转炉OG系统管道泄漏分析和改进

徐学军

摘要：转炉OG系统回收炼钢冶炼过程中产生的蒸汽，是企业降低运营成本和实施能源二次利用的重要载体，该工艺方法在国内外钢铁行业中得到广泛运用。但OG系统内高温、高压且压差不断变化的蒸汽易导致系统内连接管道的法兰泄露，该故障对管道介质的正常输送造成很大影响。不仅影响到热能的正常回收，更是对生产的有序排产造成停产检修和设备紧急维护的负面影响。本文以某钢厂转炉蒸汽回收为例，基于转炉OG系统蒸汽回收管道法兰泄漏故障分析，逐步完善和改进管道泄漏问题，在实际应用中达到预期的效果。

关键词：泄漏 震动 剪切力 法兰

0 引言

某钢厂转炉OG 系统蒸汽回收是公司余热回收管网内主要贡献者之一，它不僅应用于职工生活，如浴室热水和食堂蒸饭等，同时也是炼钢RH精炼炉抽真空冶炼过程中的重要生产介质。由于OG汽化管道内温差和压力波动频繁，导致该系统管道法兰连接处时常出现泄漏事故，泄漏时高压水汽喷溅到周边电气设施，形成二次故障，往往导致转炉被迫停产检修，对生产的正常秩序造成极大影响。该公司组织工艺和设备专家攻关组，经过现场多次调研和反复试测止漏方案，解决生产难题。

1 转炉OG汽化系统的工作原理

转炉OG汽化系统通过汽化烟道对转炉冶炼过程中产生的烟气进行换热冷却，对系统热交换产生的蒸汽进行回收和开发利用。水在由液态变为汽态的过程中会吸收大量的热量，这个过程叫做汽化。正是利用这一原理，OG系统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生产和生活使用，并降低转炉炼钢的生产成本。

2 汽化系统管道法兰泄漏原因剖析

现场维检人员针对法兰泄漏后，利用停炉期间更换法兰垫后恢复生产，但时间不长故障再次发生。高峰时每月有2-3次，一有泄漏就停炉维修，该现象似乎成了生产定式。企业请来原设计单位和同行兄弟单位共同观察研究，发现汽化系统管道法兰泄漏是由生产操作和设备设计等多种因素叠加导致。

2.1操作因素导致。OG系统内高压蒸汽循环系统随转炉吹炼时序，压力温度波动较大，一般情况下，每次转炉吹炼压力波动范围为1.0MPa-3.7MPa，这样工况下，剧烈的水汽循环造成管道振动大，易导致管道系统的法兰漏气，现场汽化系统法兰连接点多达几百处，尤其是高压循环系统，法兰连接面漏气概率更高。

2.2法兰垫片材质选型。每次管道泄漏时，发现转炉OG汽化系统管道法兰采用的普通金属丝法兰垫都出现冲散现象，起初攻关组成员并没有意识到法兰材质有问题，都认为法兰垫在高温高压的水汽冲击下产生这样的情况是必然结果。有兄弟单位提出内外环金属垫片在这种恶劣的生产工况下，具有更强的耐冲压和耐高温性能。

2.3管道支撑设计错误。转炉所在的厂房结构有60多米高，共分七层平台，管道转弯处和法兰连接处都用管卡牢牢地固定在地面或厂房吊架上。每次管道内水汽循环发生剧烈震动时，现场有震耳的嗡嗡声，强烈的震动被管卡束缚后直接将力量沿着管道传递到法兰连接点，再由法兰将震动的力量传递到与之相连接的下一根管道，如此导致法兰连接处承载了巨大的扭力和剪切力。

2.4法兰连接螺栓选型错误。管道震动时法兰连接点产生巨大扭力和剪切力，之前采用平头螺栓，管网维修结束后试水阶段并无漏水现象。正常生产时管道内水温上升加快，温差影响导致拧紧的法兰面出现遇热膨胀，叠加管道震动产生的扭力，法兰连接面很快出现水印，时间不长法兰垫就被强大的水压冲散。

3改进管道法兰泄漏的策略

攻关组通过查询资料和专家建议，通过不断的现场改进尝试，发现的问题都逐一得到解决。并制定相应的操作和设备管理规定，固化当前的改进成果。

3.1优化操作方法。通过现场模拟操作，发现转炉炉帽提升过快，会导致炉帽周边的波纹管内水汽温度波动较大，随之产生的管道震动也发生急剧改变，优化操作方法每次提升炉帽10cm，操作停顿3秒钟。让炉帽内的水温变化呈阶梯状下降或上升，此举杜绝了水温的急剧变化。虽然转炉操作时间延长，但转炉OG系统管道法兰不漏水，可保证转炉持续生产。

3.2改型法兰垫片和支架。普通的金属丝法兰垫难以承受高温高压的水汽冲击，攻关组采用耐温和耐高压的内外环金属垫片受到良好的效果（见图1）。牢牢固定在地面和吊架上的管道，在管道发生震动时，力量无法释放导致震动加剧。攻关组改变策略，采用阻尼支架（弹性支架）。一旦某根管道上产生震动，通过阻尼支架的同频共振，力量自然得到吸收。单体管道上产生的震动不会像接力赛传递到下一根管道。震动被吸收了，法兰承受的剪切力也随之消失。

3.3改变螺栓选型。传统的平头螺栓难以承受法兰连接面热胀冷缩带来的应力变化，将他们全部改成对穿丝杠同时加装防松螺母。从法兰面两侧同时加装备帽夹紧，为防止个别震动大的法兰面螺母出现松脱现象，在备帽螺母上划红线，做好视觉标识，便于日常点巡检时快速发现，及时紧固。

结语

连续几年出现的转炉OG系统管道法兰泄漏，通过攻关组的现场调研和逐项改进，系统日益得到完善。该钢厂通过完善生产操作方法，设备维护单位及时修订点检和维修标准，保障该系统稳定顺行，促进转炉高效生产和能源的应收尽收。

参 考 文 献

[1] 何鹏;王纯;白万胜;陈玲;陆永年;第四代转炉煤气回收OG系统[A];2007中国钢铁年会论文集[C];2007年

[2] 孙蓉琳，曹烈. "马钢第三炼钢厂1#转炉OG系统汽化冷却装置的水位控制." 中国仪器仪表 000.006（2001）：27-29.

[3]王承宽. 宝钢转炉的OG系统[J]. 炼钢，1986（02）：69-77.