加热炉冷却水管

加热炉冷却水管（精选3篇）

加热炉冷却水管 第1篇

河北唐银钢铁有限公司带钢车间新建推钢式加热炉2010年7月投产, 炉内有效加热长度33米, 内宽6.6米, 炉内有四根纵水管, 尺寸为准140×22。投产后3个月至7个月期间陆续发生4次纵水管漏水事故, 其中三次位于纵水管靠近炉炕部位。为解决频繁漏水问题, 2011年2月底车间停炉7天将全部纵水管更换, 更换后使用效果比较满意。但在2012年11月下旬即全部更换1年零9个月后再次发现一根纵水管靠近炉炕部位漏水, 但因效益较好未及时检修。2012年12月26日生产过程中漏水突然恶化, 纵水管连接仅剩下半部一小部分 (图1) , 加热炉被迫停产, 带病作业整一个月。

几次漏水事故严重打乱了公司生产均衡, 也带来了较为严重的经济损失, 为杜绝此类事故, 带钢车间进行了认真的事故分析。

1水管材质

加热炉水管应使用20#, 2011年2月炉内水管全部更换前, 在处理漏水时曾更换下部分水管, 对水管断面打磨检查发现水管断面存在若干米粒般气泡, 这说明钢材本身存在缺陷, 但当查看钢材质量证明书时发现炉内同规格纵水管竟有三个生产厂家, 以致无法落实具体责任。2011年2月炉内水管全部更换后又发生了一次漏水事故 (2012年12月的事故) , 将漏水部位更换下来的水管化验检查排除了水管材质问题。

水管质量好坏是影响汽化冷却正常运行重要因素, 因此对汽化冷却水管材质必须严格把关, 尤其加热炉炉内水管一旦漏水只能停炉处理, 即使炉外部位漏水因为运行压力高漏水后处理起来也很困难, 所以加热炉汽化水管漏水严重影响生产, 同时水漏到炉内也会严重影响炉内砌体的寿命。

2 水质

如果软水水质不好, 管壁结垢。水垢的导热系数远小于钢材导热系数, 造成管壁温度过高造成开裂。但从断口处割开看, 管内壁光滑, 仅有少量铁锈没有水垢等杂质 (图2) , 排除了水质问题, 这得益于加热炉汽化冷却使用了公司软水站统一制备的软水, 水中钙镁离子含量极低。

3 汽化冷却系统循环

唐银带钢加热炉为自然循环汽化冷却, 从操作角度看影响循环效果的主要因素有汽包液位、汽包压力、加热炉生产率。

汽包的液位必须低于汽包内上水管最高点, 以避免汽包满水造成水循环停滞, 但是汽包液位又不能过低, 否则会增加汽化冷却循环阻力。唐银带钢曾经采用人工上水, 缺点是液位控制不精确, 上水间隔时间较长, 这样的缺点在于一次性大量补水会造成汽包内水的欠焓增加, 上升管内气泡大大减少, 循环动力减弱, 而后造成炉内水管温度过高, 随意性较强, 后改为自动上水, 将水位控制在一个固定的区间内, 为减弱补水对循环的影响, 尽可能将液位区间缩小, 即少上水勤上水。2012年12月水管漏水前, 控制汽包液位低于上升管最高点200mm左右, 为降低汽化循环重位差阻力将次数值改为100mm左右。效果需要进一步观察。

由于水的沸点与水的压力存在直接对应的关系, 所以汽包压力对于汽化冷却正常循环意义也很大, 汽包压力突然升高会造成水的沸点升高汽化系统内气泡减少汽包液位迅速下降, 而汽包压力突然降低会造成水的沸点降低汽化系统内气泡增多汽包液位迅速升高, 因此保持汽化压力稳定运行对汽化系统稳定循环意义重大。唐银带钢加热炉送外网蒸汽调节阀曾采用人工手动控制, 每班汽包压力波动较大, 后改为采用PID调节的自动控制, 压力控制非常稳定, 从历史曲线观察可见汽包压力基本为一直线。

衡量自然循环汽化冷却运行稳定性的重要参数是管内冷却介质流动速度, 流速越大表明系统运行越稳定, 对于同一根水管, 由于各处汽化率不同, 流速也不同, 图3为某厂推钢式加热炉实测纵水管入口处单相水流速随加热炉生产率和汽包压力变化曲线 (图中1~7对应的生产率逐步增大) 。由图可见, 不同生产率下, 汽包压力存在一个临界值, 在临界值下, 流速最大。也就是把汽包压力调整到临界压力下运行, 汽化运行最稳定。由图3可见随生产率增加, 汽包压力临界值减小。

唐银带钢加热炉汽包压力曾经运行在0.4MPa左右, 后来公司上马低压蒸汽发电项目, 汽包运行压力提高至0.75MPa, 因自然循环纵水管无流量监控设备, 目前尚不清楚唐银带钢加热炉临界压力与运行压力偏离情况, 需要进一步深入测量。

4 汽化系统水管焊接质量

加热炉纵水管水梁滑块焊接质量尤其重要, 对2012年12月唐银带钢加热炉水管漏水断口进行了仔细的观察分析, 仔细观察断裂处, 发现以滑块和水梁的焊缝为中心, 有放射状的有规律的裂纹, 见图片中标注“1”的部位;2、3、4的地方有条纹, 经分析和查阅相关资料, 认为是以部位1为起点, 向内开裂, 通常把1点称为“发源区”, 2、3、4点称为“扩展区”, 5点称为“断裂区”。

通过观察发现断口部位的“1”点恰好是焊接时引弧的部位, 造成“1点”处存在着焊接缺陷, 纵水管承受着频繁变化的推钢力;滑块与纵水管材质不同收缩系数不同, 在温度的频繁变化下, 焊接部位又会承受较大的热应力;1点处长期在这些力量共同作用下, 首先开裂, 并不断扩大, 直至水管彻底断裂。

建议对此类事故的预防措施: (1) 建炉前设计人员要仔细考察现场采集数据, 以便进行合理的设计。 (2) 水管及滑块质量必须有保障, 水管滑块焊接施工前后做好探伤检查。 (3) 滑块焊接过程中严格执行焊接工艺, 纵水管通水冷却, 滑块对角同时焊接, 如果有条件最好将水管滑块加热到150~200℃ (即工作温度) 下进行焊接, 以减少工作时热应力。 (4) 液位及汽包压力采用自动控制, 将波动限定在较小范围, 保持汽化系统平稳运行。如果有条件将软水加热至100℃后再补水对汽化稳定运行更有利。 (5) 控制好汽化冷却水质, 避免产生水垢。 (6) 监控测量汽化冷却水管流速, 将汽包压力控制在最佳范围以保障水管的冷却效果。 (7) 保证水管包扎料牢固不脱落, 每次停炉时进行修补。 (8) 尽量保证炉温均衡稳定, 控制好升降温速度, 以减少热应力的产生。

参考文献

[1]张训才, 赵渭国.汽包压力对连续加热炉汽化冷却系统的影响[J].黄金学报, 2001, 3 (4) :266-268.

[2]加热炉汽化冷却装置设计参考资料编写组.加热炉汽化冷却装置设计参考资料[M].北京:冶金工业出版社, 1980.

加热和冷却教学反思 第2篇

《加热和冷却》教学反思

东青实验学校

刘依依

作为一名涉世不深的科学教师，我的教学水平很有限，在如何提高学生们学习兴趣这方面我下了很大的功夫，《加热和冷却》这堂课的教学任务是使学生们认识液体、固体、气体具有热胀冷缩的性质并了解热胀冷缩这一现象产生的原因。这当然就得引导学生自己去探究，亲身去经历，从实践中自己发现问题，解决问题，获得知识。

我是这样导入新课的：老师奖励给大家的一块巧克力化了？为什么呢？学生们都认为放在口袋里太热了。追问：有什么办法可以解决这个问题吗？学生就想到了放在冰箱里冰一冰，在加热和冷却的过程中，巧克力的形状变了。于是我们开始新课的讲授了。

加热和冷却除了影响物体的形态，还会影响什么呢？为了引出本节课第三部分加热和冷却对物体体积的影响。我们一起做了三个实验。先对铜球进行加热，加热前演示铜球能顺利穿过铁圈，实验时发现加热时间越长实验效果越明显，所以要向学生解释这个实验的时间比较长。加热铜球实验后，可以非常明显地发现，铜球受热体积变大了，不能再穿过铁圈，而在冷却之后，又可以从铁圈中穿过。这时候需要教师引出“体积”这个词，学生就能顺利完整地说出铜球受热体积变大，冷却后体积变小

做加热和冷却液体和气体的实验。先进行加热气体的实验。我拿出塑料瓶后，提问瓶子里有什么？如果想对瓶子里的空气加热，我们还能用火吗？学生立即想到不能，瓶子会烧化。这时引出另一种加热方法：热水浴。空气的加热和冷却实验现象非常明显，教师只要引出“体积”这个词，学生就能顺利完整地说出空气受热体积变大，冷却后体积变小。液体的加热和冷却实验现象也很明显。返回通过这三个实验可以总结出固体、液体和气体都有热胀冷缩的规律。

加热炉汽化冷却系统 第3篇

加热炉水梁的冷却方式直接影响钢坯的加热效果和水梁的使用寿命，从而影响钢坯的加热质量和生产效率。因此选择合适的水梁冷却方式十分重要。莱钢宽厚板加热炉采用了汽化冷却系统。系统产生的饱和蒸汽送入蒸汽管网，或者在紧急情况下排入大气。该系统运行稳定、冷却效果好、能回收余热，达到了充分利用能源的目的。

1 系统组成

系统采用一套西门子S7-400 PLC。为了和西门子P L C通信方便，并鉴于本身的强大功能，使用W I N C C监控软件实现重要的设备操作记录和数据的历史存档，并提供重要数据的声光报警，为整个生产中出现的故障进行及时预警，并提出相应的处理方法。

2 汽化系统设备控制原理

2.1 汽化冷却系统的工作原理

在正常工作时，汽包中的水位保持在汽包2/3以上，汽包压力保持在设定值以上,水温为饱和温度194℃。

内部循环冷却回路如图1所示。冷却水通过循环泵吸入管、循环水泵、冷却水总管,进入加热炉支撑梁的冷却水进水联箱。活动梁的活动进水联箱通过旋转接头组与活动梁进水固定联箱相连。冷却水从进水联箱接出的进水支管流经各冷却部件。各段炉底梁与1 0个冷却回路相连，在进水联箱和回水联箱之间这些回路并联工作。在炉底支撑梁中，部分冷却水吸热发生汽化，汽水混合物流经各回水管,进入回水联箱(活动梁系统的活动回水联箱通过旋转接头组与活动梁固定回水联箱相接)，然后通过回水总管，从联箱返回汽包。

2.2 前馈-串级控制原理

前馈-串级控制系统见图2，前馈为蒸汽流量。G C为调节器;GV为调节阀;GO为控制对象;FW为给水流量干扰;F D为蒸汽流量干扰。当负荷稳定时，蒸汽流量和给水流量基本不变，由液位主控回路反馈闭环控制。当负荷变化较大时，蒸汽流量突然变化，其测量值不经调节器直接加到加法器，控制加水阀，所以滞后小，超前作用强，避免了虚假液位带来的误动作。

控制方式:当水位低于-100mm时，主调节阀开度100，当水位上升到-50mm时，开度60，以后每当水位上升20mm，开度就依次关闭1 0，当水位上升至-10mm时，开度保持在40，水位上升到5 0 m m，开度保持在20，当水位升至1 0 0，开度为0，若判断水位还在上升，则停止给水泵。

3 设备的控制

3.1 汽包

系统产生的汽水混合物在汽包中被分离成蒸汽和水，水流回内部冷却回路，而蒸汽通过蒸发引出管排出。

汽包的正常水位在汽包满水位的2/3位置。正常工作时，汽包的蒸汽压力和水位分别通过蒸汽送出阀、蒸汽放散阀及给水调节阀进行自动控制。

汽包压力和水位在就地和控制室均有指示，汽包压力过高报警信号及低水位报警信号都在H M I监控画面上显示并产生声音报警。为控制锅炉水质，汽包排污阀可以调节连续排污水量，根据汽包内的水质来调节排污率。

3.2 循环水泵

循环冷却回路中的冷却水是靠循环水泵产生的动力进行循环。2台循环水泵为电动机驱动，为了防止意外断电导致的循环泵不工作的情况，增加了一台柴油循环水泵。正常工作时，2台循环水泵为一用一备，即一台电动循环水泵运行，当循环水泵进出口联箱之间的压差过低时，备用循环水泵自动启动。

3.3 单个冷却回路

炉底支撑共有1 0个冷却回路。每一冷却回路的冷却水流量是根据该回路的最大计算吸热量来确定的，该流量可以通过每一回路上的控制阀进行调节。在每个冷却回路上均装有流量计，从流量计上分出两路信号，一路就地指示，一路在H M I上显示，报警信号送入P D A历史记录。

3.4 给水供应

汽包排水的蒸汽、系统小的泄漏和排污等造成的水损失，都要通过连续的给水来补充，以保持汽包水位的恒定。通过给水调节阀，采用三冲量控制器来实现给水控制。控制器根据输入的蒸汽送出管上的蒸汽流量信号、汽包上的水位信号及给水流量的反馈信号，连续计算所需给水量。

给水系统的主要设备有软水箱、软水泵、除氧器、给水泵和磷酸盐加药装置。

由厂区来的软化水进入软水箱，经软水泵送到除氧器，在除氧器内水被加热到104℃/0.02MPa，溶解在水中的氧气被除去，除氧器所需加热蒸汽由厂内蒸汽管网供给。

经过除氧的水从除氧水箱进入给水泵，经过给水泵升压送入汽包。共设有4台给水泵，其中3台是电动给水泵，另一台是柴油机驱动的给水泵，柴油机给水泵既可以从除氧水箱吸水又可以从软水箱吸水。

汽包给水管上装有压力和流量测量仪表以及给水控制阀。给水泵使给水控制阀前的给水管中保持2.5MPa以上的压力，一旦压力降到低于1.8MPa，备用水泵会自动启动。

当电源中断，软水泵将不再向除氧器输送软水。此时柴油机给水泵向系统供水，当除氧水箱低水位时，柴油机给水泵可以通过旁路管直接从软水箱吸水。汽化冷却系统可以继续运行一段时间。

给水泵房中设有一套磷酸盐加药装置，磷酸盐药液通过加药泵加到给水中。

3.5 蒸汽送出

通过蒸汽送出管，加热炉汽化冷却系统产生的饱和蒸汽进入蒸汽管网。蒸汽送出管上装有流量测量装置，可在操作台上显示蒸汽产量。当蒸汽流量超过最大允许蒸汽产量时，炉底的保温即需要更新。汽包的压力通过蒸汽送出管上的控制阀控制。在蒸汽送出管的末端装有止回阀以防止蒸汽从管网倒流回汽包。

3.6 加药装置

加药主要是为了防止支撑梁、联箱和汽包内部结垢，作为炉外软化水处理的辅助防垢处理。通过磷酸盐加药装置向给水中加入磷酸三钠(Na3PO4.12H2O)溶液，使汽包内水经常维持一定量的磷酸根(P O43-)。由于汽包水处在沸腾条件下，而且碱性较强(汽包内水的p H值一般在1 0～1 2范围内)，因此汽包内水中的钙离子与磷酸根会发生反应，生成碱式磷酸钙。碱式磷酸钙是一种松软的水渣，易随汽包排污排除，且不会粘附在汽包内转变成水垢。

汽化冷却运行时，应连续地补加磷酸三钠溶液，加药量计算公式：

式中，给水的硬度H=0.03mmol/L;汽包给水量Dge=9～18m3/h;汽包排污水量DP=0.1Dge=09～1.8 m3/h;锅水中应维持的磷酸根浓度Ili=15mg/L(一般为10～30mg/L);工业磷酸三钠的纯度∑=0.95(一般为0.92～0.98)。

由此得出：Dli=0.178～0.357kg/h。

磷酸盐溶液的浓度一般不大于5%，配制溶液时，可采用较低的浓度。加热炉运行中，随着支撑梁保温的脱落，汽化冷却的产气量会逐渐增加，汽包给水量也会随之增加。因此，加药量应根据当时的给水量适当调整。

4 结语

步进式加热炉汽化冷却是利用循环冷却水(软水)部分变相为蒸汽带走加热炉炉内水梁的热量，以保持水梁强度的一门技术。冷却水质通过加药得到改善，从而有效地延长水梁及立柱的寿命，而且冷却水吸收热能，提高了能源利用率。对于同一冷却系统，用汽化冷却所需的水量仅为温升为10℃时水冷却水量的2%，且少用9 0%的补充水量，汽化冷却所产生的蒸汽还可以利用，如并网发电。

参考文献

[1]　侯子良.锅炉汽包水位测量系统[M].北京:中国电力出版社,2005