3.4 高炉送风管路

3.4.2 送风支管
一. 作用： 将热风围管送来的热风通过风口 送入高炉炉缸，并且通过它向高炉喷 吹煤粉。
二. 要求：
①送风支管密封性好；
②压损小；
③热量损失小；
④有自动调节位移的功能。
三. 结构：
由送风支管本体、张紧装置、 附件等组成。 宝钢送风支管结构 图：
宝钢送风支管结构
1. 送风支管本体： 由A－l管（鹅颈管）、A－2管（流量 测定管）、伸缩管、异径管（锥形管）、 弯管、直吹管等组成。 （1）A－1管是连接热风围管的支撑管， 由钢板焊成，内砌耐火砖。 （2）A－2管也由钢板焊成，接在A－1管 下面，内侧用不定形耐火材料浇注成文杜 里氏管结构，用来测定送风量。
风口平台宽敞，炉前操作方便， 有利于大修时高炉容积的扩大。
四. 自立式 ——小型高炉多用
1. 特点： 不设任何支柱，全部荷载均由炉壳承受， 并传递到基础上。 2. 优点：
钢材消耗少，结构简单，炉前宽敞。
3. 注意： 设计时应尽量减少炉壳转折点；高炉生产 过程中应加强炉壳冷却；高炉大修时炉顶设备 需要另设支架。
3.6 高炉基础
一. 作用：
将高炉全部荷载均匀地传递到地 基。 二. 组成：
由埋在地下的基座部分和地面上 的基墩部分组成，见图：
高炉基础
1－冷却壁；2－水冷管；3－耐火砖；4－炉底砖；5－耐热混凝土基墩；6－钢筋混凝土基座
三. 高炉基础的负荷
1. 静负荷：
2. 动负荷：
3. 热应力的作用 ：
三. 炉壳厚度
可由下式计算：
kD
式中：
——计算部位炉壳厚度，mm；
D——计算部位炉壳外弦带直径（对 圆锥壳体采用大端直径），m； k ——系数，mm/m；与弦带位置有 关（见下页图），其值见下表。
高炉各弦带k的取值
炉顶封板与 炉喉 当 50° ＜55° ＜β β ＞55° 4.0 3.6 2.0 2.2 2.7 3.0
一. 炉缸支柱： 1. 作用： 用来承担经炉腰支圈传递下来的全部荷载。 2. 数目： 支柱的数目常为风口数目的一半或三分之 一，均匀地分布在炉缸周围。 支柱向外倾斜6º 左右，以使炉缸周围宽敞。
二. 炉身支柱
1. 作用：
支承炉顶框架及炉顶平台上的荷 载、炉身部分的平台走梯、给排水管 道等。
一般为 6 根，下端应与炉缸支柱 相对应。
（6）合理设置走梯、过桥和平台 。
3.5.1. 高炉本体钢结构
高炉本体钢结构 a－炉缸支柱式；b－炉缸、炉身支柱式；c－炉体框架式；d－自立式
一. 炉缸支柱式——曾用于中小型高炉 1. 特点： 炉顶荷载及炉身荷载由炉身外壳通过炉缸 支柱传到基础上。 2. 优点：
节省钢材。
3. 缺点：
风口平台拥挤，炉前操作不方便。
3.5 高炉钢结构
一. 设计高炉钢结构考虑的因素：
（1）考虑到各种设备安装、检修、更换的可行性，要 考虑到大型设备的运进运出，吊上吊下，临时停放等 可能性 ； （2）具有耐高温高压、耐磨和可靠的密封性； （3）应留有足够的净空尺寸，并且要考虑到安装偏差 和受力变形等因素 ； （4）对于支撑构件，要认真分析荷载条件，做强度计 算； （5）避免积尘积水；
3.送风支管附件：
包括托座、起吊链钩、观察孔等。
（1）托座固定在炉壳上，用来固定中部 拉杆。
（2）起吊链钩用于更换风口时使弯管和 直吹管成振摆状运动，便于更换风口。 （3）观察孔用来观察风口区燃烧情况。
3.4.3 直吹管
直吹管是高炉送风支管的一部分， 尾部与弯管相连，端头与风口紧密相连。 1. 组成：
3.5.2 炉 壳
一. 作用：
①固定冷却设备；
②保证高炉砌砖的牢固性；
③承受炉内压力和起到炉体密封作用。 ④有的要承受炉顶荷载和起到冷却内衬 作用（外部喷水冷却时）。
二. 设计时注意的问题：
①炉壳折点和开孔应避开在同一个截面；
②炉缸下部折点应在铁口框以下100mm 以上； ③炉腹折点应在风口大套法兰边缘以上 大于100mm处； ④炉壳开口处需补焊加强板。
二. 风口中套 风口中套前端内孔的锥面与风口小 套的外锥面配合，上端的外锥面与大套 配合。
1. 作用： 支承风口小套。 2. 材质： 用铸造紫铜制作，用冷却水进行冷却。
三. 风口大套
风口大套由铸铁铸成，内部铸有蛇 形管，通水冷却。 其前端锥面与风口中套上端锥面配 合，上端通过风口法兰与炉体装配连接 在一起。 风口大套的作用是支承风口中套与 小套，并将其与高炉炉体相连成为一体。
3.4.4风口装置 风口（小套）与风口中套、风口大 套装配在一起，加上冷却水管等其它部件， 形成高炉的风口装置。 结构示意图见图。
风口装置结构示意图 1－风口中套冷水管；2－风口大套密封罩；3－炉壳；4－抽气孔；5－风口大套； 6－灌泥浆孔；7－风口小套冷水管；8－风口小套；9－风口小套压紧装置； 10－灌泥浆孔；11－风口法兰；12－风口中套压紧装置；13－风口中套
（3）伸缩管的作用是调节热风围管和炉 体因热膨胀引起的相对位移，法兰连接， 内有不定形耐火材料浇注的内衬；
（4）异径管用来连接不同直径的管道， 用以安装张紧装置。
（5）弯管的作用是转变送风支管方向和 连接直吹管，设有观察孔和下部拉杆。
2. 张紧装置： （1）作用： 稳定和紧固送风支管，并使直吹管 紧压在风口小套上。 （2）组成： 包括吊杆、拉杆、松紧法兰螺栓等。
由端头、管体、喷吹管、尾部法兰 和端头水冷管路五部分组成。见图
直吹管结构图 1－端头；2－管体；3－喷吹管；4－冷却水管；5－法兰
2. 直吹管的主要技术要求： （1）要求直吹管端头与风口相接触的球 面上不准有缺陷和焊补。 （2）必须按设计要求进行水压和气密性 试验。 （3）要求喷吹管中心线与直吹管管体中 心线的夹角符合设计要求，一般夹角为 12°～14°左右。
高炉炉身 高炉炉身下弦带 风口带到炉腹上折点 炉缸及炉底
高炉炉体各弦带分界示意图 炉身下弦带高度一般不超过炉身高度的1/4～1/3.5。
我国某些高炉炉壳厚度（mm）
高炉容积，m3 高炉结构型式 100 炉缸 支柱 14 14 14 14 16 8 14 8 255 自立 式 16 16 16 16 － 14 14 12 620 炉缸 支柱 25 25 22 22 30 18 25 18 620 自立式 1000 炉体 框架 28/32 32 28 28 － 25 25 20 1513 炉缸 支柱 36 32 30 30 36 30 36 24 2025 炉体 框架 36 36 32 30 － 28 32 24 4063 炉体 框架 65， 铁口区 90 90 60 60 － 炉身由下至 上依次为 55，50，40， 18 32，40
Q——气体实际状态下的体积流量，m3/s；
v ——气体实际状态下的流速，m/s。一般 为25～35m/s 。
我国部分高炉热风围管直径表
高炉容积，m3 总管与围管内径，mm 4063 2100 2580 1676 1513 1522 1000 1200 620 850 255 800 100 500
3.4 高炉送风管路
3.4.1热风总管与围管
1. 作用： （1）热风总管：输送热风 （2）热风围管：将热风总管送来的热 风均匀地分配到各送风支管中。 2. 材质： 均由钢板焊成，管中有耐火材料 筑成的内衬。
3. 直径的确定： 热风总管与热风围管的直径相同， 由下式计算：
4Q d v
式中： d ——热风总管或热风围管内径，m；
一. 风口 又称风口小套或风口三套，是送风 管路最前端的一个部件，用紫铜或青铜 制造，空腔式结构，内通水冷却。 1. 安装： 成一定角度探出炉壁。 2. 风口的损坏原因： （l）熔损； （2）开裂 ； （3）磨损。
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3. 延长风口使用寿命的措施：
（1）提高紫铜纯度，以提高风口的导 热性能； （2）改进风口结构，增强风口冷却效 果； （3）对风口前端进行表面处理，
4. 应用：目前小高炉多用这种结构。
二. 炉缸、炉身支柱式——五、六十年代大型高炉 1. 特点： ①炉顶装料设备和煤气导出管、上升管等的重 量经过炉身传递到炉腰托圈； ②炉顶框架、大小钟荷载则通过炉身支柱传递 到炉腰托圈； ③传递到炉腰托圈的重量再通过炉缸支柱传递 到基础上。
2. 优点：
降低了炉壳负荷，安全可靠。
三. 炉腰支圈 1. 作用： 将其承托的上部均布荷载（砌砖 重量及压力等）变成几个集中载荷传 给炉缸支柱，同时也起着密封作用。 与上下炉壳连接处，两侧都用角 钢加固，在外侧边缘也用角钢加固， 以加强其刚性。
炉腰支圈
四. 支柱座圈 为了使支柱作用于炉基上的力比较 均匀，在每根支柱下面都有用铸铁或型 钢做成的单片垫板，并且彼此用拉杆或 整环连接起来 。
3. 缺点：
耗费钢材较多、投资高。
三. 炉体框架式——大型高炉多用
1. 特点： ①由四根支柱连结成一个大框架； ②框架本身是一个与高炉本体不相连接的独 立结构。 ③框架下部固定在高炉基础上，顶端支撑在 炉顶平台上。 ④因此除装料设备重量经炉壳传给基础外， 其余所有重量均由大框架直接传给基础。
2. 优点：
炉底 风口区 高炉炉 壳 厚度， mm 炉腹 炉腰 托圈 炉身下部 炉顶及炉喉 炉身其它部位
28 28 28 22 － 20 25
3.5.3 炉体框架
炉体框架由四根支柱组成，上至 炉顶平台，下至高炉基础，与高炉中 心成对称布置，保证支柱与热风围管 有250mm间距。
3.5.4 炉缸炉身支柱、炉腰支圈和支柱座圈
P ——包括基础质量在内的总荷载，t； K ——小于1的安全系数，取值视土质而定； S允 ——地基土质允许的承压能力，t/m2。一般 建在>2.0kg/cm2的土质上 。
作 业
在上次炉型设计的基础上做高炉 设计。包括炉衬设计（材质选择、炉 衬厚度）、冷却设备设计、炉壳厚度 及炉壳与冷却设备、冷却设备与炉衬 之间缝隙大小、填料成分。
四. 对高炉基础的要求
①高炉基础应把高炉全部荷载均匀 地传给地基，不允许发生沉陷和不 均匀的沉陷。
②具有一定的耐热能力。
五. 基墩：
基墩断面为圆形，直径与炉底相同， 高度一般为2.5～3.0m 。
六. 基座： 基座直径与荷载和地基土质有关，基 座底表面积可按下式计算：
A P
式中：
KS允
A ——基座底表面积，m2；