浅述退火炉用无外框式辐射管底座双重密封保温装置

浅述退火炉用无外框式辐射管底座双重密封保温装置

摘要常规间接加热退火炉用辐射管底座安装后需人员进入炉内用纤维毯填塞辐射管底座与炉壳之间的缝隙，费时费力。本文提供一种自带密封结构的辐射管底座保温装置，安装就位后无需人员进入炉内，大大节约时间，提供检修人员效率。

关键词辐射管底座；保温；密封

1 概述

宝钢冷轧厂某连续退火热处理线中，在立式连退炉采用辐射管加热炉钢带。原产线中立式炉为引进设备，经过十多年的运行后，炉内耐火材料粉化严重，开始影响产品质量，而且能耗指标偏高。原辐射管加热段炉衬使用硅钙板背衬，施工破损和使用收缩大，导致炉壁散热量极大（约12.13GJ/h），内衬板使用超限整体损坏严重，且大量采用焊接凸板加剧破损，须整体更换。故冷轧厂计划停炉技改对退火炉内耐材及衬板进行更换。

对常规的耐材施工顺序而言，通常为炉内耐材施工、衬板施工，施工完毕后安装辐射管。辐射管安装就位后，人工进入退火炉内进行塞缝处理。本次技改冷轧厂给定的施工时间为38天，涉及1200平方米的耐材和不锈钢衬板的拆除与铺设，以及333套辐射管底座的拆除与重新安装。

综合考虑各方因素，结合前后施工工序，唯有节约辐射管底座回装后人员再次进入炉内塞缝这一工序存在节省时间的可能。

另外，辐射管内的烧嘴为立式退火炉提供加热钢带的热量，辐射管底座距离辐射管近，热短路效应明显，对应的炉壳温度高。由于立式退火炉中辐射管底座占的炉壳面积比重高，降低辐射管底座温度可以有效地降低炉壳散热，提高炉子整体热效率，降低能耗。

因此，需要设计一种安装后自密封的辐射管底座结构。

2 背景技术

工业炉窑是广泛应用于冶炼、化工行业的加热设备，间接加热式工业炉窑以辐射管为加热元件，辐射管设于底座上。为提高加热效率减少热量损失，底座上需设有保温装置。目前的底座保温结构为纤维毯外加不锈钢衬板包裹，或者采用纤维模块并在角部外加不锈钢框架。

3 这两种结构存在如下问题

3.1 以不锈钢制成的衬板或框架容易变形，在检修时拆卸困难，检修完成后

又难以安装。辐射管底座长期在炉内高温环境下工作，使得包裹在辐射管底座外侧的钢结构长期暴露在高温中。使用一段时间后，钢结构会发生变形。将辐射管底座拆除离线检修后，由于钢结构变形，辐射管再次回装困难，无法再原樣恢复。

3.2 密封不严密，由于炉墙内衬板和保温箱衬板之间的缝隙是直通缝，依靠在直通缝里面填塞纤维毯密封不可靠。炉内的高温烟气会之间辐射到外侧炉壳上，使得辐射管底座周边温度升高。

3.3 安装不便，安装时需要人员进入到炉内用纤维毯塞缝，费时费力，工作效率低。冷轧立式连续退火炉高度达30米，两次均布置有辐射管加热烧嘴。人工塞缝时，需要将人员从炉子顶部吊入炉膛内，逐一处理。内部工作环境差。另外，人工塞入的纤维毯为碎纤维，无法填塞密实，而且加热收缩后纤维毯会掉入炉内。若纤维内的渣球粘到带钢上，会影响带钢质量。

辐射管为加热钢带提供热源，辐射管周边为炉壳散热的重灾区。改造前测量辐射管底座及周边温度，主要检测辐射管底座、辐射管底座外侧以及辐射管底座保温箱外包衬板外侧三个部分，检测结果如表1所示。

根据检测数据，操作侧辐射管周边的平均温度为178.4℃，传动侧辐射管周边的平均温度为186.6℃。辐射管底座外侧（测点3位置）的温度平均温度192.5℃，底座（测点2位置）的平均温度187.6℃，底座外侧的温度高于底座位置，由此可见，辐射管周边的散热损失主要在保温箱周边包裹的不锈钢衬板处。

机组加热段辐射管位置的炉温高，辐射管数量多，辐射管所占面积为整体面积的37.5%，而辐射管周边热短路点的散热量高达总散热量的43.83%。由此可见，辐射管周边的热短路点是造成炉壳温度过高的主要原因，可从以下几个方面进行改善：

（1）辐射管底座保温的形式为耐材层铺、外加不锈钢板保护的箱式结构，辐射管底座安装板热短路点有上下辐射管、一个辐射管托架、四周的不锈钢保护箱，热短路密集、温度相对比较高；若减少热短路项，比如取消底座上的辐射管托架、取消保护箱的不锈钢结构，可大幅减少辐射管底座上的热量损失；

（2）保温箱与炉体耐材之间设计上均为直通缝，且炉体开孔处有不锈钢护圈，使得炉体开孔周边导热条件好，温度高。设计上可取消保温箱与炉体之间的直通缝，比如采用台阶密封及锥形密封的方式，可以消除直通缝，有效降低直通缝边炉壳外表面温度。

4 改进后辐射管底座保温结构

为了克服现有技术的缺陷，提供一种的便于装拆、密封严密、保温性好的保温装置，设计出了一种无外金属外框式辐射管底座双重密封保温装置。

如上图所示，炉墙1上开有通孔11，内衬板2覆盖在炉墙1和通孔11的内

壁上，且内衬板2用锚固钉3固定在炉墙1上，底座4的一端插在通孔11内，且底座1用锚固钉3固定在通孔11内，通孔11为台阶孔，所述台阶孔共有两级，第一级孔为圆台形孔，第一级孔中孔径较小的开口开于炉墙1内壁上，第二级孔为圆柱形孔，第一级孔中孔径较大的孔的孔径小于第二级孔的孔径，第一级孔中孔径较大的开口和第二级孔一端的开口之间为台阶孔的肩部，第二级孔另一端的开口开于炉墙1外壁上，层铺纤维毯51铺设在底座4的内侧，层铺纤维毯51铺设后的外缘轮廓形成阶梯轴，所述阶梯轴和通孔11的阶梯孔互相匹配，层铺纤维毯51的内侧覆盖内衬纤维毯52，层铺纤维毯51、内衬纤维毯52和底座4之间用锚固钉3固定，底座4内侧的一端插在通孔11内。

通孔11中第一级孔的孔壁和中心轴的夹角为5°。

层铺纤维毯51选用陶瓷纤维毯。内衬纤维毯52选用多晶氧化铝纤维毯。

将底座4的内侧，即由层铺纤维毯51形成的阶梯轴外缘的一端插在通孔11内，且使层铺纤维毯51和内衬板2之间紧密贴实，再将底座4用锚固钉3固定在通孔11内，同时也将层铺纤维毯51、内衬纤维毯52和底座4之间连接成整体，辐射管固定在底座4上。底座4在插入通孔11时，内衬纤维毯52和内衬板2挤压形成一次密封，内衬板2的台阶和层铺纤维毯51之间形成二次密封。

由于仅在炉内衬包裹多晶纤维毯，多晶纤维毯用量省；避免了金属外框高温形变的问题；具有双重密封结构，密封性好；结构简单，安装方便，安装时不需要人员进入炉内操作。

5 使用效果

由于使用新的底座结构，辐射管底座安装时仅需要安装人员在炉外操作，辐射管底座安装完成即可。不需要人员进入炉内塞缝处理，大大节约了施工时间。使得改造项目在38天内顺利完成，确保机组顺利投产。

另外，由于采用双重密封结构，取消了直通缝，投产后原直通缝处的炉壳温度大幅降低。

6 结束语

6.1 常规辐射管底座保温的形式为耐材层铺、外加不锈钢板保护的箱式结构，以不锈钢制成的衬板或框架容易变形，在检修时拆卸困难，检修完成后又难以安装。而且常规辐射管底座密封不严密，由于炉墙内衬板和保温箱衬板之间的缝隙是直通缝，依靠在直通缝里面填塞纤维毯密封不可靠。安装不便，安装时需要人员进入到炉内用纤维毯塞缝，费时费力，工作效率低。

6.2 由于仅在保温底座的工作面上包裹多晶纤维毯，多晶纤维毯用量省；底座取消了金属外壳，避免了金属外框高温形变的问题；具有双重密封结构，密封性好；结构简单，安装方便，安装时不需要人员进入炉内操作。