热风炉管道常见的三种破损现象分析
发布日期： 2019-01-07 08:23:28 阅读量（22103） 作者：滕树满
热风炉是炼铁中的重要热转换设备，随着炼铁技术的不断升高，在实际的生产中，热风炉风温的也随之提高，不少热风炉热风管道出现了管壳温度超高、发红、变形掉砖、甚至开裂漏风等问题。
热风管道破损主要集中在热风出口、管道三岔口和管道波纹补偿器区域，这些区域受力情况相对复杂，管道发红易损，是管道的薄弱环节。造成这些事故的主要原因是热风管道的特殊工况、设计不合理、耐材问题和施工不到位等。
热风管道是一组高温、高压管道，其承受的风温为1100~1350℃，风压为0.3~0.6MPa(表压)。其工作层耐火砖的平均温度可达1000~1300℃，管壳正常温度在80~150℃之间。根据材料的线膨胀系数和使用温度可估算出每米工作层耐火砖的膨胀量约为6mm，每米管壳的膨胀量约为1.2mm。热风管道承受如此高的内压，在管道封头、不对称开孔处、管道弯头处等凡是有阻挡气流趋势的地方均会产生盲板力。以2650m3高炉热风管道为例，热风压力为~0.37MPa，热风支管直径为1500mm，管壳内径为2440mm;热风总管直径为1800mm，管壳内径为2740mm;则热风支管盲板力可达1730kN，热风总管盲板力可达2180kN。
1、热风出口区域破损分析
对热风管道进行热膨胀分析时，可将热风炉底部和热风竖管视为固定点，热风炉炉体受热轴向和径向膨胀，热风支管与热风炉处于垂直相连的状态，则热风支管上所设波纹补偿器需同时吸收支管的轴向膨胀和由于热风炉炉体受热对其产生的横向位移。顶燃式热风炉热风出口设置部位有大拱顶下部和燃烧器下部两种。
(1)如热风出口设置在大拱顶下部时，由于此部位炉体直径较大，则径向膨胀量较大，在支管拉杆受热膨胀共同作用下，使得热风炉在送风周期时间内，在热风压力的作用下产生一个很大的盲板力矩，该力矩使热风总管向远离热风炉方向移动，造成在炉壳与支管上部交界处出现较大的变形量。外部钢壳的变形必将挤压内部的砖衬，由于一般隔热耐火砖的常温抗压强度~3MPa，极易被挤碎，造成串风引起管壳温度的升高。进而出现变形加剧、管壳温度不断升高的恶性循环，最终出现热风出口处管壳发红、开裂，内衬变形掉砖等问题。
(2)如热风出口设置在燃烧器下部时，由于此部位炉体直径较小，径向膨胀量较小，使得热风炉在送风周期时间内在热风压力的作用下产生的形变量较小，在热风出口区域所造成的破损要小些。
2、管道三岔口区域破损分析
现热风管系设计中热风竖管作为固定点，在热风总管上设置有跨越所有热风支管的全长大拉杆，其余各支架均为滑动支架。理论上假设各支管三岔口处工况是一样的，则这种设置是可行的。但实际使用过程中，热风炉的燃烧、送风的相互交替，各支管三岔口处工况、应力变化不尽相同，这将会导致热风总管上各波纹补偿器工作的无序和混乱。热风总管与支管垂直相连，热风总管的热膨胀无序和混乱必将造成个别热风支管横向变形过大，砖衬将受挤压而损坏。
3、管道波纹补偿器区域破损分析为吸收管道的热膨胀量和方便热风阀的更换，通常都会采用设置波纹补偿器来解决。波纹补偿器是柔性件，不能承受盲板力，故需设置拉杆来抵御盲板力。拉杆在巨大盲板力作用下会产生弹性伸长，并在热辐射作用下会产生热膨胀。若设计不合理，或未考虑拉杆伸长量的补偿，管道衬体留设的膨胀缝将会被拉开串风;同时，如果膨胀缝留设不合理，在实际使用过程中，膨胀缝内填料极易被高速热风冲刷掉，引起串风，最终导致管壳发红、开裂，砖衬坍塌。
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