煤調(diào)濕換熱管破損原因分析范文

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摘要：煤調(diào)濕干燥設(shè)備筒體一般采用蒸汽式多管回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，筒體內(nèi)換熱管受原料煤中異物砸擊、原料煤磨損及腐蝕以及生產(chǎn)過程中頻繁開停操作等影響，經(jīng)常發(fā)生破損泄漏。對煤調(diào)濕換熱管破損的原因進(jìn)行分析，并采取了異物分離方式優(yōu)化、操作優(yōu)化以及定期監(jiān)測預(yù)防等措施，有效解決了換熱管破損。

關(guān)鍵詞：煤調(diào)濕；換熱管；破損；措施

煤調(diào)濕為滾筒型煤料干燥設(shè)備，通過筒體內(nèi)蒸汽換熱管與煤料間接換熱，對煤料進(jìn)行干燥，將煤料的水分從10%～11%降至6%～8%，以降低煉焦生產(chǎn)能耗。隨著設(shè)備使用年限的增加，受砸擊、磨損、腐蝕、疲勞和異常操作等因素的影響，筒體內(nèi)蒸汽換熱管經(jīng)常發(fā)生破損泄漏，直接導(dǎo)致煤調(diào)濕設(shè)備無法正常運(yùn)行。

1煤調(diào)濕換熱管的布置

煤調(diào)濕工藝的主體設(shè)備為蒸汽式多管回轉(zhuǎn)干燥機(jī)，負(fù)責(zé)原料煤的干燥處理。蒸汽式多管回轉(zhuǎn)干燥機(jī)是一種間接加熱的回轉(zhuǎn)干燥機(jī)，與常規(guī)回轉(zhuǎn)干燥機(jī)的差別在于筒內(nèi)安裝了蒸汽加熱管，加熱管貫穿整個干燥機(jī)，以同心圓方式排成1～6圈，共297根換熱管。換熱管為2507雙相不銹鋼管，一端通過脹焊與汽室管板連接，管板用2507不銹鋼制成;另一端采用盤根壓蓋密封，可以進(jìn)行自由熱膨脹;不凝氣采用軟管型環(huán)管排放。

2換熱管破損原因分析

2.1濕煤中異物砸擊寶鋼2008年投用的第一套煤調(diào)濕設(shè)備隨一期6m型焦?fàn)t于2013年4月停產(chǎn)，累計運(yùn)轉(zhuǎn)52個月，期間發(fā)生干燥機(jī)換熱管破損均在出料端。第二套煤調(diào)濕設(shè)備2012年投產(chǎn)至今，雖然在出料端內(nèi)側(cè)有2圈的換熱管增設(shè)不銹鋼保護(hù)套，因材質(zhì)不同，受熱不均勻，內(nèi)側(cè)第1圈保護(hù)套已相繼脫落，部分換熱管出現(xiàn)破損。對干燥機(jī)筒體進(jìn)行開放檢查，發(fā)現(xiàn)筒體內(nèi)聚集了很多編織袋、木頭等原料煤中混入的雜物，還有前道工序粉碎機(jī)錘頭。由于換熱管最內(nèi)圈管間距較小，錘頭無法順利排出，隨著筒體的旋轉(zhuǎn)不斷拋落，將最內(nèi)圈的換熱管砸癟，甚至將換熱管砸脫出汽室壁;同時部分換熱管靠近汽室側(cè)有穿孔、汽蝕變薄的情況。

2.2原料煤磨損及其化學(xué)元素腐蝕原料煤顆粒具有一定的磨琢性，且含有少量硫、氯、氟和硝等化學(xué)元素，在干燥機(jī)的轉(zhuǎn)動下，運(yùn)動的原料煤會對換熱管造成一定磨損，使換熱管減薄、泄漏。加上化學(xué)元素在干燥機(jī)內(nèi)部形成具有腐蝕性的霧氣，一部分隨尾氣抽出，一部分凝結(jié)在設(shè)備內(nèi)壁及換熱管管壁上，最終在雜質(zhì)沖擊形成的凹坑及劃痕內(nèi)大量聚集，對已有損傷的換熱管壁造成腐蝕，導(dǎo)致?lián)Q熱管泄漏。顆粒沖刷磨損，高溫材質(zhì)強(qiáng)度下降，以及管道內(nèi)蒸汽高速流動產(chǎn)生的推力，綜合導(dǎo)致?lián)Q熱管某薄弱點(diǎn)無法承受高壓蒸汽的沖擊而爆管。對破損的換熱管進(jìn)行取樣檢測，結(jié)果顯示，管道發(fā)生明顯地減薄，管子外表面均存在串聯(lián)成片的較大區(qū)域腐蝕凹坑，破口附近管子外表面存在腐蝕及沖刷磨損的痕跡，管破口附近沖刷腐蝕凹坑具有明顯的方向性。對相關(guān)區(qū)域進(jìn)行能譜分析，結(jié)果如表1所示。能譜分析四區(qū)域中S含量范圍在2.63%～14.84%，大大降低了鋼材自身的耐腐蝕性。在低壓蒸汽環(huán)境影響下，換熱管的破損概率增加。

2.3工藝及操作變化第二套煤調(diào)濕設(shè)備是配合2×55孔高7m焦?fàn)t設(shè)計的，日處理煉焦煤5654t(含水分11%)，配套的干燥機(jī)處理能力為300t/h，每天有較多富余時間。近年來，因煤調(diào)濕系統(tǒng)及調(diào)濕煤輸送沿線環(huán)保問題，煤調(diào)濕出口煤水分調(diào)整為8%±1%。同時，控制筒體余煤過分干燥帶來的揚(yáng)塵問題，將煤調(diào)濕系統(tǒng)停機(jī)作業(yè)時間提前20～30min，開啟系統(tǒng)時先進(jìn)濕煤再開蒸汽，使整個換熱管溫度和壓力不斷變化，導(dǎo)致?lián)Q熱管不斷膨脹和收縮，由此產(chǎn)生的交變應(yīng)力反復(fù)作用在焊縫區(qū)，焊縫疲勞出現(xiàn)裂紋。

3改進(jìn)方案

3.1原料煤輸送系統(tǒng)設(shè)除異物裝置在原料煤粉碎后到進(jìn)煤調(diào)濕儲煤緩沖槽前的某皮帶頭部增設(shè)除雜物機(jī)，該機(jī)由機(jī)架、鉤齒分離裝置和物料導(dǎo)流裝置等構(gòu)成。鉤齒分離裝置將成排的高韌性耐磨鉤齒鑲嵌在筒狀驅(qū)動軸上，導(dǎo)流裝置設(shè)在鉤齒分離裝置的上部用來規(guī)整煤流。當(dāng)煤流通過物料導(dǎo)流裝置后規(guī)整成扁平狀，通過鉤齒分離裝置時，旋轉(zhuǎn)的鉤齒便將煤流中的木塊、石塊、破布、麻繩和炮線等雜物鉤出，并帶到另一側(cè)的溜管棄掉。緩沖槽增設(shè)除雜柵欄。進(jìn)入干燥機(jī)的煤料均從緩沖槽底部切出，在緩沖槽頂部入槽口安裝防異物鐵柵欄，防止大塊雜物進(jìn)入緩沖槽造成堵料。

3.2除鐵器形式改進(jìn)原料煤輸送系統(tǒng)采用金檢及勵磁除鐵器結(jié)合異物分離形式，因反應(yīng)靈敏度問題，無法將錘頭、鐵塊等金屬異物吸出，同時金屬檢測器已無位置調(diào)整。結(jié)合目前的情況，將除鐵器形式改進(jìn)為永磁除鐵器，能夠持續(xù)有效去除異物，減少硬質(zhì)鐵塊等進(jìn)入筒體。永磁除鐵器主要有以下兩個優(yōu)點(diǎn):一是永磁除鐵器內(nèi)部采用高剩磁的特殊永磁體“釹鐵硼”，不用通電就會產(chǎn)生強(qiáng)大的磁力，去除物料中的鐵磁性雜質(zhì);二是永磁除鐵器適用于含鐵較少連續(xù)工作的環(huán)境。

3.3開停機(jī)操作優(yōu)化在高壓蒸汽作用下，干燥機(jī)換熱管之間的焊縫及換熱管與端板的焊縫處于高溫加熱區(qū)，使得換熱管存在徑向和軸向的膨脹。在日常操作中，盡量優(yōu)化開停機(jī)操作，以減少換熱管由于蒸汽溫度、壓力的變化而不斷膨脹和收縮產(chǎn)生的破損。(1)對于煤調(diào)濕長時間停機(jī)檢修后投用(即冷態(tài)開機(jī)過程)，要求現(xiàn)場單機(jī)操作首先打開蒸汽總閥后手動開啟蒸汽小旁通約40～60min，此時干燥機(jī)系統(tǒng)蒸汽壓力0.3～0.4MPa。待干燥機(jī)入料端不凝氣排放閥微微冒出蒸汽后，逐步按3%加大調(diào)節(jié)閥閥門開度，使壓力穩(wěn)定在1.2～1.3MPa，耗時約120min。過程確保整個換熱管預(yù)熱到位，再投入原料煤進(jìn)入煤調(diào)濕系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。(2)日常溜槽清理等短時間停機(jī)，確保在90min以內(nèi)完成作業(yè)，期間保持小旁通開啟狀態(tài)，維持對換熱管的保溫，同時確保干燥機(jī)入料端不凝氣排放閥微開。

3.4定期監(jiān)測預(yù)防蒸汽通過汽室進(jìn)入換熱管，在壓力和溫度的雙重作用下，對變薄或存在裂縫的換熱管進(jìn)行沖擊，使得縫隙漸漸擴(kuò)大，導(dǎo)致泄漏加劇，所以定期進(jìn)行打壓監(jiān)測，掌握換熱管的性能狀態(tài)，對于生產(chǎn)的持續(xù)與設(shè)備管控十分重要。干燥機(jī)停止進(jìn)料、切斷蒸汽后，待內(nèi)部物料排空且干燥機(jī)冷卻到安全溫度停止運(yùn)行;移出給料螺旋輸送機(jī)，打開出料箱檢查孔，以便于通風(fēng)，保證檢修人員安全進(jìn)入;然后拆除旋轉(zhuǎn)接頭，制做打壓盲板，選擇合適的位置裝設(shè)壓力表，進(jìn)行水壓檢測(一般要求水壓在0.3MPa左右)，待干燥機(jī)換熱管內(nèi)充滿水后，漏點(diǎn)會不斷向外滲水，從而可準(zhǔn)確確定漏點(diǎn)，以便及時進(jìn)行封堵、更換。

4結(jié)語

換熱管作為煤調(diào)濕干燥機(jī)加熱系統(tǒng)的主要部件，工作狀況直接影響到干燥機(jī)性能、產(chǎn)品質(zhì)量及設(shè)備能否穩(wěn)定運(yùn)行。通過對緩沖槽條篩優(yōu)化、除鐵器形式優(yōu)化、系統(tǒng)開停機(jī)操作優(yōu)化以及定期對換熱管的打壓測試等措施，延緩?fù)搀w內(nèi)換熱管的腐蝕，并預(yù)防換熱管破損泄漏，減少了系統(tǒng)故障風(fēng)險，提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。

作者：王成玉；鄧曉駿；藍(lán)健；余國普 單位：寶鋼股份有限公司煉鐵廠