基本介紹
- 中文名：高爐熱風管道
- 外文名：Blast furnace hot air duct
- 地位：世界範圍內套用最廣泛的煉鐵方式
- 管道包括：熱風支管、熱風主管等
- 內襯結構：耐火噴塗層、耐火纖維等
- 所屬學科：能源利用
簡介,作用,內襯結構,管道常見問題,關鍵技術,穩定輸送,結構問題,管道內襯,設計要求,
簡介
高爐煉鐵是目前世界範圍內套用最廣泛的煉鐵方式，通常每座高爐都要匹配三到四座熱風爐，熱風爐的作用是為高爐冶煉儲存和提供熱風，高爐和熱風爐之間由熱風管道相連線。高爐熱風管道包括：熱風支管、熱風主管、混風室或豎管、熱風圍管、送風支管等部分組成。
作用
熱風管道的作用是將熱風從熱風爐輸送和分配到高爐的各個風口裝置。從熱風爐出來的熱風（1000℃～1280℃）先經過與每座熱風爐相連線的熱風支管匯入熱風主管，再通過混風室或豎管進入環在高爐本體外的熱風圍管，在熱風圍管內熱風將分配到高爐周圍的送風支管裝置進入高爐風口。
內襯結構
熱風管道的內襯結構，通常採用耐火噴塗層+耐火纖維+輕質隔熱耐火磚+工作層韌性莫來石磚，送風支管採用澆注料進行澆注。管道工作層韌性莫來石磚一般採用環縫砌築，也有個別採用錯縫砌築方式。熱風管道上各個部位（熱風支管、熱風主管、混風室或豎管、熱風圍管、送風支管和人孔）連線的三岔口或聯絡口多採用組合磚結構。
管道常見問題
熱風管道受管道內高壓氣流對管道壁薄弱部位沖刷及管道受力不合理將導致出現管道燒紅和漏風現象的出現，嚴重時會出現熱風管道燒穿等大事故。針對管道出現的一系列問題通過對管道以及氣體進行流場分析，找出高溫高壓的空氣對管道的影響，尤其是應力的影響，從而確定管道薄弱部位，對其結構最佳化和內襯進行改進；其次進行管道的結構最佳化，主要是根據管道支座和波紋管的設計要求來對管道的整體結構進行設計，包括管道支座的布置，波紋管的選擇以及內襯的改造；最後利用工程軟體對管道進行熱應力分析，驗證研究的可行性並確定技術改造方案。
關鍵技術
穩定輸送
熱風爐作為煉鐵重要的輔助設備，其能力的提高能夠給高爐冶煉帶來良好的經濟效益。高風溫熱風爐在國內發展迅速，隨著冶金技術裝備的提升，以及良好的操作水平，高爐已具備接受高風溫的條件。目前所建的熱風爐均已採用雙預熱系統，新型陶瓷燃燒器，高性能格子磚等技術，隨著煤氣含塵量大大減小，基本上可以實現1200℃以上風溫。風溫提高以後，高溫熱風的穩定輸送成為高爐接受高風溫的制約環節。
結構問題
熱風爐各孔口在多種工況的惡劣條件下工作，耐火材料要承受高溫、高壓的作用，還要承受氣流收縮、擴張、轉向運動所產生的衝擊和震動作用。目前新建的頂燃式熱風爐多採用一列式布置：
（1）熱風支管補償器改為複式波紋補償器，設定在熱風出口和熱風閥之間，以承受橫向位移。
（2）在每座熱風爐的熱風支管兩側的主管上各安裝一個波紋管補償器，在熱風支管與主管中心線的交點處設定固定支座。這種設計消除了熱風主管端頭盲板力對熱風支管的影響，但燃燒期熱風爐爐殼膨脹對支管向外擠壓，送風期支管拉桿在三岔口盲板力作用下伸長，對管道固定點的作用力，仍會影響到該處的管殼，並且這種作用隨著燃燒、送風周期性變化。根據實際溫度、壓力、固定點計算得出，三岔口鋼殼變形量最大點出現在相貫線的上下兩個交點處。
管道內襯
管道內襯結構採用兩種方式：
（1）在主支管、主管與圍管三通部位採用變徑的方式來處理結構問題。 保持外徑不變，設定變徑磚來適當減小支管內徑，增強組合磚內環穩定性，改善外環的受力。 主管與圍管三通部位可選擇較大的圍管直徑相貫穿， 既可以增強穩定性對圍管風量分配也起到一定作用。
（2）設計三岔口時要考慮管道變形以及頂磚不穩定所產生的問題，在管道相貫部位採用組合磚+澆注料的結構。下部以組合磚為基礎，上部 120°範圍採用澆注料整體澆築，加強上部耐材的整體性和抗壓性，改善因管殼變形帶來的破壞， 並設定合理的膨脹縫來消除因不同材料受熱變化帶來的不利影響。
設計要求
（1）隨著風溫的升高，送風管路系統成為制約高爐接受高風溫的薄弱環節， 必須採取合理的系統設計，以適應高風溫的要求。
（2）熱風管道三岔口是整個送風系統的薄弱環節，引起三岔口損壞的主要原因是三通管鋼結構產生變形以及組合磚自身結構問題，應採取相應的改進措施來防範。
（3）對送風管路系統出現的事故應以預防為主，做到早發現早處理。 同時要採用合理的處理方式，處理不當反而會加劇事態的嚴重性。 對於管道局部過熱採取灌漿措施時，一定要注意控制好灌漿壓力，避免對內襯的損傷。 當發現管殼發紅時採用風冷來控制殼體溫度，不應立即打水處理，避免對鋼結構造成破壞，發生管道開裂事故。
（4）對送風管道結構上的考慮，主要是為了實現熱風爐在高熱負荷、高熱應力狀態下長期、安全、穩定地運行。 這是在歸納熱風爐不斷發展過程中大量成功經驗與失敗教訓的基礎上進行的符合發展趨勢的最佳化設計方案。
