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高风温热风炉热风管系设计理念的探讨.pdf


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本文结合中冶赛迪相关工程设计实践,对高风纹管变形严重。其余三岔口,包括热风出口,3#炉
温热风炉热风管系的设计理念进行探讨分析。主、支管三岔口,混风室入口温度均超高,现场采
1 热风管系的典型设计形式用压浆、吹压缩空气冷却,2#炉主、支管三岔口由
热风炉按形式分为内燃式、外燃式和顶燃式, 于温度过高,为防止崩裂爆炸,采用了外置水箱冷
内燃式热风炉由于热风出口标高与热风围管标高一却,见图 2。整个热风主、支管系统的问题严重影
致,热风管系结构相对简单;外燃式热风炉外置单响了高炉的正常生产。
独的燃烧室,一般在燃烧室旁设置有混风室,从混
风室热风出口到高炉的热风管系与内燃式热风炉相
似;顶燃式热风炉由于热风出口高,从热风主管到
热风总管需设置热风竖管过渡标高差,管系的工作
状态相比内燃式和外燃式热风炉而言变得更加复
杂,因此,顶燃式热风炉热风管系的合理设计就显
得尤为重要了。
虽然三种热风炉结构有所不同,但热风管系的

结构大体是类似的,其设计原理是相通的。笔者在
图 2 某顶燃式热风炉 2#炉主、支管三岔口采用外置
此以某高炉顶燃式热风炉热风管系改造设计方案为水箱冷却情况
例,简要介绍两种典型的热风管系设计形式及其主根据对改造前热风管系的现场实际勘察以及理
要差异。论仿真分析计算,该管系主要存在以下问题:
[6]
第一种即所谓的“无应力”管系设计理念, (1)热风炉本体及热风支管在开炉升温过程中
其主要特点是:一端固定,管道上设置有波纹管及的轴向位移会迫使热风主管发生横向移动;在热风
与波纹管数量相等的分段拉杆组,管道上的所有支炉升温后,伴随热风炉工作状态的交替(送风→燃
座均为滑动支座。烧、燃烧→送风),主、支管三岔口仍处于来回波动
状态。三岔口部位的耐材不稳定,容易出现形变、
错位、裂纹、脱落,导致三岔口管壳温度超标、发
红、变形、开裂。
(2)混风室处作为固定点,热风主管无法得到
合理的横向移动;同时,由于各支座均为滑动支座,
“约束”和“自由”无法匹配,过分的自由将导致
图 1 某顶燃式热风炉热风主、支管原设计示意图无序和混乱,因此,管系的位移也就无法按设计预
(○TD 为弹簧滑动支座,○F 为固定点或固定支座,○R为
期进行。
滑动支座)
针对上述问题,为防止热风管系发生重大事故,
某高炉热风炉热风管系原设计即采用了此种设
不影响高炉正常生产,受客户的委托,笔者参与了
计理念,其管系设计示意图见图 1。从现场实际使
对该热风管系实施改造性大修的工作。该设计方案
用情况来看,1#、2#热风炉热风主、支管三岔口管
采用了本文所要论述的第二种热风管系设计理念,
壳温度达到 270-300℃,以及热风主管上二个单式波
即中冶赛迪根据长期工程设计实践总结的“低应力, 达到了预期的设计目的。
有序约束,可控位移,合理耐材设计”原则。该设 2 影响热风管系稳定长寿的因素分析
计理念主要有如下特点或要素: 正如前文所述,热风管系的设计是一个系统工
(1)低应力:考虑管壳热膨胀,通过固定支座、程,涉及到热学、力学、材料学(金属材料学、耐
导向支座、滑动支座、弹簧支座、单式或复式波纹火材料

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  • 时间2015-09-18