摘　要：纯氧炉余热回收系统在运行时，夹套汽包产生的蒸汽经过余热回收器过热段和高温煤气换热之后，温度明显升高，造成进入缓冲罐的蒸汽温度超出了合理的范围，从而给炉况稳定和工艺参数控制带来不良的影响。为了解决上述问题，本文根据现场工艺条件，在余热回收器过热段出口到缓冲罐之间的蒸汽管道上设置减温系统。减温水取水点、管道布置、喷头选型、阀门配置等设计要点都作了阐述，并且就减温系统的控制逻辑和运行维护要求展开了论述。经由研究得知，此减温系统能够精确地对过热蒸汽实施降温，使得缓冲罐内温度处在一个相对稳定的范围之内，进而保障纯氧炉安全、稳定地运行。

关键词：纯氧炉；余热回收；蒸汽减温；过热蒸汽；温度控制

引言

纯氧炉属于冶金、化工等行业的关键热工设备，它在冷却炉体的时候，会把饱和蒸汽带到夹套汽包中，从而达到回收余热的目的。在实际生产中，夹套汽包产生的蒸汽首先经过余热回收器的过热段，和温度约为 400^∘C 的高温煤气进行换热，蒸汽温度由原来的约 200^∘C 升高到约 300^∘C 左右，然后进入缓冲罐进行储存和分配。但是过热蒸汽和缓冲罐内原来的低压蒸汽混合后，使罐内蒸汽温度升高到 260^∘C 左右[1]。

1 蒸汽减温系统的技术方案设计

1.1减温水的来源与取水点选择

减温系统的主要作用就是向过热蒸汽中加入适量的水，利用水的汽化潜热吸收蒸汽的显热，使蒸汽温度下降。减温水水质、水量的稳定对减温效果及系统长期运行有影响。根据现场条件，减温水取水点应设在夹套汽包加水总管上。该处水源为锅炉给水，水质符合蒸汽品质要求，压力比较稳定，可以满足喷射雾化的要求。具体方案是：从夹套汽包的加水总管上引出一条直径为Φ32 的管道，作为减温水的供水支路。该支路管道尽量短，减少沿程阻力损失，不与其它用水设备争水。取水点处的管道材质要和原系统相适应，一般用20无缝钢管或者304不锈钢管，以适应高温高压环境[2]。

1.2减温管道布置与喷头选型

减温水从取水点引出后，要送到余热回收器过热段出口总管处。因此应该把 $\$ 32$ 减温水管和余热回收器过热段的出口总管可靠地连接起来。连接位置的选择要遵循如下原则，喷水点应设在蒸汽管道顺流方向上，且距过热器出口有一定的距离，保证水和蒸汽有足够大的混合空间。一般在蒸汽管道直管段上装设减温喷头，喷头应选用雾化性能好的机械雾化或蒸汽雾化喷嘴，使进入蒸汽中的水能很快地分散成细小的液滴，均匀地分布在蒸汽中，避免局部过冷或者水滴夹带。喷头的选用要按照蒸汽流量、压力和降温要求来计算。

1.3阀门配置与系统控制要求

为了方便对减温水管路进行控制和检修，在减温水管的两端各装一个DN25规格的阀门。一般在取水点处装设一个截止阀做为检修隔离阀，在靠近蒸汽总管的地方装设一个调节阀或者电动阀来控制减温水的流量。调节阀要具有良好的线性调节特性，可以按照蒸汽温度反馈信号的变化及时调节开度。另外为了保证安全，在减温水管路上还要装设过滤器，防止杂质堵塞喷头，可以装设止回阀防止蒸汽倒灌入给水系统。缓冲罐入口蒸汽管道上装有高精度的温度变送器，把信号输入控制系统。系统设定目标温度值为 200^∘C ，当实测温度大于设定值时，调节阀开度增大，增加减温水喷入量；当实测温度小于设定值时，调节阀开度减小或者关闭。采用PID闭环调节的方式，使蒸汽温度准确稳定的控制在一定的范围内。

2 减温系统的运行管理与优化

2.1投运前的检查与调试

减温系统安装完毕后，必须经过全面检查、调试合格后才能投入运行。检查内容有三个部分，分别是管路压力试验，所有焊接接头及法兰连接处不得有漏气现象；阀门开关灵活度测试，调节阀的动作和控制系统的命令应一致；喷头雾化效果的静态测试，在低压情况下通水观察雾化形状。调试阶段要采取手动控制的方式，慢慢增大减温水量，观察蒸汽温度改变的趋势，检验温度传感器和调节阀的响应情况。手动调节稳定后，再切换到自动控制模式，整定PID参数，使系统可以迅速地对温度偏差作出反应，但是不会产生大的振荡。调试时要做好详细的记录，包括蒸汽的初始温度、减温水的流量、最后的蒸汽温度等，为以后的运行提供参考。

2.2日常运行监控与维护要点

正常生产时操作人员要经常检查减温系统的主要参数，即缓冲罐入口蒸汽温度、减温水流量、调节阀开度和蒸汽压力等。正常情况下蒸汽温度应该在设定值 ±5^∘C 内。当出现温度波动异常或者调节阀长时间处于全开或者全闭状态的时候，就说明存在喷头堵塞、取水点压力不够或者蒸汽负荷突然变化等状况。喷头堵塞最常见，是给水中有微小的颗粒或者管道腐蚀产物所造成的。所以要定期清洗过滤器，按运行时间更换或者清洗喷头。另外还要定期对阀门的密封性进行检查，防止内漏造成减温水在不需要的时候仍然进入蒸汽管道。冬季寒冷地区减温水管道要设保温伴热，防止冻坏。

2.3系统优化与节能潜力

减温系统投入使用之后，不但可以解决蒸汽温度过高问题，而且能产生一定的节能效果。用准确的蒸汽温度来控制，防止由于温度过高造成热量的浪费。过热蒸汽在降温过程中释放出的显热被减温水吸收，变成汽化潜热，实际上并没有损失能量，只是把高品位热能转化成了适合下游用汽设备的品位。另外稳定的蒸汽温度减小了缓冲罐的散热损失，使整个余热回收系统热效率得到提高。从长远来说，本系统给纯氧炉的精细操作提供强有力的保障，使操作人员可以有足够的时间去处理煤气温度的变化、负荷的变化等非计划停炉。

结论

纯氧炉余热回收系统中，夹套汽包产生饱和蒸汽后通过热器与高温煤气换热，温度升到 300^∘C 左右，进入缓冲罐之后，缓冲罐内蒸汽温度达到 260^∘C ，对炉况稳定和工艺控制造成影响。为了解决上述问题，本文提出了一种现场使用的蒸汽减温系统方案，从夹套汽包加水总管取水，增加 Φ32 减温水管路，在蒸汽管道一侧加装减温喷头，在管路两端加装DN25阀门。该系统用喷入减温水的方式，使过热蒸汽中的水分汽化时吸收蒸汽的显热，从而达到调节蒸汽温度的目的。

参考文献

[1]张明，殷黎丽，杨彬.回转炉的炉衬，造渣材料与炉壁散热计算[J].现代铸铁，2026，46（1）：59-64.

[2]杨雨培.温度和停留时间对燃烧排放的废气中 N₂O 还原率的影响[J].当代化工，2025，54（12）：2844-2848.