氯離子超標(biāo)對(duì)轉(zhuǎn)爐干法除塵蒸發(fā)冷卻器噴槍堵塞的影響分析

大氣網(wǎng)訊:摘 要：針對(duì)轉(zhuǎn)爐干法除塵蒸發(fā)冷卻器噴槍堵塞的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)堵塞物進(jìn)行成分分析和水質(zhì)化驗(yàn)分析，結(jié)合氯離子對(duì)碳鋼管道的腐蝕機(jī)理，得出噴槍用水中氯離子嚴(yán)重超標(biāo)，管道腐蝕加速導(dǎo)致銹層脫落，是堵塞噴槍噴頭的根本原因，并由此提出一系列后續(xù)預(yù)防改進(jìn)措施。

在轉(zhuǎn)爐煉鋼吹煉過(guò)程中，轉(zhuǎn)爐中產(chǎn)生約1500℃的高溫廢氣，具有高溫、有毒、易燃易爆、含塵量高等特點(diǎn)。近年來(lái)發(fā)展的轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵蒸發(fā)冷卻器具有冷卻煙氣、粗除塵及調(diào)節(jié)煙氣比電阻的作用，入口的煙氣溫度為800～1000℃，出口溫度一般控制在250～300℃，其溫度控制是保證干法除塵系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提，而蒸發(fā)冷卻器的噴水量直接影響控溫效果，因此，噴槍是蒸發(fā)冷卻器實(shí)現(xiàn)有效冷卻的核心部件。

噴槍通過(guò)軟管分別連接到水和蒸汽的二個(gè)環(huán)管，通過(guò)雙流噴嘴對(duì)蒸汽和冷卻水進(jìn)行混合，冷卻水從噴嘴中心孔噴出，同時(shí)蒸汽從中心孔周圍的環(huán)形間隙噴出，達(dá)到冷卻水的霧化效果。噴射水霧與轉(zhuǎn)爐煙氣在運(yùn)行的過(guò)程中，水滴受煙氣加熱被蒸發(fā)，在汽化過(guò)程中吸收煙氣的熱量，從而降低煙氣溫度。 當(dāng)蒸汽壓力低或噴嘴堵塞時(shí)，噴嘴霧化能力減弱，水滴粒徑大而不能全部蒸發(fā)，煙氣含水量增加引起冷卻效果差、粉塵黏結(jié)、筒壁結(jié)垢[1]。

青島特殊鋼鐵有限公司煉鋼廠建有3臺(tái)100噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，同時(shí)配套3套轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵系統(tǒng)，每臺(tái)蒸發(fā)冷卻器采用10支雙介質(zhì)外混式雙流噴槍，設(shè)計(jì)水量2.5m?/h·支。自2015年11月投產(chǎn)至今，運(yùn)行情況一直保持良好。

2 問(wèn)題描述

2017年6月5日夜班，3#轉(zhuǎn)爐蒸發(fā)冷卻器出口煙氣溫度多次超過(guò)430℃的設(shè)定值，導(dǎo)致氧槍緊急提槍。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)緊急搶修拆檢，發(fā)現(xiàn)3#爐蒸發(fā)冷卻器噴槍中有6支噴槍的槍頭發(fā)生堵塞，堵塞物為紅褐色結(jié)塊或灰色金屬熔滴。同時(shí)拆檢3#爐蒸發(fā)冷卻器進(jìn)水總管處Y型過(guò)濾器，過(guò)濾器過(guò)濾性能良好，未發(fā)現(xiàn)大量雜質(zhì)。事后拆檢3#爐蒸發(fā)冷卻器進(jìn)水總管，發(fā)現(xiàn)大量塊狀或顆粒狀、呈黃褐色或紅銹色的管壁附著物。

3 原因分析

3.1 成分化驗(yàn)

事故發(fā)生后，提取部分從噴頭中清理出的堵塞物進(jìn)行成分化驗(yàn)分析，結(jié)果Fe含量為97.87%，CaO含量為0.89%，Al2O3含量為0.63%，S含量為0.47%，MnO含量為0.14%。

經(jīng)化驗(yàn)分析，堵塞物主要成分為鐵及鐵的氧化物。

3.2 水質(zhì)分析

噴槍使用的冷卻水為公司統(tǒng)一供應(yīng)的生產(chǎn)消防水，經(jīng)過(guò)水泵加壓后由蓄水池直接輸送至噴槍進(jìn)行消耗使用。事故發(fā)生前一段時(shí)間的生產(chǎn)消防水化驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

根據(jù)公司生產(chǎn)消防水補(bǔ)水水質(zhì)指標(biāo)要求，補(bǔ)水的總硬度應(yīng)小于450mg/l，氯離子應(yīng)小于250mg/l。

通過(guò)與化驗(yàn)結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，5月27日至28日期間噴槍用水的氯離子超標(biāo)嚴(yán)重。

3.3 管道材質(zhì)分析

通過(guò)查詢?cè)O(shè)計(jì)圖紙發(fā)現(xiàn)噴槍前段供水管道采用φ89×4.5mm的10#無(wú)縫鋼管，總長(zhǎng)約60米。采用金屬成分分析儀對(duì)其進(jìn)行成分分析，結(jié)果如下表2所示。

經(jīng)成分對(duì)比分析，所用管道質(zhì)量不能滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 氯離子的腐蝕機(jī)理

通過(guò)查詢相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，碳鋼的腐蝕速率隨著氯離子濃度的增加而增大，氯離子能破壞碳鋼表面的沉積膜，加速碳鋼的腐蝕[3]。

碳鋼在含 Cl-環(huán)境中形成銹層的物相晶體生長(zhǎng)速度快， 顆粒大， 結(jié)構(gòu)疏松易脫落[4]。

3.5 結(jié)論

綜合以上因素分析，此次噴槍堵塞是因?yàn)閲姌層盟新入x子嚴(yán)重超標(biāo)，導(dǎo)致管道電化學(xué)腐蝕加速導(dǎo)致銹層脫落，從而堵塞了噴槍噴頭。

4 預(yù)防措施

為避免此類事故再次發(fā)生，針對(duì)噴槍堵塞問(wèn)題，采取了以下預(yù)防措施：

（1）將噴槍前段碳鋼管道更換為不銹鋼材質(zhì)，避免銹層產(chǎn)生。（2）在每只噴槍進(jìn)水分管處增加Y型過(guò)濾器，進(jìn)一步過(guò)濾雜質(zhì)，避免噴槍大面積同時(shí)堵塞，同時(shí)便于維修人員拆檢清理。（3）加強(qiáng)補(bǔ)水水質(zhì)化驗(yàn)分析，確保在水質(zhì)出現(xiàn)問(wèn)題之前提前預(yù)警、提前采取措施。

5 結(jié)語(yǔ)

蒸發(fā)冷卻器噴槍工作環(huán)境惡劣、工況波動(dòng)嚴(yán)重，在其運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)各種非正常狀態(tài)，原因錯(cuò)綜復(fù)雜，只有在實(shí)踐中不斷總結(jié)和改進(jìn)，才能做到提高噴槍使用壽命，盡量減少設(shè)備事故，保證轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。