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第一节转炉汽化冷却工艺流程
由转炉炉口逸出的烟气温度约为1450℃，转炉汽化冷却装置出口即一文入口烟气温度要求约为800～1000℃。设置转炉汽化冷却装置的目的是收集转炉冶炼过程中的高温烟气并将其冷却下来，以便满足下一步除尘及煤气回收的要求，保证转炉炼钢的安全生产；同时可生产蒸汽回收大量热能供公司的生产和生活使用，并降低转炉炼钢的生产成本。汽化冷却实际上是把烟道作为余热蒸汽锅炉，它吸收烟气热量使其降温；同时锅炉产生蒸汽，蒸汽进入蓄热器后分配给用户使用。 汽化冷却可分为全汽化和部分汽化冷却两种。而汽化本身从循环方式上又可分为强制循环、自然循环及强制循环加自然循环的复合循环三种类型。
自然循环的工作原理是靠上升管与下降管中介质的比重差与汽包的有效高度使管内受热介质流动，所以只有当转炉吹氧时，管中介质从烟气中吸收了热量才能产生介质的循环流动。
强制循环的动力来源于循环泵，由泵产生的压力强迫介质沿整个烟道管中流动。在泵推动下，无论转炉吹氧与否，烟温高低，介质总保持流动状态，受热的烟道管在任何情况下都能得到充分冷却。汽化冷却系统流程图见图3—1
图3—1 汽化冷却系统流程图
武钢第三炼钢厂250t转炉采用全汽化冷却，循环方式采用强制循环加自然循环。该系统的上部主烟道和尾部烟道是两个独立的自然循环系统。当吹炼时，呈自然循环，而转炉停止吹炼时，则转为强制循环。转换是通过循环转换阀自动进行。这样避免了停吹时热负荷低、水循环不畅的问题。
宁波钢铁公司转炉烟气冷却系统采用强制循环汽化冷却和自然循环汽化冷却相结合的复合冷却方式。复合冷却方式具有既能回收蒸汽，又安全可靠、使用寿命长等优点；不足之处是系统及操作复杂。复合冷却方式是较为先进的烟气冷却方式，目前国内外大、中型转炉多采用该种方式，上海宝钢250t转炉、唐钢120t、转炉济钢120t均采用该种方式，投产后运行良好。本章将对本系统设置的汽化冷却烟道〈即余热锅炉〉、冷却烟罩、汽包 , 蓄热器、除氧器、循环水泵等的的作用和工作原理进行介绍。 第二节转炉汽化冷却系统主要设备
一、汽化冷却烟道
汽化冷却烟道亦称为汽化冷却器或废热锅炉，是利用循环水将烟气的热量转换为蒸汽。它是由水冷壁、集箱连接件、膨胀接管、上下器路接口加强箍、支座、吊箍、人孔等组成见图3-2。其中最关键部位是水冷壁，它的传热面积大小、结构形式等对烟气冷却效果、蒸汽发生量及其本身的使用寿命都有着很大的影
响。
图3-2 汽化冷却烟道
1一进水管；2一进水集箱；3一锅炉管；4一出水管；5一汽水分离器；6一循环泵；
7～汽化冷却烟道；8一氧孔；9一除气罐；10一法兰
汽化冷却器的水冷壁与汽化烟罩的烟罩壁一样，有多种形式，如密排管式、隔板排管式、切向鳍片管式等。密排管是由无缝钢管组成的整体结构，隔板管式是由无缝钢管及扁钢筋组成的整体结构 ，鳍片管式是由带有切向或中心鳍片的无缝钢管组成的整体结构。这些结构坚固，密封性好，由于采用适当的焊接结构方式这对传热效应及热应力的分布是有力的。如某120吨转炉厂汽化冷却器的冷却壁就是采用切向鳍片管形式，某300吨转炉厂则是采用隔板排管形式，这些形式的水冷壁使用效果良好，蒸汽回收率高，使用寿命也较长。
在烟道下部设有环形下联箱，箱内装有一段短管与每根烟道管相连。短管端头设有收缩的节流孔板，目的是对所有烟道管进水量进行强制分配，短管周壁打成小孔以过滤水，防止杂物进入堵塞孔板及烟道管。这种节流孔板加过滤孔于一体的短圆管件，称拉蒙管。
转炉烟道分为活动烟罩、炉口固定段、可移动段、中段Ⅰ、中段Ⅱ、中段Ⅲ、末段等几部分。烟道截面
为圆形，为防止积渣烟道拐点角度为55，烟气流速约为25m/s。
二、活动烟罩
1、裙式活动单烟罩
OG法是用未燃法处理烟气，也是当前采用较多的方法。其烟罩有裙式、活动单烟罩式和双烟罩式。图3—3所示为裙式活动单烟罩。烟罩下部裙罩口内径略大于水冷炉口外缘，当活动烟罩下降至最低位置时，使烟罩下缘与炉口处于最小距离，约为50mm，以利于控制罩口内外微压差，进而实行闭罩操作，这对提高回收煤气质量，减少炉下清渣量，实现炼钢工艺自动连续定碳均带来有利条件。
图3—3裙式活动单烟罩单烟罩示意图
1一固定烟罩2一水封3一罩裙4一转炉Dl一固定烟罩内径D2一活动烟罩内径d一炉口直径 s一活动烟罩
2、OG法活动烟罩
该活动烟罩的升降机构可以采用电力驱动。烟罩提升时，通过电力卷扬，下降时借助升降段烟罩的自重。活动烟罩的升降机构也可以采用液压驱动，是用4个同步液压缸，以保证烟罩的水平升降。
由于活动烟罩的热强度大，在冶炼过程中需要经常升降，同时为活动烟罩密封采用氮封提供结构上的条件，设计采用将活动烟罩与除氧器通过热水循环泵相连接组成的低压强制循环系统，这样冷却构件的柔性连接容易处理，升降方便，可以延长活动烟罩的寿命；同时，既达到冷却的目的，又可将回收的这部分热量作为热力除氧器热源的一部分。转炉活动烟罩由密排环管所组成，管与管之间焊圆钢；并设进、出水联箱各一个，为使每根受热管流量分配均匀，在每根受热管入口处装节流装置；活动烟罩上设有氮封环管；为配合活动烟罩的提升，活动烟罩上设有提升梁及滑轮。
图3—4 OG法活动烟罩
3、双罩活动烟罩
双罩活动烟罩结构见图3—5从图可以看出它是由固定部分(又称下烟罩)与升降部分(又称罩裙)组成。下烟罩与罩裙通过水封连接。固定烟罩又称上烟罩，设有两个散状材料投料孔、氧和副插入孔，压力温度检测、气体分析取样孔等。上部烟罩也是由钢管围成，只不过是纵列式管型隔片结构。上部烟罩与下部烟罩都是采用温水冷却，上、下部烟罩通过沙封连接。我国300t转炉就是采用这种活动烟罩结构。
图3一5活动烟罩结构示意图
1一上部烟罩(固定烟罩)；2一下部烟罩(活动烟罩固定段)；
3一罩裙(活动烟罩升降段)；4一沙封；5一水封；6一转炉
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3、炉口固定段和可移动段
为实现转炉上修炉和机械化修炉，同时考虑到炉口固定段和可移动段所处的环境较差、易损坏，另由于结构的特殊性，为保证其安全可靠、寿命长，设计采用将炉口固定段和可移动段与汽包通过热水循环泵相连接组成的高压强制循环系统。与自然循环相比，可以减少上升管和下降管数量，易于实现可移动段的开出。另外，可以避免由于热强度较高引起的局部冷却不均现象，从而提高设备的使用寿命。可移动段和中段之间设带制动装置的非金属补偿器用以吸收烟道的热膨胀及便于可移动段的开出。可移动段上设置一个氧口、一个副口、二个下料口；氧口、副口、下料口由于热负荷小、寿命短，因此采用水冷却
方式。采用水冷，更换方便。并设进、出水环联箱各一个。为使每根受热管流量分配均匀，在每根受热管入口处装节流装置；炉口固定段和可移动段之间密封采用砂封；炉口固定段上设有烟道支撑梁及油压千斤顶。
4、固定烟罩
固定烟罩装于活动烟罩与汽化冷却烟道或废热锅炉之间，也是水冷结构件。固定烟罩上开有散状材料
投料孔、氧和副插入孔，并装有水套冷却。为了防止烟气的逸出，对散状材料投料孔、氧和副罩裙是用锅炉钢管围成，两钢管之间平夹一片钢板(又称鳍片)，彼此连接在一起形成了钢管与钢板相间排列的焊接结构，管间凹槽一般用圆钢填焊成光滑壁面，以减少挂渣和保持密封。
5、中段及末段
中段由于其工作环境相对好些，同时烟道结构也具备采用自然循环汽化冷却的条件，为节约电能，设计采用自然循环的汽化冷却方式。为了便于中段的加工、吊装及更换将中段分为几段，各段设进、出水环联箱一个。为了便于烟道内故障的检修，在末段上设有检修人孔。烟道末段与除尘系统的一级文氏管相接，烟道的泄爆在一级文氏管水封槽处考虑。
6、罩裙密封
罩裙因为需活动，必须设置密封装置。活动罩裙和固定烟道间普遍采用砂封、水封、氮气封、蒸汽封。砂封结构比较复杂，存在密封不严、升降过程中密封作用差等缺点；水封密封效果好，不易漏气。它是在罩裙上固定水封环槽，在烟道上固定环形水缝插板。环槽上部设溢流孔，水深要能保证罩裙全部行程内封住烟气。水封缺点是槽内易积尘泥，罩裙结构复杂，重量大。
针对湿式密封的缺点，新近发明了干式密封装置，它是在罩裙和固定烟道间固结一个“迷宫”结构的外
护罩，“迷宫”对气体流动有极高的阻力。此外，我国还有几座转炉采用OSCHATZ公司设计的干式氮气、蒸汽密封装置，即设置多支喷射管喷射具有一定压力氮气或蒸汽形成气幕密封。
7、除氧器
为了防止汽化冷却器及管道的腐蚀结垢，进入蒸汽系统及密闭水系统的水均需有效地除氧。
（1）除氧器的工作原理
众所周知，氧气以及二氧化碳、氮气、氢气等在水中的溶解度与它的分压力成正比，与它的温度成反比.当水面上部空间氧气分压力减少时，氧气就能从液体中跑出来，氧气在水中的溶解度随水温的升高而降低，当温度达到104℃时水中溶解的氧量最少.
进入汽包前的软化水，预先通过除氧器，使软化水与过热蒸汽逆向运动，这样，蒸汽就将软化水加热。随着软化水温度的升高，氧气等气体在水中的溶解度降低，由水中跑出 .这样就进行了软化水的除氧除气。目前国内所用除氧器大致可以分为塔式除氧器和卧式除氧器 , 本节将对这两种除氧器作介绍.设备集电环
（2）塔型除氧器的构造
塔型除氧器是由除氧头、储水箱两大部分组成，除氧头是安放在储水箱上边，如图3-6 所示
图3—6开放式除氧器示意图
在除氧头内设有伞状挡板、波纹板、筛盘、汽室等。在软化水箱内设有蒸汽管，蒸汽管上接有若干根
带有小孔的小管。由除氧头上部通入软化水及回收的蒸汽汽凝水(带有一定温度的纯水)，通过各层筛盘由
上至下流动。从除氧头下部通入的蒸汽先进入汽室。汽室为环状，内侧开有许多孔，进入汽室的蒸汽由内侧
孔冒出，分布均匀，并通过各层筛盘作曲线上升。在这汽、水逆向运动的过程中，蒸汽逐渐将水加热。蒸汽
由下到上温度逐渐降低，而水则由上到下温度逐渐升高。当水运动到除氧头下部时被加热到104℃，排出氧气，流入软化水箱。到达除氧头上部的蒸汽温度较低，一部分变为汽凝水，经过波纹板，伞状挡板进行汽水分离，冷凝水随水流流下，一部分蒸汽和氧气一起由排汽出口排出。这是第一步除氧。
第一步除氧以后的水进入软水箱后，又被水下的蒸汽管排出的蒸汽加热到104℃，又能排出一部分氧气，这是第二步除氧。第二部除氧以后的蒸汽又从除氧头底部向上部运动，作为第一步除氧的蒸汽使用。
这种除氧器的缺点是设备复杂，体积大，且除氧能力不高。主要是因为进入除氧头的软化水等成流而下，不象卧式除氧器那样水是雾状喷出。从而减少了水、汽接触的表面积，达不到高的除氧效果。
除氧器上安装着水位表，随时监视水箱内的水位。一般水位应保持在水位表可见范围的三分之二高度。国内120吨转炉厂除氧器的参数如表 3-1
3. 卧式除氧器
电加热反应罐
除氧器为一卧式贮水槽，内装除氧装置，构造简单。进入除氧器的水由喷雾装置喷出，被液面上的饱和蒸汽加热，落入水槽中，在水槽中又被带小孔的蒸汽管加热，经过二次加热把水中溶解的O2、CO2、N2等分离除去。水槽中贮存水的蓄热量，对于OG锅炉负荷变动也起缓冲作用。
除氧器内部装有喷雾装置，蒸汽空间有飞溅板，贮水部有蒸汽吹入管、挡板。槽本体上有给水入口，蒸
汽入口，除氧水出口，均压蒸汽口，放空气管，排水口等，并有压力计、温度计、水位调节计、水位计安全阀等。
本除氧器的特点是喷雾装置装在给水入口处，喷雾孔喷出的水压力按照负荷由弹簧来自动控制，从低负
荷到高负荷，给水的喷雾状态都是稳定的〈见喷雾装置装配图〉喷雾装置喷出的水，碰到飞溅板，变成细滴
而落下。由于变成细滴，它的表面积增大，与液面积的饱和蒸汽迅速进行热交换，被加热后温度上升，溶解
气跑出，这称为一次除氧。
往水面落下的水在贮水槽中被多孔的蒸汽管加热，直至饱和温度，由于蒸汽的搅拌作用，溶解的气体大量放出，这称为二次除氧。
蜂鸣器电路
二次除氧后的蒸汽逸出水面后又作为一次除氧加热软化水的热源。放出的气体带着少量蒸汽从放空阀排出。
其主要参数如下：
给水种类：纯水
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