熱風(fēng)爐的工作條件主要表現在溫度場(chǎng)的變化幅度大而頻繁;送風(fēng)與燃燒期中的壓力呈周期性改變,可從燃燒期的幾百毫米水柱,突升為送風(fēng)期的幾萬(wàn)毫米水柱,又從送風(fēng)期的幾萬(wàn)毫米水柱突降為燃燒期的幾百毫米水柱。因此熱風(fēng)爐爐殼可能受到多種因素的作用:熱應力、周期性漲縮的疲勞應力、耐火磚襯膨脹所產(chǎn)生的推力等等。尤其是當處于蠕變和亞蠕變溫度下工作時(shí),管道及爐殼在熱膨脹和鼓風(fēng)壓力的雙重作用下,往往引起脆性破壞。鑒于上述原因,故在熱風(fēng)爐上設置波紋管補償器是必不可少的,但波紋補償器在熱風(fēng)爐上應用有哪些優(yōu)勢呢?
從國內熱風(fēng)管道系統的損壞情況來(lái)看,最薄弱處是在管路的交接點(diǎn)上.由于砌體和外殼兩者的膨脹量不等,加之交接點(diǎn)處耐火材料砌筑難度較大,常因磚型不當或預留的膨脹縫過(guò)大或過(guò)小,以及絕熱填料質(zhì)量不能滿(mǎn)足高溫要求等各種因素,容易造成砌體破損(裂紋、剝落、甚至倒塌),引起高溫氣體竄風(fēng)使管子局部發(fā)紅,導致鋼殼產(chǎn)生不均勻變形,反過(guò)來(lái)又影響磚襯,形成惡性循環(huán),結果促成管道連接處焊縫開(kāi)裂。如在管路中采用波紋管膨脹節(金屬膨脹節),并在工藝上盡可能保證砌體在使用過(guò)程中穩定,則能從根本上消除這些因素引起的管道損壞?,F舉幾例加以具體說(shuō)明。
熱風(fēng)主管上使用波紋管補償器有下述幾點(diǎn)好處:
(1)減少了熱風(fēng)主管對環(huán)管的推力,避免了主管與環(huán)管連接處的損壞。
(2)基本上消除了熱風(fēng)主管對熱風(fēng)支管的側向水平推力。
(3)改善了支架的工作條件。
2.熱風(fēng)支管
熱風(fēng)支管的工作條件較惡劣,由于熱風(fēng)支管中間安裝了熱風(fēng)閥,閥座固定在支架上基本不動(dòng),而支管與燃燒室相連的一端在垂直方向上因燃燒室的漲縮而存在著(zhù)周期性位移,支管的另一端與熱風(fēng)主管相連,受到主管膨脹時(shí)水平方向上的側推力。熱風(fēng)支管與主管連接處(俗稱(chēng)三岔口),屬最易損壞部位之一。
因此熱風(fēng)支管上的波紋補償器對于高風(fēng)溫操作來(lái)說(shuō)是必不可缺的,而且熱風(fēng)閥與燃燒室之間的柔性連接,有助于改善熱風(fēng)閥的工作條件,對提高閥的壽命也有一定的作用。
3.外燃式熱風(fēng)爐的燃燒室
自外燃式熱風(fēng)爐間世以來(lái),熱風(fēng)溫度有了很大的提高,實(shí)際最高操作風(fēng)溫已達1300℃上。從結構上來(lái)說(shuō)波紋管補償器的使用起到了良好的效果。為了解決蓄熱室和燃燒室在送風(fēng)和燃燒過(guò)程中因溫度、壓力變化造成的不均勻膨脹,考帕式和新日鐵式外燃式熱風(fēng)爐均在拱頂連絡(luò )管上設置了通用型波紋管補償器。西歐一些地得式熱風(fēng)爐則將燃燒室撐在一個(gè)充滿(mǎn)壓力油的可變容器上,并控制容器內的油壓保持在一定范圍內。這個(gè)容器的作用與液壓千斤頂相似,當燃燒室因溫度和壓力的改變而漲縮時(shí),可由容器側壁的波紋管獲得補償行程,達到蓄熱室與嫩燒室在高度方向上變形同步的目的.
由于國內設計的某些外燃式熱風(fēng)爐(如地得式、馬琴式)沒(méi)有設置相應的補償裝置,往往導致拱頂連接部位砌體的變形脫落或外殼焊縫開(kāi)裂發(fā)紅等現象。
熱風(fēng)爐(包括送風(fēng)系統)應用波紋管補償器可顯著(zhù)地減緩金屬構件所承受的各種應力,減少耐火砌體的破損,能減輕結構的重量,延長(cháng)使用壽命,從而得到下述經(jīng)濟效益:
1.減少因送風(fēng)系統、冷卻設備及其它管路等損壞而引起的非計劃休風(fēng),提高了高爐的作業(yè)率和產(chǎn)量。
2,基本上消除了送風(fēng)系統的漏風(fēng),并為進(jìn)一步提高風(fēng)溫創(chuàng )造了條件,有助于降低燃料比和節能。
3.能節省投資和維修費用,縮短檢修時(shí)間和降低勞動(dòng)強度。
4,減輕了環(huán)境污染(煤氣泄漏、漏風(fēng)噪音等),改善了工作條件。
目前,針對我國高爐在上述方面存在的問(wèn)題,無(wú)論新建大型高爐或對現有的大、中、小高爐和熱風(fēng)爐的改建過(guò)程中,都應大力推廣采用波紋管補償器。同時(shí)要求有關(guān)部門(mén)對大口徑不銹鋼波紋管的制造加以重視,以滿(mǎn)足高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的需要。