摘要：当今钢铁工业是国家经济的支柱产业，也是工业生产耗能大户，蒸汽是转炉冶炼重要副产物，目前各钢厂主要采用汽化冷却设备产生蒸汽，但是由于炼钢转炉冶炼的特殊性，导致蒸汽生成具有间断性以及波动性等局限性，产汽压力、温度以及产汽量均极不稳定，而蓄热器就是调控蒸汽的主要设备，蓄热器如何充分利用，发挥最大的功用是本文研究的重点，本文献重点介绍蓄热器在转炉饱和蒸汽与过热蒸汽混合后用于RH抽真空冶炼中的改造应用。
关键词：转炉;蓄热器;蒸汽压力
1蒸汽系统改造研发意义
蒸汽系统的稳定性对转炉冶炼稳定及精炼RH炉能否正常运行起到关键作用。首钢京唐公司利用炼钢转炉产生的饱和蒸汽与130t/h电站中压蒸汽的混合保证RH炉抽真空稳定运行。随着京唐公司RH精炼品种钢比例增加，蒸汽总量的不足已显现，频繁出现局部时段因蒸汽压力偏低，RH炉无法进行真空处理的情况，给品种钢的生产组织带来较大困难。随着京唐公司汽车板等冷轧产品产量不断提高，未来炼钢部RH处理比例可达到65%~75%，而蒸汽量的不足会严重制约RH比例的进一步提高[1]。为解决此瓶颈，需合理利用外部过热蒸汽，提高转炉自产饱和蒸汽的用汽比例，提高蓄热器的蓄热能力，减少蒸汽系统压力大幅波动。
京唐公司真空泵系统是RH精炼设备中的核心设备,通常选择水蒸气喷射泵作为抽真空的设备[2]。所以水蒸气品质对RH炉抽真空作业起到至关重要的作用，RH炉生产时用汽需满足以下要求：1)抽真空期间的蒸汽流量必须保证。在任何时候抽真空蒸汽系统所储存的蒸汽量都必须大于真空泵的用汽量，否则抽真空不能进行到底，达不到抽真空作业的目的。2)抽真空期间的蒸汽压力必须稳定。蒸汽压力波动较大时，会使真空度反复波动，不能一鼓作气达到要求的真空度，满足不了生产要求。3)抽真空所用蒸汽必须是干蒸汽。如果蒸汽温度低，汽中夹带水滴，会引起真空泵水击和震动，抽真空无法进行，还会粘结喷嘴，使真空泵在短时间内报废。
京唐公司蓄热器共8台160立蓄热器，按能力设计远大于两座RH蒸汽用量需求，但实际使用过程发现仍频繁出现蒸汽波动及蒸汽压力不足问题，进行局部改造迫在眉睫。
2蒸汽系统改造
原转炉烟道汽化冷却系统蓄热器与汽包之间为串并联运行方式，蓄热器出口设置压力调节阀(V2)，根据管网压力控制V2阀开度，主要用于提高炼钢车间对蒸汽管网供汽稳定性。主要工作原理为：当转炉烟道汽化冷却产汽量大于管网用汽量时，关小V2阀，富余蒸汽送入蓄热器。
当转炉烟道汽化冷却产汽量小于管网用汽量时，开大V2阀，蒸汽全部送入厂区蒸汽管网;RH炉用汽取自蓄热器出口蒸汽总管。原有管路连接存在以下问题：1)由于转炉烟道汽化冷却系统为间断生产方式，产汽量随转炉吹氧强度变化，在前烧及后烧期间，热负荷急剧增加导致蒸汽产量出现峰值，汽包蒸发强度增大，出现虚假高液位，外送蒸汽带水严重，干度下降，此时如有RH炉精炼抽真空作业时，带水蒸汽直接被送入真空泵，造成真空泵及真空烟道破坏;2)当RH炉生产间隔较长时，无法保证蓄热器内蓄存蒸汽满足精炼抽真空生产要求;3)汽化冷却
系统运行压力波动波动范围大，造成汽化冷却系统开吹压力低，系统循环建立周期长，主烟道冷却效果差，运行寿命短。
根据以上问题，采取以下措施：1)将蓄热器与汽包之间调整为串联运行方式，转炉汽化冷却产汽全部送入蓄热器，保证蓄热器出口蒸汽干度;2)将V2阀控制逻辑调整为：根据蓄热器压力控制调节阀开度，保证蓄热器压力维持在1.6MPa以上，满足RH炉随时抽真空用汽需求。3)蓄热器升压运行后，汽化冷却系统维持在较高压力等级，汽化冷却系统主烟道冷却效果明显改善，使用寿命延长。
2.1蓄热器本体改造
京唐炼钢厂RH炉蒸汽系统中蓄热器在生产过程中出现蓄热器本身蓄热能力不足，出现蓄热器压力升压慢降压快问题。针对出现的问题，本工程对蓄热器做以下改造：由于原蓄热器的充热介质为饱和蒸汽，增加的过热蒸汽介质不能直接并入饱和蒸汽管道，因此把原有一个蓄热器蒸汽入口与中压蒸汽连接管切断，改为接转炉饱和蒸汽。把原有蓄热器一路饱和蒸汽出口改成中压蒸汽入口。蓄热器内部新增中压蒸汽母管，母管上增加充热喷嘴来提高蓄热器升压速率及充热量。喷嘴的安装方式主要取决于喷嘴安装角度和喷嘴形式。本工程喷嘴安装形式采用了缩放喷嘴形式，喷嘴尺寸经过计算与校核。蒸汽母管上的喷嘴角度取30°，喷嘴安装在蒸汽母管上侧成对称分布。改造的目的是为了解决炼钢转炉烟道汽化冷却自产汽供给量不足和蓄热器压降过快对RH炉抽真空的影响。
2.2蒸汽系统改造前后中压蒸汽供汽流程
原有电站中压蒸汽与转炉自产饱和蒸汽是在RH炉入口前混合供RH炉抽真空使用，由于RH炉抽真空作业为间断作业，对电站中压蒸汽和转炉自产饱和蒸汽波动较大。经过蒸汽系统改造后，电站供中压蒸汽直接与蓄热器连接，从而解决了供汽不稳定的问题。通过将蓄热器与汽包之间由原有并联改为串联后，解决了转炉吹氧热负荷急剧增加导致汽包蒸发强度增大，蒸汽带水问题;同时蓄热器出口采用调节控制阀来控制蓄热器出口蒸汽压力，是蓄热器蒸汽压力不低于1.6MPa。
3小结
改造前后数据对比：
由图1、图2可以看出，改造后中温中压蒸汽用量由原有26.5~31.5t/h减少到3.8~18.7t/h;经过计算平均量后，发现电站中压蒸汽量比改造前每小时要节省15t蒸汽。由此可以看出，经过改造后，中温中压蒸汽用量减少，相对转炉汽化冷却所产生的饱和蒸汽用量比例上升，从而充分利用转炉自产蒸汽，对节能减排和降低生产成本起到很好作用。
改造之前蓄热器压力在RH炉生产过程中变化很大，最小压力为0.8MPa，严重影响RH炉生产。由图3可见，改造后蓄热器压力大幅提升并且保持在1.80MPa以上，随时满足RH炉生产。首钢京唐公司RH炉系统改造自投产以来，各系统已实正常运行。RH炉蒸汽系统改造的应用，为实现钢铁行业的资源合理利用、节能减排工作提供了新途径，对钢铁企业降低吨钢耗能、建设循环经济有着重要的指导意义。
延伸阅读：
原标题：首钢300 吨转炉蒸汽回收及利用系统改造应用
