)爐蒸汽抽真空,全年少放散轉(zhuǎn)爐蒸汽產(chǎn)生的直接效益為:200×0.02×3.6588×95%