煉鐵 | 盤錦熱風爐熱風閥?說點你不知道的!

2018-07-13  來自: 遼寧柯爾克鍋爐制造有限公司 瀏覽次數:178

凤凰彩票网熱風爐是高爐最為關鍵的輔助系統,熱風閥對熱風爐的影響又是最為關鍵的。什么是熱風閥?熱風閥的結構是什么?熱風閥的位置在哪里?熱風閥的破壞形式是什么樣子的?如何延長熱風閥的使用壽命?我們來共同了解一下。


1 概述

盤錦熱風爐是高爐煉鐵生產的送風系統設備,起著連續不斷地供應高爐鼓風的作用。熱風閥是高爐熱風爐系統中不可缺少的重要閥門,主要由閥板、閥體和閥蓋等部分組成。其應用在熱風爐系統中的熱風出口處,起切換熱風輸送的作用。隨著高爐的熱風溫度和壓力不斷提高,熱風閥的工作條件越來越嚴酷,常年在900~1 350℃和約0.4MPa壓力的條件下工作,是熱風爐閥門系統中工作條件最惡劣的設備。                         

熱風爐按燃燒期、送風期周期循環方式作業,為保證向高爐連續送風,一般每座高爐配置3~4座熱風爐交替工作。在熱風爐進行換爐時,當新送風的熱風爐的熱風閥沒有完全打開時,原送風的熱風爐仍需要保持送風,直到新送風的熱風爐達到正常工作狀態后,原送風的熱風爐才停止送風。


2 熱風閥分類

2.1不同種類的熱風爐熱風閥位置

按照熱風爐不同設計結構,熱風閥的位置不同。

凤凰彩票网(1)外燃式熱風爐:熱風閥安裝在混合室外的熱風管道上,通過熱風閥的熱風經過了混風,溫度恒定、壓力平穩,熱風閥的熱負荷恒定。只有送風期和燃燒期的轉換時溫度的變化。

凤凰彩票网1.煙道閥2.蓄熱室3.燃燒室4.空氣燃燒閥 5 煤氣燃燒閥

6.熱風閥7.混合室8.混風閥9.廢氣閥.冷風閥

外燃式熱風爐

凤凰彩票网(2)內燃式熱風爐:熱風閥直接安裝在熱風爐出口的熱風支管上,受送風溫度影響。送風前期溫度高,后期溫度低,溫度波動達300 0C。加上送風期和燃燒期的轉換時溫度的變化,對耐火材料的抗熱振性能要求高。

1.廢風閥2.空氣燃燒閥3.熱風閥4.煤氣燃燒閥5, 7.煙道閥6.冷風閥

內燃式熱風爐

(3)頂燃式盤錦熱風爐凤凰彩票网:熱風閥安裝在熱風爐頂部,燃燒室下方,緊鄰燃燒區,閥板面向熱風爐側受燃燒輻射影響非常大,輻射溫度達到1 500 0C。而且加上燃燒期與送風期的轉換,閥門熱振幅度非常之大,耐火材料必須滿足此工況才能保證閥門的壽命。


凤凰彩票网1.熱風支管中心線2.煤氣管線3.助燃空氣管線4.熱風閥

2.2 傳動方式

目前國內外熱風閥的結構形式常用的是水冷垂直式閘板閥,其傳動形式主要有手動、電動、氣動和液壓傳動。手動傳動主要用在小高爐上或大高爐上,電動傳動是應用最廣的傳動形式,氣缸傳動是日本常用的一種傳動形式,國內在大型高爐上也己采用,液壓傳動是近年來國內外開始在大型高爐上廣泛采用的一種形式。

2.3 材質

目前各鐵廠高爐使用的熱風閥,結構和材質不盡相同,有鑄鋼的、有鋼板焊接的,使用壽命有長有短,有的很不理想,是煉鐵廠休風率高的一個重要原因。

3 熱風閥破壞形式

熱風閥是處在高溫高壓的氣流中工作的,特別是隨著高爐的強化冶煉,熱風的溫度越來越高,熱風閥的工作條件越來越惡劣,已成為高爐設備的薄弱環節之一,因此必須采用循環水冷卻。另外,由于熱風氧化能力強,若有間隙漏氣,則漏氣間隙就會因氧化而加速擴大,故熱風閥應特別注意密封,其密封形式一般采用全浮動密封。

1 閥體2.閥板閥蓋4.彎道連接裝配

熱風閥的工作溫度為900-1300℃,工作壓力為0.5MPa,由于在工作時承受著很大的熱負荷,是高爐冶煉所使用的各種閥門中工作條件最為惡劣的一種閥門,在工作過程中,常見失效形式有:熱風閥閥板耐材出現風化和裂化情況,閥板下方耐材出現燒結老化現象,熱風閥閥圈漏水進而產生水化帶,熱風閥閥板弧面處材質開裂剝落,鋼制水冷圈局部裸露等。熱風閥的故障和失效主要體現在以下兩個方面:

1、閥板是熱風沖刷最嚴重,溫度變化最劇烈的地方,尤其是閥板的下部長期受熱風的高溫和沖刷作用,是熱風閥中最薄弱的環節,熱風閥的故障約有90%為閥板損壞引起的。

凤凰彩票网2、在熱風爐燃燒和送風時,熱風閥關閉和開啟過程中,水冷圈外表面的溫度波動很大,水冷圈內壁有低于40℃的冷卻水進行冷卻,外壁是高溫,內外壁有較大的溫差,由此產生了循環熱應力,由于這種交變應力的長期作用,使熱風閥閥板的水冷圈外壁產生疲勞裂縫。


凤凰彩票网案例:邯鋼1號高爐熱風爐三岔口耐火磚脫落

凤凰彩票网1號熱風爐的熱風閥閥體在2013年名月3日發生了漏水,因為沒有備件未及時更換,漏水時間長達3個月。熱風閥閥體漏水時,在送風過程中會被熱風快速帶走并加熱形成水蒸氣,對管道內的磚襯影響較小,但在熱風爐閉爐和燒爐時則會在閥體周圍形成少量積水,積水遇到高溫內襯則形成高濃度水蒸汽,使附近管道內襯溫度大幅降低而出現嚴重收縮,熱風管道三岔口處為異型磚砌筑,是熱風管道結構強度最低的地方,也是最易形成熱應力和結構應力的地方,隨著1號熱風爐周期性的送風閉爐,此處定會形成周期性的膨脹收縮進而產生較大的應力,造成組合磚變形而出現裂縫或磚襯脫落的現象。

 

凤凰彩票网4 熱風爐燃燒和送風過程中熱風閥工作狀態

凤凰彩票网1.煙囪2.冷風閥3.充壓閥4.熱風爐5.混風室6.熱風閥7.高爐

圖 外燃式熱風爐(如寶鋼等)

以外燃式熱風爐為例,燃燒期和送風期各閥位操作如下:

1)熱風爐從燃燒期轉為送風期:關煤氣調節閥一關煤氣切斷閥(同時開啟煤氣吹掃閥進行管道吹掃)一關空氣調節閥一關空氣切斷閥斗一關煤氣燃燒閥(同時打開煤氣放散閥斗一關煙道閥,此時熱風爐處于“悶爐”狀態)一開冷風充壓閥進行均壓一冷風閥前后壓差達到規定值后,全開冷風閥一開熱風閥(或開熱風閥一開冷風閥)。此時熱風爐進人“送風”狀態。對于具體鋼鐵企業,冷風閥和熱風閥的開啟順序可能有所不同。

2)熱風爐從送風期轉為燃燒期:關冷風閥一關熱風閥(此時熱風爐處于“悶爐”狀態)一開廢氣閥(熱風爐均壓)一煙道閥前后壓差到達規定值后,開煙道閥斗關廢氣閥一開煤氣燃燒閥(同時關閉煤氣放散閥)一開空氣切斷閥一開煤氣切斷閥一小開空氣調節閥一小開煤氣調節閥一已點火一開空氣調節閥一開煤氣調節閥。此時熱風爐由“送風”轉為“燃燒”狀態。


5 熱風閥長壽方法

(1)閥板外圍圈設計采用爆炸復合板:閥板在開啟和關閉的過程中,閥板底部鋼結構受熱風的沖擊最嚴重,需要加強冷卻。為實現熱風閥整體長壽性能指標,在閥板外圍圈設計采用爆炸復合板是必要的防護措施。

(2)設計和加工進行優化保證冷卻和閥體質量:微水節能熱風閥閥板鋼結構的高溫區主要集中在兩圈水道中間位置,當設計直徑較大的閥板時,水道間距需要根據溫度場分析計算進行調整。閥板和閥體核心部位采用優質Q245 R軋制厚鋼板,采用機械加工輔以必要的焊接手段形成循環冷卻水道是提高熱風閥長壽性能指標的有效手段。

(3)提高水速,防治出現冷卻死區:微水節能熱風閥冷卻水道設計時應盡量避免“死水區”,避免鋼結構局部位置溫度過高,冷卻水在局部沸騰,產生氣泡。提高熱風閥冷卻水系統壓力可以提高水速,將氣泡迅速帶走。

(4)耐材選擇:熱風閥高溫區域主要集中在表面耐材上,耐材溫度梯度比較大,所以在選擇耐材時,要注意抗熱沖擊性、穩定性。在耐材表面涂覆高溫陶瓷材料涂層對保護耐火材料,降低鋼結構熱負荷,實現熱風閥長壽可靠性能指標起到一定的作用。


6 總結

盤錦熱風爐熱風閥是影響熱風爐使用效果的關鍵部件。熱風閥的使用壽命與設計、焊接質量、冷卻方法、熱風操作、耐材選擇等明顯相關。冷卻系統的在線監控也能夠及時發現熱風閥的使用狀態,因此,應強化熱風閥的監控。

熱風閥問題及處理:

凤凰彩票网(1)熱風閥發生內漏損壞時如何處理?

凤凰彩票网答:當閥門發生內漏時,應及時更換備件。如果只是閥板損壞,在閥體耐材未發生明顯破壞的前提下,為減少休風時間,可以只更換閥板。

(2)熱風閥易損部位有哪些?

凤凰彩票网答:一般情況下,熱風閥閥板是閥門最薄弱的環節,其次是閥體的內腔。閥門的浮動密封處容易因為閥桿反復抽拉造成外泄。

參考文獻:

(1)微水節能熱風閥閥板的溫度場和熱應力場的有限元分析,李金海

(2)邯鋼西區1號高爐熱風支管道三岔口坍塌事故的修復,夏萬順等

凤凰彩票网(3)熱風閥法蘭開裂原因分析,賀麗等

(4)一種新的高爐熱風系統閥門冷卻原理分析與應用實踐,馮力等

凤凰彩票网(5)熱風爐換爐過程對熱風閥流場的影響,竇剛等

凤凰彩票网(6)熱風閥閥板管座外側筋板存在的必要性分析,回義龍等

凤凰彩票网(7)高爐煉鐵系統熱風閥熱態實驗及長壽機理,馮力等

(8)熱風閥長壽措施,劉利斌等

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