影響轉爐煙道使用壽命的因素

寇秉原 韓邦軍

（西寧特殊鋼股份有限公司 西寧）

轉爐余熱鍋爐是轉爐生產重要設備組成部分，功能是冷卻轉爐冶煉煙氣，并將煙氣的余熱利用產出蒸汽。轉爐余熱鍋爐安全穩定運行是保證轉爐穩產、順產的重要條件之一，由于轉爐煙道長期受高溫熱負荷周期性變化，造成熱疲勞破壞和高溫高速飛塵氣流沖刷。在實際生產過程中，煙道漏水是困擾轉爐生產比較棘手的問題，輕則造成軟水消耗大，重則影響轉爐產能造成轉爐停產。

影響轉爐煙道壽命原因，通過總結多年實際運行的經驗，可歸結為4個不合理、3個問題和1個影響：即設計、采購時間安排、運輸和保管不合理；設備安裝、備件質量和運行管理問題；制造工藝的影響。

一、4個不合理

1.設計不合理

設計轉爐冷卻強度不合理、上下管道管徑不合理，管徑小流量低，影響冷卻蒸發管溫度，造成蒸發管高溫燒損。管徑過大，蒸發管熱負荷低，造成循環停滯燒損蒸發管。活動煙罩和段強制循環泵參數設計不合理，影響冷卻蒸發管溫度，造成蒸發管高溫燒損。設計單位應選擇國家甲級設計單位。

2.采購時間安排不合理

煙道采購時間過早，長期放置導致生銹腐蝕。煙道采購時間過晚，生產廠家匆忙制造，造成質量把關不嚴。

3.運輸不合理

如起吊、運輸磕碰造成管道變形或運輸時煙道固定不牢，造成煙道晃動磨損煙道個別部位。

4.保管不合理

煙道到貨后要對煙道要對各管道封口檢測，防止管道口裸露，渣滓掉入蒸發管中堵塞。檢測煙道打壓水是否吹干凈，防止冬天凍裂蒸發管或銹蝕。

二、3個問題

1.設備安裝問題

轉爐煙道更換時，需要對煙道上升管和下降管切割焊接，由于施工單位防范措施不當，將切割時渣鐵掉入管道內，造成堵塞蒸發管中的拉蒙管或節流孔板。

煙道安裝時管道焊接應氬弧焊打底，電焊焊接。焊前，坡口及附近20 mm內打磨清除凈油銹等污物。定位焊采用TIG-J50。接頭錯口應≤1 mm。禁止在焊件的非焊接表面引弧，如產生弧坑，應將其磨平或焊補。多層焊接時，焊接接頭應錯開。焊接完畢，清除干凈表面熔渣、飛濺等物，并打上焊工鋼印或做好記錄。

焊接后外觀檢驗，焊縫高度不低于母材表面，焊縫與母材應圓滑過渡；焊縫及其熱影響區表面無裂紋、未熔合、夾渣、弧坑和氣孔，焊縫不得有咬邊。焊接后的檢測應遵守 GB 11345-1989《鋼焊縫手超聲波探傷方法和探傷結果分析》、JB/T 4730-2005《承壓設備無損檢測》。

2.備件質量問題

閥門質量不合格。因轉爐煙道Ⅰ段和活動煙罩設計為強制循環，并且強制循環泵1用1備，由于強制循環泵的前后閥門關閉不嚴，造成內部短循環，蒸發管冷卻效果不好，造成蒸發管局部高溫燒損。

強制循環熱水泵質量不合格，泵的工作效率低，流量和揚程達不到設計要求，造成爐口段和活動煙罩蒸發管段熱量無法及時帶走，造成蒸發管冷卻效果不好，蒸發管燒損。

流量、壓力表計不準，造成過壓或活動煙罩與段煙道冷卻水分配不合理，造成低水量段蒸發管過燒。

3.運行管理問題

（1）鍋爐水不合格，鈣鎂離子高。鍋爐水不斷蒸發，鈣鎂離子當鍋水中達到飽和時，便有固體物質析出。所析出的固體物體，如果懸浮在鍋水中，就稱為水渣，如果牢固地附著在受熱面上，則稱為水垢。水垢是鍋爐的百害之源，水垢導熱性太差。鍋爐鋼板的導熱系數約為167～209 kJ/m·h·℃，而水垢的導熱系數要比鍋爐鋼板小數十倍到數百倍。這樣就會造成鍋爐出力下降。如果鍋爐結有水垢，又要保持一定的出力（工作壓力和蒸發量）。這樣只有增加火側的溫度才行，水垢越厚，導熱系數越差，鍋爐火側的溫度就得越高。國家試驗數據，對于工作壓力1.4 MPa的鍋爐，火側溫度在900～1200℃，水側的溫度為197℃，沒有結水垢時的鋼板溫度只有215～250℃。同樣的鍋爐，當鍋板結有0.8～1.0 mm水垢后，鍋板溫度比無垢時提高了134～160℃。20#鍋板當達到315℃時，金屬的各種塑性指標開始下降，當達到450℃，金屬就會因過熱而蠕動變形。因此，水處理不好，鍋爐結生水垢，很容易煙道蒸發管金屬燃損或因結垢堵塞拉蒙管造成蒸發管缺水，高溫燒損。

（2）鍋爐水不合格，氯離子高。由于軟水站制水中使用氯化鈉，氯離子大量帶入軟水中，造成氯離子對鍋爐管腐蝕。

（3）鍋爐水未除氧。由于除氧器未投入或除氧器是有不當，造成鍋水中存在大量的溶解氧，便形成強烈的腐蝕劑，對鍋爐金屬元件造成強烈的化學腐蝕：在電化學腐蝕中，氧是陰極"去極化"劑：O2+4e-+2H2O→4OH-。氧具有奪取電子的能力，當鍋水中氧濃度不均勻時，高氧濃度和低氧濃度部位的金屬產生電位差，從而發生電化學腐蝕。

當存在足夠多的氧氣時，氧和水會破壞金屬表面的緊密保護膜（保護膜為Fe（OH）2），生成三價鐵沉淀，4Fe（OH）2+O2+2H2O→4Fe（OH）3↓。水溫與含氧量的關系如圖1所示，當水溫在15℃時，含氧約7 mg/L。鍋爐的腐蝕速度與侵入氧氣量有關。當含氧7 mg/L時，腐蝕速度為1.05 g/m2·h。蒸發管金屬表面被腐蝕后，金屬要減薄，鍋爐的有效厚度降低，造成蒸發管漏水，或使設備的使用壽命大大縮短。

（4）補水溫度過低。由于轉爐生產周期性，當吹煉時煙道煙氣溫度高，造成汽包高水位。出鋼時煙道煙氣溫度低，汽包水位低水位，汽包需補水。如補水水溫過低，造成煙道熱脹冷縮。使金屬材料的內應力峰值增大（振幅增大），耐疲勞壽命降低，從而影響了金屬材料的使用壽命。

（5）排污不合理。余熱鍋爐隨之時間，軟水在鍋爐內受熱后沸騰蒸發的結果，為水中的雜質提供了化學反應和不斷濃縮的條件。為控制鍋爐水水質，使其中雜質在一定限度以內，需要從鍋爐中不斷地排除含鹽、堿量較大的爐水和水渣、污泥、松散狀的沉淀物，就需要合理排污。鍋爐排污分連續排污和定期排污兩種方式。連續排污又稱表面排污，要求連續不斷地從爐水鹽堿濃度最高部位排出部分爐水，以減少爐水中含鹽、堿量，含硅酸量及處于懸浮狀態的渣滓物含量，所以連排管設在正常水位下80～100 mm處，定期排污主要排除爐內水渣及泥污等沉積物，所以其排污口多設置在煙道下聯箱下部底部。如果由于人為疏忽管理，排污次數減少，會造成蒸發管中沉積物堵塞，引起鍋爐管損壞。一般中壓鍋爐水質堿度在7～20 mol/L比較合理。

（6）工作失誤，造成蒸發管損壞。轉爐生產中，鍋爐煙道軟水被消耗，如果工作失職，沒有及時補充水，會造成蒸發管干燒損壞或低水位鍋爐高溫下補水，會產生大量蒸汽，壓力突然增高，破壞蒸發管。

三、1個影響

1個影響即制造工藝的影響，余熱鍋爐煙道在制造過程中，未嚴格按照鍋爐的有關制造技術條件和規定進行制造。如材料采購未按技術要求，材料制造廠家管理不好，生產的產品有個別不合格，運行使用后出現問題。應首選首鋼、寶鋼生產的鍋爐管。焊接質量不合格。制造完成后未按要求整體熱處理，煙道制造焊接產生的應力未消除，在運行中局部區域焊接應力與熱應力疊加，造成受熱管與隔熱板間焊縫拉開，損壞蒸發管。煙道制造應遵守以下國標：

（1）蒸汽鍋爐安全技術監察規程。

（2）JB/T 6508—1992氧氣轉爐余熱鍋爐技術條件。

（3）GB 5310—1995中、低壓鍋爐用無縫鋼管。

（4）JB/T 1611—1993鍋爐管子技術條件。

（5）GB/T 14958—1994氣體保護焊用鋼絲。

（6）JB/T 1613—1993鍋爐受壓元件焊接技術條件。

（7）JB/T 1610—1993鍋爐集箱技術條件。

（8）JB/T 1612—1994鍋爐水壓試驗技術條件。

（9）JB/T 6509—1992小直徑彎管技術條件。

（10）JB/T 5255—1991焊制鰭片管（屏）技術條件。