齿轮箱冷却系统改造

2025-01-27|版权声明|我要投稿

齿轮箱冷却系统改造(精选8篇)

齿轮箱冷却系统改造 篇1

一前言

水冷齿轮箱是无料钟高炉炉顶的关键设备, 采用气密水冷却, 即依靠软水冷却和氮气密封的工作方式, 通过气密箱内冷却板进行交换传入热量, 通入高压氮气抑制高炉灰尘进入齿轮箱, 从而保证齿轮箱内的轴承盒传动部件的工作温度不超过70℃, 保证齿轮箱内的零件正常运转。邯钢4#高炉处于炉役后期, 水冷齿轮箱冷却系统多次出现故障, 向炉内漏水, 冷却水量严重不足, 给高炉顺产带来了极大的设备隐患, 严重时还会危及高炉正常生产, 并缩短了水冷齿轮箱的使用寿命。因此确保冷却系统的畅通是十分重要的。

二高炉水冷齿轮箱冷却系统故障分析

邯钢4#高炉采用无料钟炉顶, 正常情况下炉顶温度为150℃~250℃, 当炉况有波动时, 炉顶上限温度为600℃, 但不允许超过30分钟。水冷齿轮箱冷却系统的工艺流程如图1所示。

1. 气密箱上水槽排水孔堵塞。

2012年, 邯钢4#高炉已接近炉役后期, 水冷齿轮箱冷却水补水罐出现补水频繁现象, 严重时每2~3小时就补水一次, 耗水量每小时达2吨以上, 为减少漏水对高炉炉况影响, 只得将齿轮箱冷却水量降低到4吨/小时, 该水量只能达到齿轮箱要求的最低水量8吨/小时的一半左右, 严重影响齿轮箱的冷却效果, 缩短了齿轮箱的使用寿命。为尽快查明原因, 决定进行检修处理。在定修开始前首先对齿轮箱外部冷却设备进行检查处理。通过检查管道阀门等未发现问题, 因此判断问题出在齿轮箱内部。随后组织人员拆开下水槽回水管, 发现没有回水, 又拆开上部冷却板水管, 发现回水很小, 因此判断是齿轮箱上水槽的排水管堵塞, 从而导致通过水泵送至齿轮箱上水槽的冷却水无法通过上水槽进入水冷板回流, 影响齿轮箱冷却水量不足, 并向炉内漏水。通过高压水反冲洗后, 发现随水流出颗粒状油脂, 分析判断主要是交叉轴承处所加的多余润滑脂进入上水槽口处堆积, 造成了堵塞。

2. 水冷齿轮箱内冷却板蛇形管堵塞。

在检查时还发现, 水冷板上口水流较大, 而下水口水流较小或基本不通水, 因此判断水冷板内蛇形管也存在堵塞问题。水冷齿轮箱内部传动采用倾动和旋转两套齿轮进行工作, 设计要求每半小时会向交叉轴承处打一次润滑脂。由于交叉轴承与上水槽之间只由一道隔板隔开, 一旦下部废油排出孔堵塞, 润滑脂就会经隔板上部缝隙进入到上水槽内, 堵塞水槽排水口, 或随水进入蛇形管内造成堵塞, 使冷却水回流不畅, 大量冷却水溢流向炉内, 影响高炉安全生产和正常顺行。

三高炉炉顶水冷齿轮箱冷却系统改进措施

1. 严格控制给油量。

通过对水冷齿轮箱设立独立的干油润滑系统, 严格控制给油量, 减少过多润滑脂进入上水槽及水冷板蛇形管内。

2. 定期对水冷板蛇形管及上下水槽清洗。

制定水冷齿轮箱检修标准, 利用每次检修时对水冷板蛇形管和上下水槽进行冲洗反吹作业, 缓解和改善堵塞现象。每次检修时用压缩空气或高压水吹扫冷却板蛇形管, 将内部油污等吹出。

3. 定期对水冷齿轮箱冷却系统进行药物清洗。

通过咨询相关厂家, 推荐使用三氯乙烯对油脂进行化学溶解冲洗, 效果更佳。为了便于冲洗, 检修时在齿轮箱进水主管及回水主管上加装管道阀门, 利用酸洗泵直接对齿轮箱内部冷却水路进行冲洗。通过持续冲洗4小时后, 齿轮箱水量达到10 t/h, 满足水量要求。

四改进后的效果

改进后, 4#高炉水冷系统补水频率由之前的2~3小时补一次水, 延长到14小时补一次水, 大大降低了劳动强度, 并且每年可节水26280吨。通过在其他高炉的推广使用, 平均可提升水量4 t/h~10 t/h, 从根本上改善了水冷齿轮箱冷却系统堵塞的问题, 延长了齿轮箱内部轴承和各传动部件的使用周期, 为高炉安全生产和稳定运行提供了有利保证。

五结语

通过对高炉炉顶水冷齿轮箱冷却系统的改进, 高炉炉顶水冷齿轮箱向高炉内漏水的现象基本杜绝, 改善了齿轮箱冷却效果, 解决了冷却不足的问题, 为高炉稳定生产提供了有利保证, 也为处理该类问题提供了重要参考。

齿轮箱冷却系统改造 篇2

【关键词】冷却系统;软化水处理系统;改造

问题的提出

螺杆式压风机原喷雾式水冷装置,降温效果差,当系统温度过高时,经常被迫停机;同时原有空压机冷却水软化处理效果不好,由于冷却水硬度偏高导致冷却器结垢过厚。

改造方案

采用逆流式冷却方式取代原喷雾式水冷方式,同时将手动软化水装置改造为全自动软化水装置。

冷却水系统改造

采用圆形逆流式冷却塔替代老式喷雾式水冷装置。

1、圆形逆流式冷却塔工作原理

圆型逆流式冷却塔的工作原理为:热水经过冷却塔侧面底部水盘入水管,经过中心管顶部自动喷头旋转喷洒到塔体内部,熱水在填料中依靠自身重力缓缓落下;风机由外置式马达带动抽风使冷空气由塔体下部入风口处四面进风穿透散热器材,这样冷空气与水形成垂直相会,使热水与最冷的空气进行最充分的热交换,换热效率高。

2、圆形逆流式冷却塔塔体构造

风机:采用铝合金叶片,其由精密铸造而成,强度可靠,风机在出厂前均经过动静平衡测试,保证在运转过程中的平稳性。

减速机;改用皮带式自动张力减速机,维修简便,机械效率高。

电机:低噪声特性,使冷却塔在运行过程中,时刻处于最安全、最有效之状态。

散水部:热水经过散水片流入散热片。经过散水片分水,可确保热水均匀进入散热材。

3、圆形逆流式冷却塔优点

维护保养较简便,冷却塔内部为半密闭式,避免阳光直接与水照射,避免藻类滋生,内部填料可以保持长久清洁。

软化水处理系统改造

常用的手动设备,工作人员的操作水平直接影响交换容量、盐耗两项指标的高低,全自动软水器经过初期的安装调试后,只需人工定期添加再生用盐,就可以在自动条件下实现连续产水,节省大量人力和物力。

全自动软化水装置原理

采用钠离子交换树脂将原水中的钙、镁离子置换出去,经该设备留出后而为硬度极低的软化水。当树脂吸附到一定量的钙、镁离子后,必须进行再生:用饱和的盐水浸泡树脂把树脂中的钙、镁离子再置换出来,恢复树脂的软化交货能力,并将废液排出。整个再生过程包括:反洗-松动树脂层,吸盐再生-发生交换反应,冲洗(正洗)-将化学反应换下来的钙、镁离子冲洗,注水-为了下次再生。

全自动软化水装置优点

全自动软化水装置采用微电脑控制,可根据实际使用情况设定各参数,全自动实现再生过程。作为水处理系统的核心控制部件,它改变了传统水处理系统需要多个阀门、多条管路的繁琐操作方式,集各种功能于一体,安装更容易,操作更简便。

项目的关键技术及创新点

1、采用圆形逆流式冷却塔,取代原喷雾式水冷装置,使空压机进水温度控制在30℃以内,有效保证了润滑油的冷却效果并控制空压机排温,减少了空压机故障停机的可能性。

2、采用全自动软化水装置采用微电脑控制,可以根据实际使用情况设定各参数,全自动实现再生过程,可向操作人员提供系统的各种数据。对空压机冷却水及时软化处理,避免因冷却水硬度偏高导致冷却器结垢过厚的问题,有效的提高了压风机组的运行效率。

结束语

螺杆式压风机冷却系统及软化水处理系统改造运行一年来,有效保证了压风机润滑油的冷却效果并控制空压机排温,减少了空压机故障停机的可能性,避免因冷却水硬度偏高导致冷却器结垢过厚的问题,大大提高了压风系统供风效率及系统运行的稳定性。

参考文献

[1]《煤炭工业矿井设计规范》

[2]《矿山固定设备选型手册》

流化床冷却系统的改造 篇3

硝酸磷肥产品因其易吸湿潮解, 在产品包装前将产品的温度降低, 大大有利于降低产品存贮结块现象的发生, 另外可更加方便的进一步对产品进行表面处理以利于产品的长期存储和施用。我车间生产装置建于上世纪八十年代, 是我国自行设计和建造的第一套硝酸磷肥生产装置这套装置原设计中无产品冷却系统, 自系统投产以来, 产品温度一直很高, 特别是夏季, 产品温度经常达到75~80℃, 这就给最终防结块剂的添加带来了很大困难, 很多厂家听到这个温度值后, 都望而却步, 个别厂家即使到厂进行了防结块剂的产品堆包小试, 效果也很不理想, 产品结块现象严重。随着客户对产品外观质量的逐步提高, 2008年公司决定对车间生产系统进行技术改造, 增加产品冷却装置。

2 冷却方式的选取

硝酸磷肥产品可选用的冷却方式大致有两种:第一种, 滚筒冷却。这种冷却方式设备简单, 对物料的适应能力强, 理论上可以适应任何直径的颗粒, 运行稳定, 但是设备占地面积大, 冷却效果一般。第二种, 沸腾冷却。这种冷却方式设备相对复杂, 适用于无凝聚作用的散粒状物料, 理论可适应30μm~6mm的颗粒, 但占地面积小, 因物料呈流态, 颗粒与空气充分接触, 传热效果好。同时存在在有的区域, 夏季温度高、湿度大, 物料吸潮严重, 流化床的气孔容易堵塞的缺点。

基于上述情况, 结合车间装置的实际布局和空间大小, 最终选取由上海化工设计院的流化床产品来给产品降温。因我公司处于中原地带, 夏季高温、潮湿, 为了避免物料在冷却的同时大量吸潮溶化, 在沸腾流化床的空气进口处增设由上海翰烨华气源净化科技有限公司生产的采用液氨蒸发制冷的空气除湿机进行空气除湿。

3 沸腾流化床冷却系统的工艺流程及特点

来自振网筛的85℃左右的颗粒物料, 经流化床冷却器, 冷却至40~50℃左右后由出料阀进入下一道工序, 悬浮细粉由高效旋风分离器捕集并返回造粒系统, 冷却所用的空气经除湿机除湿后由鼓风机鼓入流化床, 净化后空气由引风机直接排入大气。

当空气的相对湿度大于45%时, 需要使用除湿机将空气的相对湿度降低, 其工作原理是使一定量的液氨在冷端换热器内蒸发降温, 通过桥翅片换热, 把通过过滤装置过滤后的空气冷却到露点温度以下, 使空气中的大部分水蒸气冷凝结成液滴, 从而达到降低空气的绝对含湿量的目的。蒸发器就、凝结出的液滴经过自平衡压差排水系统排出除湿机, 被冷却除湿后的空气再通过热端换热器经蒸汽加热升温至所需的温度, 从而降低空气的相对湿度, 达到除湿目的。

这套沸腾流化床冷却系统具有冷却效率高、结构简单、占地面积小、投资低、操作维修方便等优点。另外本系统采用浅床层矩形流化床, 可有效减少进出口颗粒的返混, 有利于提高冷却效果, 同时具有压降低、颗粒磨损小等优点。流化床的分布板纵向倾斜2°并采用新型特殊形式的导向分布板, 增加了床层的推进力, 促使颗粒的停留时间保持一致, 避免一部分颗粒因停留时间过长而造成吸湿结块, 从而导致死床现象的发生, 同时可有效降低颗粒产品中细粉的含量, 提高产品质量。

4 使用效果

这套系统的流化床于2008年10月安装调试完毕后流化床开始投入使用, 2009年6月对空气除湿机进行调试并投入使用。2011年5月份对其进行了几处完善改造后, 效果更加理想。

5 不足及改造措施

虽然这套系统基本可以满足生产需要, 但经过使用发现其有几处设计的不足之处:

5.1 沸腾流化床

5.1.1 存在问题

这套沸腾流化床冷却器虽然采用矩形床及使用特殊形式具有一定导向功能的分布板, 但从实际运行效果来看, 其冷风分布依然存在不均匀的现象。原设计中, 由于沸腾流化床的进风口在床的前端, 造成沸腾流化床前端空气压力大, 形成颗粒物料进入沸腾流化床后, 前端约2/5基本没有物料分布 (均被高速气流吹飞) 。这无疑减少了物料在流化床的停留时间, 降低了流化床的冷却效果。

5.1.2 改造方案

在流化床分布板下设置挡风板, 减小前端空气流量, 降低前端空气压力.

2011年5月份, 在对这套系统的改造中, 也验证了这个方案, 经多次试验, 确定:挡风板高度为分布板下端空间1/3, 前端挡风板与分布板角度45°;中间挡风板安装位置为分布板的2/5处, 中间挡风板与分布板角度60°。改造后, 物料在流化床内分布均匀, 沸腾效果达到理想状态, 从《沸腾流化床使用前后料温对照表》可以看出, 物料出床温度较改造前, 可降低3~5℃, 效果令人满意。

5.2 空气除湿机

5.2.1 存在问题

(1) 除湿机中的液氨及气氨自控阀门均选用自力式调节阀, 其调节范围窄, 没有自适应环境变化的能力, 在开车时, 经常出现气氨内夹带液氨, 甚至出现换热器桥翅片冰冻堵死的现象这样即损失了液氨的冷量, 又给生产带来了一定的困难, 甚至会损坏设备。

(2) 其后部的蒸汽加热换热器的蒸汽进口设计在上部, 排液口在下部, 由电控阀根据出口温度调节排放, 正常运行时, 在换热器内只有蒸汽存在, 这就造成在开车时换热器的温度不均衡, 出现出口空气上端热, 下端凉的现象。

(3) 出口温度检测探头设置在除湿机于引风机连接的椎管上。因蒸汽端换热器温度不均衡, 经常因出口上端热、下端凉而造成控制器误动作, 造成出口温度或湿度超过设定值。

5.2.2 改造方案

(1) 将液氨自力式调节阀更换为气动自调阀, 并设定PID值, 使之与露点温度 (即通过液氨冷凝器后的空气温度) 值关联, 并利用露点温度设定值实现液氨进口流量自动调节。

(2) 将其后部的蒸汽加热换热器的蒸汽进口改装在下部, 排液口在上部, 由电控阀根据出口温度调节蒸汽进入量, 正常运行时, 在换热器内充满由蒸汽冷凝成的热水, 这时换热器的温度相对均衡, 因而出口干空气的温度也比较均匀。

(3) 将出口温度检测探头设置在引风机出口于沸腾流化床连接的风管上, 这样出口干空气即使稍有不均匀现象, 但通过引风机叶轮的搅动, 也会混匀, 避免出现因出口温度不匀而引起温度控制器误动作。

6 结论

事实证明沸腾流化床产品用于硝酸磷肥产品的冷却, 对于厂房空间较小的我车间来说是最佳的选择。产品经技改后的冷却装置冷却后, 温度降到了35℃左右, 这也给后续产品包裹工序选择产品防结块剂提供了更广阔的选择空间, 保证了产品的质量和松散度, 受到广大客户的好评。

摘要:本文介绍硝酸磷肥产品在沸腾流化床冷却过程中使用空气除湿机的效果及对原有冷却系统的改造方法。

关键词:沸腾流化床,冷却系统,空气除湿,改造

参考文献

[1]梁宝平.干燥设备设计选型与应用实用手册[M].北方工业出版社, 2011.4.3

冷却圆筒传动系统分析与改造 篇4

关键词:冷却圆筒,改造,柔性传动

0 引言

韶关冶炼厂是一家采用ISP工艺的大型铅锌冶炼企业。冷却圆筒是烧结流程返粉破碎工序的重要设备之一, 其主要作用是将破碎后的返粉冷却。韶关冶炼厂二系统冷却圆筒在1996年投产时采用的是固定齿轮传动, 齿轮副磨损严重, 工作噪声大, 设备故障多, 作业率低, 严重影响了正常生产。为此, 工厂在2005年对其传动系统进行了改进, 采用BF型柔性传动系统替代了原来的固定齿轮副传动系统, 多年的生产实践证明, 其运行效果良好。

1 改造前传动系统存在的问题及其原因分析

1.1 冷却圆筒基本参数

规格:ϕ3 000 mm×9 000 mm;工作能力:140~160 t/h;筒体装置 (含滚圈、齿圈、内部衬板) 重量:46 110 kg;进料温度:300 ℃;出料温度:100 ℃。

1.2 使用中存在的问题

改造前, 冷却圆筒传动系统的传动路线是电动机→联轴器→减速机→联轴器→小齿轮→大齿圈。开式齿轮副中的小齿轮安装在基础上, 大齿圈通过圆周方向的焊接弹簧板固定在筒体上。

在实际生产中, 冷却圆筒运行噪声大、振动大。小齿轮、大齿圈啮合精度差, 磨损速度快, 小齿轮每年都需要更换, 大齿圈的寿命也只有3年。弹簧板经常因剪切力而发生断裂, 每年都需要更换2~3块。

1.3 原因分析[1]

大齿圈安装在筒体上, 其回转中心与筒体回转中心一致。由于筒体装置本身较重, 因此在大齿圈处发生较大挠曲, 从而导致大齿圈与小齿轮的轴线不平行, 如图1所示。在工作时, 筒体的回转轴线随着内部物料、温度的变化而变化, 因此大齿圈的回转中心并不是固定的, 而是不断变化的, 这就导致开式齿轮副的中心距发生变化, 从而使大齿圈与小齿轮的齿侧间隙发生变化。筒体挠度越大, 开式齿轮副的齿侧间隙就越小。齿侧间隙的变化导致运行时产生振动和噪音。

1—理论中心线 2—实际中心线 3—大齿圈 4—滚圈

随着工作时筒体中心线挠曲的加大, 大齿圈的回转中心线与安装时的中心线发生偏转, 大齿圈与小齿轮轴线的平行度也随之降低, 齿面在齿宽方向发生偏斜, 造成大、小齿轮在相互啮合时轮齿间发生偏载, 这也会导致轮齿磨损加剧, 严重时甚至有可能出现断齿。

回转筒体由于设备维护的需要, 要定期窜窑。窜窑时, 筒体在轴向上将发生位移, 造成大齿圈与小齿轮在啮合面产生相对滑移, 加剧了轮齿的磨损。

2 传动系统的改造

2.1 BF型柔性传动的特点

BF型柔性传动系统适用于头部传动或中部传动的回转类设备[2]。采用BF型柔性传动系统后, 冷却圆筒的传动路线是电动机→液力耦合器→减速机→万向联轴器→悬挂小齿轮→大齿圈。

2.2 改造内容

弹簧板改用鞍座结构, 大齿圈通过鞍座、弹簧板固定在筒体上。小齿轮安装在装有4个滚轮的厢体内, 构成悬挂小车。在大齿圈两侧有经过机械加工的凸缘作为悬挂小车滚轮的滚道。在小齿轮两端装有挡环, 用于保证大小齿轮的侧向间隙。悬挂小车通过弹性支撑杆与基础连接。弹性支撑杆的作用是使悬挂小车保持在大齿轮上的位置, 同时承受传动啮合分力, 并平衡悬挂小车自身重量对大齿圈和筒体造成的部分附加载荷, 消除附加载荷对筒体的不利影响。弹性支撑杆两端采用关节轴承连接, 以保证悬挂小车相对基础的三维自由度运动, 实现悬挂小车与大齿圈的同步位移。为适应采用柔性传动后小齿轮轴线的变化, 小齿轮与减速机之间的联轴器连接改为万向轴连接。改造后冷却圆筒的传动构造如图2所示。

1—筒体 2—鞍座 3—弹簧板 4—悬挂小车滚轮 5—大齿圈6—万向轴 7—弹性支撑杆 8—小齿轮 9—悬挂小车厢体

2.3 改造效果

弹簧板采用鞍座结构后, 受力均匀, 解决了以前经常断裂的问题, 大齿圈的更换也较原结构方便, 维修更换时间大幅度减少。采用柔性传动结构后, 小齿轮悬挂在大齿圈上, 小齿轮的轴线随着大齿圈轴线的变化而变化, 两齿轮的中心距能始终保持不变, 大小齿轮的接触精度有明显提高, 这就减少了齿轮啮合时的偏载和冲击力, 降低了接触应力, 减小了齿轮磨损, 提高了齿轮的承载能力, 延长了使用寿命。由于小齿轮悬挂在大齿圈上, 小齿轮在轴线方向始终随大齿轮移动, 所以窜窑时, 大齿圈与小齿轮在啮合面不产生相对滑移, 消除了改造前因窜窑而产生的齿面磨损。

由于大小齿轮轴线能始终保持平行, 中心距保持不变, 因此保证了大小齿轮的良好啮合。运行时的噪声和振动都较改造前有明显改善。改造前后齿面接触、振动、噪声情况如表1所示[3]。

改造后, 维护费用降低, 维修时间缩短。改造前, 大齿圈使用寿命约为3年, 小齿轮为1年。改造后, 大齿圈、小齿轮的使用寿命可达8年。按小齿轮2万元、大齿圈12万元计, 年平均可减少备件费用4.25万元。原更换大齿圈需20天, 现仅需4天, 年平均维修时间可减少140 h以上。

改造后, 冷却圆筒运行平稳, 噪音、振动较改造前明显降低, 现场工作环境明显改善。采用柔性传动后, 设备的故障率明显降低, 作业率大幅度提高, 设备的维护工作量下降, 工人的劳动强度大大降低。

3 结语

实施改造后, 多年的生产实践证明, 采用柔性传动的冷却圆筒承载力大、作业率高、故障少、使用寿命长、运行可靠、维护费用低, 保证了工厂生产的正常进行, 每年可为工厂新增效益100万元以上, 改造取得了良好的效果。柔性传动系统在冷却圆筒上的成功应用为有色冶金工厂回转类设备传动系统的改进提供了有益的经验。

参考文献

[1]周慧玲, 王建平.BF型柔性传动在回转窑上的应用[J].烧结球团, 2009 (1) :5~7

[2]成大先.机械设计手册单行本:机械传动[M].北京:化学工业出版社, 2004

皮带驱动装置冷却系统改造与利用 篇5

枣庄矿业集团新安煤矿现有强力皮带6 部, 其中4 部采用CST软启动装置, 2 部采用调速型液力耦合器软启动装置。采用CST装置能平稳加速运行, 减少瞬间启动给皮带带来的冲击, 大大降低峰值电流, 从而延长电动机的使用寿命[1]。在实际运行过程中, 由于强力皮带的CST油冷却原采用风冷系统, 而强力皮带机均布置在回风巷内, 且机头部分在回风巷的大隅角内, 现场工作的环境温度较高, 冷却风机冷却风流温度较高, 冷却效果非常差, 冷却油常温达到56℃, 皮带负荷大时可达60℃以上, 造成皮带机因CST油温超温而经常出现紧急停机。如正常运行中的皮带因故停机检查, 再开启皮带时, 经常由于CST油温超高而造成温度保护动作 (油温保护二次开机设置为54℃) , 致使皮带机不能马上开启, 需要将CST油箱中的润滑油冷却30~40 min后方可开启皮带, 设备故障率高, 严重制约了原煤生产系统的正常运行。同时由于冷却风机排出了热气流, 致使皮带机头环境温度急剧升高, 最高环境温度可达34℃, 恶化了员工的作业环境, 对员工的身心健康造成了极大的损害, 不利于安全生产。

1 改造目的

为彻底改造强力皮带的CST油冷却的风冷系统, 改善员工安全生产环境条件, 满足矿井安全生产的需要, 提出了将强力冷却系统由原来的风冷改为水冷构想。通过充分论证, 采用流体介质的热循环原理, 利用矿井现有的防尘水管路系统, 将改造后的水冷却系统进出水端直接并入矿井防尘水主管路系统, 实现了冷却用水的零损耗。此项改造采用CST作为功率传递、调速的强力皮带驱动装置, 从未出现由于CST油温过高而造成强力皮带停机的现象, 原冷却风机作为温度过高时自动投入的冷却系统, 从未投入运行, 因而节约了电力与材料配件消耗, 同时达到了节能减排要求。利用流体介质的热循环原理, 对采用调速型液力耦合器进行功率传递的辅助强力胶带和-360 强力胶带进行了改造, 改造后2 部皮带的冷却水实现了零排放, 减少了矿井排水及供水费用, 达到了节能减排的目的。皮带机驱动装置改造前冷却系统如图1 所示[1]。

2 改造方法

主传动系统为主电机通过CST调速传动系统 (或调速型液力耦合器) 带动皮带机滚筒 (油介质作为系统的传动媒体) , 实现皮带驱动的调速运行, 在冷却系统中增设1 套水冷却器, 冷却器两端同时接入矿井现有防尘水管路两处 (距离超过5 m) , 利用热循环原理, 皮带传动介质油在水冷却器中加热后, 热水会通过热循环上升管连续进入矿井防尘管路中, 防尘管路中的冷却水连续地补充到水冷却器中, 冷却器中的冷热水自然循环, 无需额外动力强制传递, 从而达到对传动介质油冷却的目的。改造后的冷却系统如图2 所示[3]。

3 改造效果分析

改造后皮带长期运行显示, 强力皮带冷却系统的技术改造取得了预期的效果, 不仅安全可靠, 而且经济效益显著。现以-100 强力皮带机为例进行分析。

(1) 日常3 台5.5 k W冷却风机停止运行后, 日节约风机运行电量为:3 台 ×5.5 k W/ 台 ×20 h/d=330 k Wh, 日节约冷却废弃水排水电量852 k Wh , 年总节电41.37 万k Wh, 价值24.822 万元。

(2) 大大降低了设备运行的环境温度, 提高了电气设备 (特别是电机) 、冷却油的使用寿命, 降低了生产设备维护维修费用。

(3) 彻底解决了由于CST油温过高而制约安全生产的问题。

(4) 消除了由于冷却风机运行所造成的噪音污染, 同时也改善了员工的作业环境温度条件, 消除了由于风机运行而产生的浮尘。

(5) 改变了传统的井下皮带传动系统驱动装置的冷却办法, 流经冷却器的废水不再直排至井下皮带机道, 而是回到矿井防尘管路系统中, 用于矿井的防尘和生产, 消除了矿井二次排水费用, 实现了节能减排。目前该矿已将井下皮带驱动装置冷却系统全面推广。

参考文献

[1]沈印, 刘振杰, 彭建国, 等.CST在带式输送机的应用与故障处理[J].2010, 33 (1) :113-114.

[2]陈永.浅析CST技术在煤矿带式输送机上的应用[J].城市建设理论研究, 2013 (31) .

高温重油泵机械密封冷却系统改造 篇6

一、机泵工况

大港石化公司催化裂化装置油浆泵型号为200ZPY315, 流量为350m3/h, 扬程110m, 转速2 980/min, 轴功率132kW, 为波纹管密封。输送介质为催化油浆, 介质温度为370℃, 泵入口压力为0.4MPa, 泵出口压力为1.25MPa。

2009年, 该泵机械密封发生泄漏事故5次, 对该机泵机械密封系统拆检和更换时均发现: (1) 机械密封端面的内侧形成一层较厚的水垢, 波纹管夹缝处水垢更多, 导致波纹管弹性减弱、伸缩不自由; (2) 机械密封端面的外侧形成一层较厚的原油结焦物, 动环端面有微小凹坑, 密封端面出现龟裂现象但无划痕, 辅助密封垫圈无异常。

二、机械密封失效原因分析

机泵机械密封使用的冷却水为循环水, 冷却水在循环使用过程中逐渐沉积大量的无机盐及微生物, 其中含有大量的难溶或微溶的盐类, 如碳酸盐、硫酸钙、硅盐以及氧化铁等。冷却水冷却机械密封时, 在高温作用下水被不断浓缩, 温度和碱度也不断升高, 从而使这些盐类溶解度下降而在水中呈饱和状态、结晶析出, 在机械密封端面及波纹管波谷等间隙处逐渐形成水垢, 造成静环的密封面磨损、波纹管弹性降低或失去弹性, 机械密封端面的封闭状态破坏, 最终导致机械密封失效, 发生泄漏。

还有一种物理现象, 即当机械密封两侧结垢后, 严重影响机械密封端面的散热, 也会使密封端面的温度越来越高, 当超过机械密封使用温度时将造成密封端面龟裂。当端面液膜的饱和蒸汽压大于端面比压时, 液膜气化顶开密封端面造成机械密封失效泄漏, 其冲击力非常大, 会在密封端面的软质面上形成凹坑。

三、改造方案

由于结垢主要原因为循环水水质差、无机盐、微生物等杂质夹带, 更换冷却介质、使用蒸汽冷却系统替代循环水冷却系统, 可以有效解决机械密封体结垢的问题。

蒸汽冷却系统的优点如下。

(1) 不结垢。低压蒸汽水质好, 盐分等杂质夹带微量, 不存在结垢现象。

(2) 冷却效果好。蒸汽流速比循环水快、压力高, 可以减少在机械密封体内停留时间, 快速冲刷密封腔, 及时清理泄漏异物, 保持密封腔清洁, 避免结焦、结垢。同时蒸汽温度高于循环水温度, 与高温重油温差小, 可减少波纹管等密封元件因温差大而产生的变形失效, 减轻密封端面结焦现象。

(3) 相比循环水使用量, 蒸汽使用量小, 经济效益高。

(4) 现场整洁。蒸汽清洁且用量小, 符合清洁生产的要求。

机械密封结构如图1所示。

油浆温度为370℃, 而1.0MPa饱和冷却蒸汽温度为180℃, 冷却蒸汽压力和温度分别为0.2MPa和120℃, 满足机械密封冷却需要。

总管采用1.0MPa的饱和蒸汽, 经孔板节流后, 低压蒸汽由进汽口处注入波纹管内壁与冷却蒸夹套组成的空腔内, 经过铀套与冷却蒸汽夹套组成的空腔, 由出汽口排出。蒸汽流量的大小以出口冷凝后蒸汽略带水为标准控制。

四、改造效果

在2010年7月改造期间将回炼油泵机械密封冷却系统陆续改造为蒸汽冷却系统。改造至今, 9台泵均未发生因结垢导致的机械密封泄漏故障。同时, 因取消循环水系统, 冷却水及污油飞溅现象消失, 现场整洁, 卫生情况明显好转。

五、结论

蒸汽冷却在高温重油泵机械密封系统上的使用, 满足了生产的需要, 同时明显降低了机泵故障率和维修成本, 减少了循环水消耗, 实现了机泵的清洁、长周期运行, 提高了经济效益。

摘要:炼化装置高温重油泵机械密封泄漏多数是由结垢引起的。将机械密封循环水冷却系统改为蒸汽冷却系统, 冷却效果满足生产需要, 机械密封泄漏的故障率明显下降。

关键词:高温重油泵,结垢,蒸汽冷却

参考文献

[1]高武民.机械密封的失效原因分析及实际应用[J].石油化工设备技术, 2002 (2) 53~56.

[2]王汝美.使用机械密封技术问答[M].北京:中国石化出版社, 1999.

[3]李继和.机械密封技术[M].北京:化学工业出版社, 1987.

卷烟机润滑油系统中央冷却改造 篇7

卷包设备由两大部分组成——卷接机和包装机, 在实际生产过程中两部分均存在漏油现象。主要原因是烟机在高速运转过程中, 系统各传动部分的润滑油在密闭空间内持续产生大量热量, 油箱内润滑油的最高温度可达到65℃~70℃。油温长时间过高, 极易导致橡胶密封件的老化和零部件的加剧磨损, 从而产生润滑油的跑、冒、滴、漏等现象, 严重时会污染烟支, 甚至造成设备的不正常运转、使用寿命减少、环境污染等。为了解决油温高的问题, 部分烟厂在每台卷包机上增加一台制冷机, 该制冷机采用冰箱的制冷及循环原理, 将主油箱的润滑油输入冷却箱中降温, 然后再输送到设备的润滑部位。每台制冷机上都需配备压缩机, 耗能多;体积大约1.5m3, 占用空间大, 且价格昂贵, 每台需60万元。也有部分烟厂采用小型风冷装置, 该风冷装置利用设备阀岛的正压风对润滑油进行降温, 由于正压风流量小, 能交换吸收的热量有限, 降温效果不理想, 经测试最大降温5℃, 不能从根本上解决问题。能否发现新的安全、合理、高效率、性价比高的换热方式成为相关技术人员的主要研究方向之一。

2 改造方案分析

利用制冷机和风冷装置对润滑油进行降温, 已有烟厂进行了试用, 综合效果并不理想。我们结合本厂的实际情况, 分析了各方面的因素, 决定利用中央空调的冷却系统来对卷烟机组润滑油进行冷却降温。该设计思路主要考虑以下几方面的问题:

(1) 本厂的中央空调机组有800冷吨的4组, 400冷吨的2组, 正常运行时800冷吨机组2组和400冷吨1组即可保证正常生产, 且有30%富裕能量。该设计中充分利用此富余能量来达到冷却要求, 无需增加新的能耗。

(2) 车间现有9组ZJ112卷烟机组, 每台机组上配有一个冷却压缩机来对烟枪部位降温冷却, 采用该设计后, 可去掉此压缩机, 直接将冷却水通入烟枪底座中而达到降温的目的, 减少了压缩机的能量消耗。

(3) 车间中原有一部分输水管道, 主要用来对原有的MK9-5卷烟机组降温, MK9-5卷烟机组淘汰后, 管路闲置, 此次可再次利用。

(4) 根据设计原理初步估算约需投资190万元, 若利用制冷机冷却, 需投资900万元, 投资成本大大减小。

综合以上因素, 我们决定利用中央空调的冷却系统来对卷烟机组润滑油进行冷却改造。

3 原理分析

中央空调中的水分为冷却水 (30℃~35℃) 和冷冻水 (7℃) , 由于冷却水的水温较高且水温不稳定, 若直接用冷却水作介质进行冷却降温, 降温效果不够稳定, 而且卷烟机烟枪部位的温度也达不到规定温度 (40℃) ;若采用冷冻水, 由于水温较低, 输送管路上会结露产生水滴, 对保温层的要求会更高, 保温比较复杂, 而且长距离输水, 空调的压力会受一定的影响。因此设计了二级换热冷却的方案, 采用冷冻水 (7℃) 对冷却水 (30℃~35℃) 进行降温, 使后者达到20℃, 称为一级冷却, 然后将20℃的冷却水输送到机台, 对润滑油和烟枪进行降温, 称为二级冷却 (原理见图1) 。

在一级冷却中, 冷冻水的流量由电动阀控制, 通过温度传感器测得冷却水的数值, 并传送信号给电动阀, 电动阀调节冷冻水的流量, 冷冻水的最高需求量约为单台800冷吨机组的10%, 不影响中央空调的正常工作。冷冻水和冷却水的热交换在专门设制的一级换热器中完成。

在二级冷却中, 冷却水的动力由变频循环泵提供, 根据设备开机数量的多少和油温高低实现冷却水流量的自动控制, 润滑油和冷却水在专门设制的二级换热器中完成热交换。

在原理图中设置了压差变送器和温度传感器, 实现对变频循环泵的控制, 循环泵两台, 一备一用, 电动阀采用三联蝶阀组合, 所有这些设计都是为了便于维修, 保证出现故障时不影响设备的正常运行。

4 方案改进

参照图1所示的控制原理, 我们进行了安装试验, 试运行半个月, 效果良好, 完全能达到使用要求, 但使用中发现因为冷却水的水质不好, 容易引起管路堵塞, 造成流量不足, 引起元件 (如压差变送器、可控硅、模块等) 损坏, 而且管路中的过滤器又需经常清理, 费工费时。发现这些问题之后, 我们又重新进行了优化设计, 不用中央空调水塔中的冷却水作介质, 增加了一套补水系统, 采用封闭式水循环, 用作冷却介质的循环水不与外界接触, 不会脏化, 与润滑油热交换后, 带走热量, 经过一级冷却系统降温后再进入二级冷却系统, 如此循环往复, 如图2。

与初始设计相比, 此次改进有以下优点: (1) 杜绝了杂物引起的管路堵塞、执行元件损坏失灵的问题; (2) 采用软水循环冷却, 无水垢生成; (3) 散热效率高, 损耗小, 占用中央空调的功率小, 运行成本低, 符合环保节能的要求。

5 测试结果

参照图2完成安装, 运行期间测试的各处数据如表1、表2所示。烟枪底座冷却前温度为65℃~70℃, 冷却后温度为40℃~42℃。

从以上数据可看出, 输送到设备润滑点的润滑油温度已降低了20℃, 达到了润滑油的最佳使用温度, 且烟枪的温度也达到了最适宜温度。

6 结语

基于国家标准《润滑油油温工艺要求》 (GB/T786.1-1993) , 以保障生产、节省能源、增加可靠度等要求作为指导思路, 建立了烟机润滑系统中央冷却的设计模型。本设计通过二级换热方式, 利用封闭水循环进行烟机润滑油系统中央冷却改造, 充分利用了中央空调的多余能量, 不用再增加能耗, 且不占用空间, 投资相对较低。通过将近1年的运行, 效果良好, 未出现漏油现象, 有效地解决了烟机润滑油系统油温冷却的问题, 此设计可推广应用到多数卷烟厂。

摘要:卷烟设备传动系统高速运转时, 油箱内润滑油的油温可达65℃70℃, 时间久了会导致密封件加速老化, 造成设备漏油, 严重影响生产效率。充分利用中央空调的富裕能源, 建立了烟机润滑系统中央冷却的设计模型, 能够有效地解决烟机润滑油系统油温冷却的问题。

关键词:烟机,润滑系统,中央冷却,油温冷却

参考文献

[1]刘学来.热工学理论基础[M].北京:中国电力出版社, 2004.

[2]关子杰.润滑油应用技术问答[M].北京:中国石化出版社, 2012.

齿轮箱冷却系统改造 篇8

某钢厂炼钢车间内现有3座150t转炉,其中转炉汽化冷却系统存在着汽包外送蒸汽压力低、烟道本体检修频率高、烟道使用寿命偏低以及自动控制水平不高等缺点,转炉汽化冷却系统的问题逐渐成为制约转炉安全生产的重要环节,且随着炼钢生产的发展表现日益突出。鉴于以上原因,2014年本着对汽化冷却系统提压增效,降低事故率及能耗,延长设备使用寿命的原则,该钢厂对3套转炉汽化冷却系统进行系统改造,并于9月初完成1号转炉汽化冷却系统的改造工作。

1 汽化系统改造

1.1 工艺设备改造

1)烟道本体改造。

该钢厂150t转炉汽化烟道改造前的结构形式有活动烟罩、炉口固定段、可移动段、中一段、中二段、中三段、末段等7个部分,由于厂房结构空间、安装吊运条件的限制中二段、中三段、末段的烟道直径没有变化,为了满足现阶段炼钢强度和煤气回收要求,其余各段烟道直径都相应加大。

活动烟罩由原理自然循环的上下联箱结构形式改为低压强制循环的进出水联箱形式。烟气进口截面直径未变,管径为,烟气出口截面直径由改为,烟罩出口倾角变大。

炉口固定段的结构形式也进行了改进,除烟道直径由原来的改为,通过增加下部烟道冷却面积,降低烟道下部高温段单位面积受热强度,同时也降低烟气流速,减少烟气对烟道的冲刷,减少烟道内壁的磨损。另外受热管结构形式有原来的三循环模式改为单循环模式,缓减炉口段的在吹炼中期时局部出现的汽堵,改善烟道工况条件。

可移动段烟道直径由原来的改为,单独采用高压强制循环。

中一段烟道直径设计为进口,出口,中二段烟道结构形式维持原设计。

中三段和末端烟道直径没有变化,在烟道连接处由平圆弧连接改为尖角连接,有效地减少烟道积灰,改善烟道工况条件;同时末段由高压强制循环替代原自然循环,提高末段循环倍率,中三段在下降段上加设射流装置加强水循环。

中三段和末段部分受热管内增设螺旋型不锈钢导流板,大大降低了受热管内汽液两相流分层的现象,提高了换热效果,可有效防止爆管的发生,同时末段烟道本体上加设防爆装置,提高了烟道在使用过程中的安全性。

2)汽包改造。

现有转炉汽化冷却系统汽包工作压力为2.5M Pa,工作温度为225℃,满足改造后系统设计参数要求,在满足改造后的循环水上升管及下降管的管路数量的基础上,对炉口段和末段的下降管接口进行扩孔,保证各段强制循环的需求,同时为了改善系统的稳定性。

维持汽包压力稳定是保证汽化冷却系统安全稳定运行的重要条件,为了改善转炉炼钢工艺对汽包压力的影响在现有汽包上加设自动补压装置。

3)其他改造。

转炉汽化系统活动烟罩由原来的自然循环改为低压强制循环,加设2台低压循环泵,原来的高压循环泵分别供炉口固定段和可移动段,现改造为4泵并联一起供炉口固定段、可移动段、末段及射流装置,分别通过三偏心蝶阀分配流量。高压强制循环泵流量为630~655m3/h,扬程为62m。

1.2 系统改造

根据整个转炉汽化冷却系统工作压力的变化,有些分系统需进行相应的改造设计,并替换系统中的设备、管道、阀门、托座等,这些分系统包括:循环水系统、蒸汽系统、排汽系统、给水系统、排污系统。为保证整个系统长期稳定安全生产,增加受热管防堵装置和抗振动用阻尼器等,其中受热管防堵装置能够有效地防止在烟道安装、试压及调试过程中烟道本体及循环水管道内的杂质进入烟道各段受热管;抗振动用阻尼器能够有效地减少系统运行中循环水管路的振动,特别是在吹炼中期和后期。

2 汽化冷却系统设计

作为转炉汽化冷却系统的心脏部分—循环水系统,主要包括了烟道本体、汽包、除氧器及除氧水箱、循环泵组、阀门、循环水管道及其他辅助设备设施等。循环水系统的设计、设备制造、安装、维护等各个环节都直接影响着系统运行的好坏,作为首要环节,循环水系统的设计必须做到合情合理,同时符合《锅炉安全技术监督规程》等规范要求,因此在循环水系统设计上,必须经过严格的热负荷计算、水力计算和强度计算,确保烟道本体设计安全、各部件断面热强度合理、循环管道路由布置合理。传统管路按路由方便布置管道,将给烟道带来了极大的负担,降低其使用寿命。

文中改造从烟道本体、汽包及系统压力升级等要求出发,对原循环水系统设计进行核算,并进行合理调整及修改,以期达到系统的最优化。

2.1 热负荷计算原理

1)热力计算的目的。

a核对余热锅炉排烟的温度,调整受热面确保排烟温度达到预定值;

b确定最大蒸发量,提供选择汽冷部件的理论数据;

c当需要进行水循环计算时,热力计算应确定出表面热强度;当需要计算水冷壁的壁温时,则需算出最大表面热强度及其相应部位。

2)烟气焓值计算。

烟气的物性参数主要需要确定汽化冷却入口烟温和焓值,而炉气的燃烧产物,进入烟罩时,所携带的热量主要包括炉气的物理热、一氧化碳等可燃物通过燃烧所放出的化学热,以及空气带入的热量,其中空气带入的热量主要包括从烟罩入口的空气和汽化烟道高温段漏入的空气,漏入空气温度一般可按35℃考虑,进入烟罩的热量,除去烟气带入的热量外,尚包含灼热的炉衬和熔池内的金属向罩内的辐射传热,因此,对烟气的焓值计算可参考公式如下:

式中:I—烟气的焓值,k J/m3;

II—炉气的物理热,k J/m3;

Ir—炉气中的可燃物燃烧放热,k J/m3;

Ik—空气带入热,k J/m3;

IF—炉气中二氧化碳与水的分解热,k J/m3。

3)换热量计算。

各段烟道热负荷包括辐射换热和对流换热两部分,各段汽化烟道的换热量主要计算公式如下:

式中:Q—各段烟道传热量,k J/m3;

Qf—辐射传热量,k J/m3;

Qd—对流传热量,k J/m3;

ψ—水冷壁热有效系数;

M—特性参数;

αdl—汽化器当量黑度;

T″—各段烟道出口烟温,K;

T'—各段烟道入口烟温,K;

Fw d—辐射围挡面积,m2;

K—对流传热系数;

Δt—温差,K;

H—对流传热面积,m2;

Vl—平均炉气量,m3/h。

4)瞬时蒸发量计算。

汽化烟道各段的瞬时蒸发量根据热力计算求得的各段烟气有效放热值QF,按以下公式计算各段在该工况瞬时蒸发量D:

式中:D─瞬时蒸发量,t/h;

QF─烟气的有效放热值(炉气),k J/m3;

Vl─炉气量,m3/h;

i"─汽包额定压力下的饱和蒸汽的焓,k J/kg;

igs─给水焓,k J/kg;

i'─汽包额定压力下的饱和水焓,k J/kg;

ρ─排污率。

2.2 水力计算原理

1)强制循环系统。

对任何锅炉而言,流体特性的参数包括流量参数和真实流动特性参数。这些参数都是余热锅炉水循环计算的重要参数,此外还有流体的流动阻力(管组内的压力降)。强制循环系统的动力是循环泵和强制循环系统介质密度差,它迫使换热介质进行从汽包、下降管、循环泵、烟道配水联箱、烟道下联箱、烟道受热管、烟道汇集联箱、烟道上联箱、上升管回至汽包的水循环。在此过程中,它需克服循环回路的总阻力损失(沿层阻力和局部阻力)。所以,当循环动力大于循环阻力,系统是合理的。反之,系统就不合理。同时,计算过程也是选择泵扬程的重要手段。流量参数的计算方式如下:

循环流速w0为:

式中:G─流经管组的介质流量,kg/h;

F─管组的内截面积,m2;

γ'─饱和水的密度,kg/m3。

质量流速wγ为:

2)自然循环系统。

自然循环是依靠工质(水和汽水混合物)的容重差形成水循环,自然循环系统由汽包、下降管、烟道受热管和上升管组成。汽包中的水沿不受热的下降管下行到联箱中,由此引入烟道受热管加热,水成为汽水混合物,沿上升管回到汽包中去。在烟道下联箱进水处假想有一个平面,其左右的压力差就是推动水能够自然循环的推动力。

在该平面左侧产生的压力P1为:

断面右侧的静水柱压力P2为:

在端面左右便会产生压差ΔP,ΔP=P1-P2。其中:H=H3+H2,最后可得出:

式中:ΔP─自然循环的动力压头;

r1─下降管中水的重度;

r2─上升管中汽水混合物的重度;

r3─活动烟罩中汽水混合物的重度。

烟道水循环压头示意图如图1所示。

3 理论计算与实际运行参数的对比及分析

根据热力计算和循环水动力的计算原理,并结合《氧气顶吹转炉汽化冷却设计》和《水管锅炉》相关计算方法,可以模拟计算出各段烟道烟气进出口温度、各段烟道热强度、各段烟道循环流量、各段循环系统阻损、蒸汽产量、各段烟道循环水出口温度等相关参数,尤其在系统调试和运行前期,强制循环部分各段烟道的循环流量对于系统调试及运行起到非常重要的指导作用;各段烟道循环水出口温度计算值与运行值的对比,对于评估循环系统设计好坏具有重要的参考价值。

该企业在2014年8月28日改造设计后,1#转炉汽化冷却系统进行投产试运行,并在正常运行30炉后开始进行部分数据采集和分析。

3.1 各段烟道的进出口烟温的确定

转炉汽化烟道的热负荷则是每13~l6min内从0变化到最大,且这一变化是每30~40min 1次,负荷变化量随炼钢转炉炉容的增大而增大,热强度从0变化到150~400k W/m2。最大负荷或热强度值取决于炼钢吹氧强度,炼钢工艺冶炼期吹氧强度一般在20000~25000m3/h间变化。另外最大负荷或热强度还与转炉炼钢是否降罩有关,因为降罩与否决定了空气过剩系数的大小,使最大负荷或热强度变化。值得注意的是炼钢中期炉气量较稳定,这就是能较准确进行转炉汽化冷却系统设计并安全运行的理论依据。该系统实际的烟温变化量如表1所示。

3.2 强制循环流量的确定

强制循环系统炉口固定段和末段的流量理论计算值为550m3/h,可移动段和中Ⅲ段射流装置的流量理论计算值为330m3/h,高压强制循环泵组最大循环水量能达到690m3/h,考虑炉口固定段和可移动段烟道换热面受热强度大,提高循环流量对这两段烟道寿命有利,所以在实际调试运行中,炉口固定段和可移动段的循环水量比计算值偏高,具体各段循环流量分配如表2所示。

m3/h

在实际生产中炉口固定段热负荷变化较大瞬时能超过400k W/m2,炉口固定段流量在吹炼中期会出现短暂的波动,瞬时流量值低到130m3/h,受热管中含汽率偏高、循环动力减弱,长期运行会影响炉口固定的寿命。因此炉口固定段的受热管结构有三回程改为单回程设计,大大减弱了瞬时热负荷变化对水循化的影响,其流量变化值如图2所示。

3.3 各段烟道出口循环水温度测量与分析

转炉吹炼时,自然循环部分各段烟道出口循环水管温度与吹炼时间的关系如图3所示。测温时间分别定在吹炼3min到11min,此时处于煤气回收期的高峰期,同时也是烟道换热、回收蒸汽的阶段,通过控制外送主蒸汽自控阀开关等措施,将汽包压力稳定在1.4MPa,并对烟道出口循环水管温度进行测量,温度采用测温枪进行测量,测温位置设定在汇集联箱出口处。由图3可知,自然循环部分中Ⅰ段、中Ⅱ段及中Ⅲ段烟道出口循环水管温度随着吹炼时间的推移基本保持不变,可以推断,中Ⅰ段、中Ⅱ段及中Ⅲ段烟道出口管内介质处于两相流饱和状态。

强制循环出口水管温度与吹炼时间之间的关系如图4所示。强制循环部分,炉口固定段及移动段烟道出口循环水管温度随着吹炼时间的推移基本保持不变,而末段烟道的温度随着吹炼时间的推移不断地升高,可以推断,炉口固定段和移动段烟道出口管内介质处于两相流饱和状态;而末段烟道出口管内介质温度低于理论计算两相流饱和温度,所以末段出口管内介质处于过冷水状态。

转炉吹炼时间共15min,对自然循环各段烟道进行测温,测温时间分别定在0min、1min、3min、5min、7min、9min、11min及结束,自然循环部分各段烟道出口循环水管温度与汽包压力之间的关系如图5所示。

自然循环部分烟道出口循环水管温度随着汽包压力的升高而升高,这说明了该系统在未设置蒸汽引射系统的情况下,仍能很好地进行自然循环。根据理论计算,在汽包压力0.85MPa的情况下,自然循环系统不易自循环,从图5及多次运行测量数据可以看出,汽包压力在0.6~1.2MPa范围内,自然循环部分烟道出口循环水管温度随着汽包压力的升高而升高,这说明了该系统情况下,仍能很好地进行自然循环。

4 结语

1)通过改造,转炉汽化系统最高工作压力由1.6MPa升级到2.5MPa,提高了蓄热器的蓄热能力及蒸汽品质,优化了企业的余热回收系统。

2)在实际运行中,炉口固定段受面热强度往往大于400k W/m2,为满足生产工况,在设计时其质量流速应该按大于1500kg/(m2·s)考虑,受热管结构建议采用单回程形式。

3)在运行前期,忽略各段烟道受热管结垢、堵塞等影响因素,通过测量数据分析,烟道系统设计、系统计算及强制循环流量的选取均能满足实际运行的要求,烟道并未存在过烧的情况。

4)通过加设汽包自动补压装置,改善了烟道系统水循环,避免出现降压闪蒸汽堵、循环减弱、上升管停滞及倒流等现象。为合理延长烟道寿命提供一定的保障。

摘要:简述某钢厂150t转炉汽化冷却系统改造的优点及实际运行参数与理论设计的对比,主要介绍烟道本体结构改造和循环系统的改造,通过对汽化冷却系统实际运行时现场数据的采集分析,优化出满足实际运行要求的烟道系统设计、系统计算及循环流量等参数,实现合理延长汽化系统的使用寿命。

关键词:转炉,汽化冷却,高压强制循环,自然循环

参考文献

[1]GB/T 16507-2013,水管锅炉[S].

[2]GB/T 28057-2011,氧气转炉余热锅炉技术条件[S].

[3]氧气转炉烟气净化及回收设计参考资料编写组.氧气转炉烟气净化及回收设计参考资料[M].北京:机械工业出版社,2007.

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