煤調濕換熱管破損原因分析范文

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摘要：煤調濕干燥設備筒體一般采用蒸汽式多管回轉結構，筒體內換熱管受原料煤中異物砸擊、原料煤磨損及腐蝕以及生產過程中頻繁開停操作等影響，經常發生破損泄漏。對煤調濕換熱管破損的原因進行分析，并采取了異物分離方式優化、操作優化以及定期監測預防等措施，有效解決了換熱管破損。

關鍵詞：煤調濕；換熱管；破損；措施

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

1煤調濕換熱管的布置

煤調濕工藝的主體設備為蒸汽式多管回轉干燥機，負責原料煤的干燥處理。蒸汽式多管回轉干燥機是一種間接加熱的回轉干燥機，與常規回轉干燥機的差別在于筒內安裝了蒸汽加熱管，加熱管貫穿整個干燥機，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，可以進行自由熱膨脹;不凝氣采用軟管型環管排放。

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濕設備隨一期6m型焦爐于2013年4月停產，累計運轉52個月，期間發生干燥機換熱管破損均在出料端。第二套煤調濕設備2012年投產至今，雖然在出料端內側有2圈的換熱管增設不銹鋼保護套，因材質不同，受熱不均勻，內側第1圈保護套已相繼脫落，部分換熱管出現破損。對干燥機筒體進行開放檢查，發現筒體內聚集了很多編織袋、木頭等原料煤中混入的雜物，還有前道工序粉碎機錘頭。由于換熱管最內圈管間距較小，錘頭無法順利排出，隨著筒體的旋轉不斷拋落，將最內圈的換熱管砸癟，甚至將換熱管砸脫出汽室壁;同時部分換熱管靠近汽室側有穿孔、汽蝕變薄的情況。

2.2原料煤磨損及其化學元素腐蝕原料煤顆粒具有一定的磨琢性，且含有少量硫、氯、氟和硝等化學元素，在干燥機的轉動下，運動的原料煤會對換熱管造成一定磨損，使換熱管減薄、泄漏。加上化學元素在干燥機內部形成具有腐蝕性的霧氣，一部分隨尾氣抽出，一部分凝結在設備內壁及換熱管管壁上，最終在雜質沖擊形成的凹坑及劃痕內大量聚集，對已有損傷的換熱管壁造成腐蝕，導致換熱管泄漏。顆粒沖刷磨損，高溫材質強度下降，以及管道內蒸汽高速流動產生的推力，綜合導致換熱管某薄弱點無法承受高壓蒸汽的沖擊而爆管。對破損的換熱管進行取樣檢測，結果顯示，管道發生明顯地減薄，管子外表面均存在串聯成片的較大區域腐蝕凹坑，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。對相關區域進行能譜分析，結果如表1所示。能譜分析四區域中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濕設備是配合2×55孔高7m焦爐設計的，日處理煉焦煤5654t(含水分11%)，配套的干燥機處理能力為300t/h，每天有較多富余時間。近年來，因煤調濕系統及調濕煤輸送沿線環保問題，煤調濕出口煤水分調整為8%±1%。同時，控制筒體余煤過分干燥帶來的揚塵問題，將煤調濕系統停機作業時間提前20～30min，開啟系統時先進濕煤再開蒸汽，使整個換熱管溫度和壓力不斷變化，導致換熱管不斷膨脹和收縮，由此產生的交變應力反復作用在焊縫區，焊縫疲勞出現裂紋。

3改進方案

3.1原料煤輸送系統設除異物裝置在原料煤粉碎后到進煤調濕儲煤緩沖槽前的某皮帶頭部增設除雜物機，該機由機架、鉤齒分離裝置和物料導流裝置等構成。鉤齒分離裝置將成排的高韌性耐磨鉤齒鑲嵌在筒狀驅動軸上，導流裝置設在鉤齒分離裝置的上部用來規整煤流。當煤流通過物料導流裝置后規整成扁平狀，通過鉤齒分離裝置時，旋轉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，并帶到另一側的溜管棄掉。緩沖槽增設除雜柵欄。進入干燥機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，防止大塊雜物進入緩沖槽造成堵料。

3.2除鐵器形式改進原料煤輸送系統采用金檢及勵磁除鐵器結合異物分離形式，因反應靈敏度問題，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整。結合目前的情況，將除鐵器形式改進為永磁除鐵器，能夠持續有效去除異物，減少硬質鐵塊等進入筒體。永磁除鐵器主要有以下兩個優點:一是永磁除鐵器內部采用高剩磁的特殊永磁體“釹鐵硼”，不用通電就會產生強大的磁力，去除物料中的鐵磁性雜質;二是永磁除鐵器適用于含鐵較少連續工作的環境。

3.3開停機操作優化在高壓蒸汽作用下，干燥機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，使得換熱管存在徑向和軸向的膨脹。在日常操作中，盡量優化開停機操作，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生的破損。(1)對于煤調濕長時間停機檢修后投用(即冷態開機過程)，要求現場單機操作首先打開蒸汽總閥后手動開啟蒸汽小旁通約40～60min，此時干燥機系統蒸汽壓力0.3～0.4MPa。待干燥機入料端不凝氣排放閥微微冒出蒸汽后，逐步按3%加大調節閥閥門開度，使壓力穩定在1.2～1.3MPa，耗時約120min。過程確保整個換熱管預熱到位，再投入原料煤進入煤調濕系統運轉。(2)日常溜槽清理等短時間停機，確保在90min以內完成作業，期間保持小旁通開啟狀態，維持對換熱管的保溫，同時確保干燥機入料端不凝氣排放閥微開。

3.4定期監測預防蒸汽通過汽室進入換熱管，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行沖擊，使得縫隙漸漸擴大，導致泄漏加劇，所以定期進行打壓監測，掌握換熱管的性能狀態，對于生產的持續與設備管控十分重要。干燥機停止進料、切斷蒸汽后，待內部物料排空且干燥機冷卻到安全溫度停止運行;移出給料螺旋輸送機，打開出料箱檢查孔，以便于通風，保證檢修人員安全進入;然后拆除旋轉接頭，制做打壓盲板，選擇合適的位置裝設壓力表，進行水壓檢測(一般要求水壓在0.3MPa左右)，待干燥機換熱管內充滿水后，漏點會不斷向外滲水，從而可準確確定漏點，以便及時進行封堵、更換。

4結語

換熱管作為煤調濕干燥機加熱系統的主要部件，工作狀況直接影響到干燥機性能、產品質量及設備能否穩定運行。通過對緩沖槽條篩優化、除鐵器形式優化、系統開停機操作優化以及定期對換熱管的打壓測試等措施，延緩筒體內換熱管的腐蝕，并預防換熱管破損泄漏，減少了系統故障風險，提高了設備運轉率。

作者：王成玉；鄧曉駿；藍健；余國普 單位：寶鋼股份有限公司煉鐵廠