浅谈高炉送风装置膨胀节

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民营 科技２ ０ １ ３ 年第２ 期
浅谈 高方管业有限公 司， 河北 秦皇 岛 ０ ６ ６ ０ ０ ４ ）
摘 要： 在 冶金行业的高炉炼铁过程 中高炉送风装置 中的膨胀节具有重要 的意义 ， 现对新型高炉送风装置 中的膨胀 节做 了分析 。 关键词 ： 高炉送风装 置； 膨胀节 ； 结构设计
胀节隔热材料 的施工工艺和隔热材料满足不了炼 铁高炉的工艺技 高炉炼铁是在高温下进行的，随着现代冶炼技术的不断提高 ， 术要求 。 及对热能有效利用 的要求越来越高 ， 高炉也越建越大 ， 对 于有热补 ３ ． ２ 提高使用寿命 。专用于炼铁高炉进风装置膨胀节采用新 型高 偿功能的补偿器 的选用也成为高炉建设和生产 中越来越重要 的一 性 能复合浇筑隔热材料施工工艺和隔热方法 ， 在不改变现有膨胀节 个手段和必要的措施。 高炉生产是铁矿石（ 原矿 、 烧结矿 、 球 团矿 ） 经 结构设计的前提下 ， 通过采用陶瓷耐磨层和轻质浇注料复合 型隔热 燃烧 焦碳发生还原反应产生生铁（ ９ ４ ％Ｆ ｅ ； ３ ． ５ ％Ｃ ； Ｓ ｉ ； Ｐ ； Ｓ等 ） 从高炉 施工工艺 ， 以提高送风装置膨胀节 的使用性能 ， 延长其使用寿命 。 结构 讲 ，它 是个压 力容器 。小 高炉 ０ ． １ ５ ～ ０ ． ２ ５ Ｍ Ｐ ａ ；大高 炉 ０ － ３ ～ ３ － ３ 老生产工艺的不足。 目前 国内高炉普遍存在着漏风 、 发红 、 外 ０ ． ６ ＭＰ ａ 。高炉冶炼需要加入原料和焦碳 ， 这就引入 了均 、 排压系统 。 表温度高 、 使用寿命短 、 因漏风造成热能损失过大等诸多弊病 ， 难以 般高炉炉顶都设有物料钟（ 钟是贮放原料 、 焦碳的容器 ， 兼有布料 满足高炉冶炼对送风装置的使用要求 。 用于高炉送风装置膨胀节的 其隔热材料浇筑工艺 功能 ） 。 装料前需要排压 ， （ 保证钟 内压力与大气环境一致） 一般排往 隔热材料是采用高铝质耐火材料进行隔热的。
致） 此时注人一般为惰性气体 ， 也有注入煤气或空气 的， 均压系统补 ３ ０ ｍｍ， 浇筑后 的隔热材料壁层极薄 、 极易焚化 、 脱落 ， 膨胀节外壁温 偿器波纹管材质因视气体介质而定 。 度高 、 漏风 、 使用寿命短等严重缺 陷， 严重制约着炼铁高炉系统连续 ２ 热风炉工作特性 作业 。除在于隔热材料本身外 ， 其隔热材料工艺施工和工艺方法存 高炉冶炼主要辅助设备是热 风炉 ， 热风炉工作特性 ： 经过预热 在诸多不足。 的煤气和空气在燃烧 室内燃烧 ， 产生的热量 随废气进入贮能室内的 ３ ． ４ 新工艺简介。专用于炼铁高炉进风装置膨胀 节在不改 变膨胀 网状格子砖（ 有些还在格子砖中加入等径 的刚玉球 ， 以增加换热表 节设计结构 的前提下 ， 用 陶瓷耐磨层代替 四氟 乙烯板材模套 。陶瓷 面积 ） ， 随着不断燃 烧 ， 热量随废气不断加热格子砖 ， 废气排 出热 风 耐磨层是事前设计好的，其内径尺寸与膨胀节工作 内径尺寸相等。 炉随着烟气管道进入热交换器 （ 预热煤气 、 助燃空气 ） 再顺着烟道排 陶瓷耐磨层厚度 ２ － ３ ｍｍ， 具有热震性能和稳定性好 、 抗侵蚀和耐 冲 寺 Ｊ 点 。膨胀节浇筑隔热材料 时， 在膨胀节内采用专业工艺 出， 当炉顶温度达到一定时 （ １ ２ ５ ０ — １ ４ ０ ０ ￣ Ｃ） 或热风炉烟气 出口达 到 刷性强等牛 然后对其空腔 ３ ５ ０ ￣ Ｃ 时， 关闭烟气 阀， 切断煤气 ， 助燃空气 阀。 同时打开冷风阀和热 工装将 事前预制的陶瓷耐磨层 固定在膨胀节空腔 内， 风 阀， 将高压冷风送入贮能室。 （ 一般热风炉的冷风管进 口与烟气管 内完成高性能隔热材料（ 轻质浇注料 。具有低线变 、 超保温 、 低导热 的浇筑 、 震捣 、 固化 、 稳定工作。 形成了复合型高性能隔热 出口平齐 ） 。 冷风经过加热后的高温格子砖而成为热风 ， 反 向压出热 物理 性能） 使用 风炉进入热风支管＝ ＞ 热风总管： ＞ 热风围管＝ ＞ 送风支管＝ ＞ 进入高炉 材料浇筑的施工工艺方法 。专用于炼铁高炉进风装置膨胀节 ， 内。送风开始时的炉顶温度一般要大于送风温度 ２ ０ ０ ￣ Ｃ， 结束时为 寿命提高 ６ ０ ％。成为送风装置膨胀节新的结构设计 。 适 用于炼铁高炉送风装 置中全 部需要 隔热 的结构件隔热材料 大于 ５ ０ ℃。一般一个热风炉能维持送风 １ 小 时左 右 ， 一个高炉有 专用 于炼铁高炉进风装置膨胀节的技术亮 三～ 四个热风炉配套 ， 几个热风炉交替加热送风 ， 保持了对高炉输送 的工艺设计 和工艺施工 。 热风 的连续性 ， 而热风炉有内燃式和外燃式之分 。内燃式是指燃烧 点 ： 采用陶瓷耐磨层代替 四氟乙烯板材模套 。 室与贮能室建在一个 容器里的结构 ， 而外燃式是燃烧室和贮能室分 陶瓷耐磨层厚度 ２ － ３ ｍ ｍ， 具有热震性能和稳定性好 、 抗侵蚀和 别建在两个 容器里的结构 ， 其通过烘顶联络管将两部分相连 。对于 耐冲刷性强等特点 。 提高了膨胀节的隔热 、 保温效果 。 陶瓷耐磨层具 在１ ３ ５ ０ ￣ Ｃ 热风吹扫 、 冲刷下不断裂。保 证 外燃室热风炉有烘顶联络管用补偿器设置 。 这类补偿器的使用要求 有高密度和抗热震性能 ， 很高 ， 通径 比较大 ， 介质温度高且有腐蚀性 ， 压力大 ； 介质会 产生结 了膨胀节高温条件下不产生裂纹和漏风等缺陷。 从而提高膨胀节使 露， 有一定 的横向位移要求 ， 且交变应力较大（ 介质压力变化 引起 ） 。 用寿命 。 陶瓷耐磨层与浇筑 的商 陛能隔热材料 （ 轻质浇注料 。 具有低 所 以该补偿器 的波纹管应采用 ３ １ ６ Ｌ材 料且成型后需进行 固溶处 线变 、 超保温 、 低导热物理 ｌ 生 能） ， 形成复合型隔热层 。 理， 并酸洗钝化， 应装有加强环 。补偿器要有排结露水装置 ， 通常采 用 自由复式型式（ 因为燃烧室与贮能室两炉体较高 ， 顶部有圈梁加
一
烟道 ， 也有的直接放散 ， 所以排压系统 选用 补偿器波纹管材质需用 施 工方法是 ，在膨胀节工作面内壁设置一种聚 四氟乙烯板 材模套 ， ３ １ ６ Ｌ 。 因为高炉内部产生的气体是高炉煤气 （ ２ ２ ％Ｃ Ｏ； ２ １ ％Ｃ Ｏ ２ ； ５ ０ ％ 经与膨胀节结构 固定后 ， 在其相对空腔 内完成 隔热材料的浇筑 。由 Ｎ ： 还有些其它气体 ） 。装完料需要均压（ 让钟 内压力与炉 内压力一 于膨胀节结构空间窄小 ， 特别是波纹管部位浇筑隔热材料厚 度仅有
前 言
偿和连接密封的作用 ， 因此成为工作条件较恶劣的关键部件 。具有
热胀冷缩是 自然界存在的一种普遍现象 ， 是避免不了的。特别 风温高 、 风压大 、 流速高 、 隔热材料因结构尺寸的限制 ， 最薄处厚度 是钢铁材料这个特性尤为明显。而对于钢铁结构的管道（ 内有压力 只有 ３ ０ ｍ ｍ左右 。因此 ， 要求膨胀节具有耐高温 、 耐冲刷 、 导热系数 介质 的） 这种管路结构的热胀冷缩就是 由补偿器来实现 的。管道或 小 、 抗热振能力强等特点。 目前 ， 仅 国内就有几千座高炉 ， 送风装 置 设备 由于外界温差变化或 由于其 内部介质温度变化都会造成管道 或设备的热变形 ， 这时安装在管道或设备上 的补偿器就会进行热补 偿， 这就是补偿器 的基本功能。 １ 高炉炼铁的简单原理 膨胀节普遍存在隔热材料高温区域及易焚化 、 脱落 ， 使用 寿命短 、 波 纹管膨胀节外壁温度 高 、 漏风等严重缺陷 ， 严重制约着炼铁高炉系 统连续作业 ， 致使炼铁高炉休 风率居高不下 。其主要就在于现有膨