[发明专利]一种转炉汽化冷却烟道

说明书

技术领域

本发明属于加热技术领域，涉及汽化冷却系统，特别涉及炼钢厂一种转炉汽化冷却烟道。

背景技术

氧气顶吹转炉烟道汽化冷却系统亦称余热锅炉，是炼钢车间的重要设备之一。转炉汽化冷却系统不仅利用转炉烟气余热回收大量的蒸汽，并有利于回收大量的煤气和氧化铁尘，而且它与转炉炼钢生产控制系统程序直接连锁，它的设备状况直接影响转炉的正常生产，也就是说，它不仅仅是一种附加的余热利用设备，而是作为转炉的一部分直接参与炼钢生产，所以，转炉余热锅炉在炼钢厂占有十分重要的地位。

在转炉汽化冷却烟道中，在烟道拐点下部容易积灰、结渣，烟气在拐弯处还有可能形成涡流，强化了换热，局部热强度提高。在受热管内部，靠近烟气侧管壁的循环水首先蒸发，产生小气泡。由于转炉汽化冷却烟道固定段一般为倾斜布置，管内产生的汽水混合物容易产生汽水分层，汽水分层后，烟道拐点下部水冷壁管上部(靠近烟气侧)是汽流，下部是水流，由于管子上部的水膜破坏，难以形成传热效果较好的液膜对流，而转化为传热效果很差的蒸汽换热，发生传热恶化，使得管壁温度急剧增高，造成该处水冷壁管热应力增大，许用应力降低，此处管子最容易发生爆管事故，降低了转炉汽化冷却烟道系统的稳定性和使用寿命，并影响了炼钢生产的顺利进行。

发明内容

本发明的目的是提供一种转炉汽化冷却烟道。转炉汽化冷却烟道，主要包括裙罩、移动段烟道、固定段烟道和尾部烟道成，烟道由普通锅炉钢管组成，在移动段烟道烟道拐点下部或者烟道拐点的全部采用内螺纹管代替普通锅炉钢管，利用内螺纹管对汽水混合物流动的扰动强化水冷壁管内侧的传热。本发明传热性能好、使用寿命长，减小转炉汽化冷却烟道拐点下部容易发生爆管的问题，改善了汽化冷却管道内的传热特性，提高了转炉汽化冷却系统使用寿命。

本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：一种利用内螺纹管改善传热特性的转炉汽化冷却烟道，在转炉烟道拐点下部或者全部利用内螺纹管代替内壁光滑的普通水冷壁管。当转炉吹氧产生高温烟气时，管内的水不断吸收热量形成汽水混合物，由于内螺纹管对汽水混合物的扰动作用，在内螺纹管内侧形成涡流，防止了汽水分层的发生，从而避免了汽化冷却烟道拐点下部的管子向火侧蒸汽层引起的传热恶化。采用内螺纹管时，在管子的上部可以保持液膜，液膜换热的传热性能更好，水冷壁管的传热特性得到改善，可以降低该处管壁的温度，使得整个烟道水冷壁温度更均匀，避免热膨胀不均引起的应力不均，降低管壁温度也有利于提高水冷壁管的许用应力，从而有利于延长转炉汽化冷却烟道的使用寿命，提高转炉汽化冷却系统使用的稳定性。

在转炉汽化冷却烟道移动段下部采用内螺纹管代替普通水冷壁管时，由于内螺纹管和普通钢管性能的不同，吹氧时产生的热膨胀可能存在差异。汽化冷却烟道在高温运行的情况下，四周的水冷壁管沿径向向外膨胀，普通钢管的水冷壁和由内螺纹管制成的水冷壁之间可能因为热膨胀率的差异造成汽化冷却烟道局部应力增大，特别是与刚性梁连接处的管子局部应力增大。为了避免采用内螺纹管代替普通水冷壁管时引起的局部应力增大，在刚性梁设计时留有一定的膨胀间隙。

采用内螺纹管改善传热特性的汽化冷却烟道，可以有效地提高汽化冷却烟道的稳定性，延长使用寿命，随着人们对炼钢过程中汽化冷却烟道重要性的认识，使采用价格相对较高的内螺纹管代替普通锅炉钢管制作汽化冷却烟道水冷壁成为可能；而且随着国内锅炉行业加工技术的提高，并成功掌握了生产适合汽化冷却烟道用的内螺纹管的技术，为本技术的推广和应用创造了条件。

附图说明

图1为本发明的示意图。

图2为本发明的烟道A-A剖面图

图3为图2的I-I局部放大图

图中，件1是转炉；件2是裙罩；件3是移动段烟道；件4是固定段烟道；件5是尾部烟道，件6是普通锅炉钢管；件7是内螺纹管；件8是烟道加强圈；件9是连接销。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

转炉1的汽化冷却烟道主要包括裙罩2、移动段烟道3、固定段烟道4和尾部烟道5，烟道由普通锅炉钢管6组成，在移动段烟道3烟道拐点下部或者烟道拐点的全部采用内螺纹管7代替普通锅炉钢管6。为了避免采用内螺纹管引起的局部应力增大，采用预留热膨胀间隙的加强圈和刚性梁结构：即加强圈(8)由分开的两片或多片组成，各片之间预留热膨胀间隙，并通过连接销(9)连接。

利用内螺纹管对汽水混合物的影响改善传热特性，延长汽化冷却烟道的使用寿命。在汽化冷却烟道加工过程中，使用内螺纹管做水冷壁时，对焊接加工工艺没有特殊要求。

本发明传热性能好、使用寿命长，减小转炉汽化冷却烟道拐点下部容易发生爆管的问题，改善了汽化冷却管道内的传热特性，提高了转炉汽化冷却系统使用寿命。本发明可广泛应用在转炉汽化冷却烟道中。