波纹补偿器及拉杆在热风管道系统中的应用.doc

波纹补偿器及拉杆在热风管道系统中的应用糍.拉拜,墟1992年第5期炼镁.3.一o波纹补偿器及拉杆在热风管道系统中的应用(湘钢设计院)提要本文简要讨论波纹补偿器及拉杆在热风管道系统应用中的有关设计要点.热风炉热风管道是高温高压管道,在生产中常存在以下问题:如热风主管受热膨胀,易使热风围管平移,热风支管法兰错位,导致管道系统漏风严重;热风出口和三岔口为管路系统的交接点,耐火材料的砌筑不仅难度大,不易砌好,而且受温度膨胀力和鼓风压力的双重作用,加上管道与耐火材料的膨胀量的差异,容易造成该处砌体开裂,倒塌,使管壁暴露在高温气流之下,导致管道局部发红,变形,甚至管壁发生脆性破坏或晶界应力腐蚀开裂.为解决上述问题,现在热风炉设计中采用在热风出口和三岔口处使用组合砖砌筑(1);在热风主管及支管上安装波纹补偿器的办法收到了良好效果.本文着重谈谈波纹补偿器设置的一些要点及所需注意的问题.一,热风管道波纹补偿器的选用,1.1=;f.有温度膨胀力和温差应力,又有鼓风压力和耐火材料之间的摩擦力;既有集中负荷,又有均布载荷,以及周期性的胀缩疲劳应力.热风主管与支管和围管,热风支管与热风炉壳体之间的联接均为刚性连接(焊接),且一般均为垂直连接(见图1),其最危险处是热风出口和三岔口处.就其受力形式而言,既有弯曲应力和拉伸应力,又受剪切应力.其受力方向既有轴向,又有径向.任何一方的轴向变形所产生的轴向力作用于与之连接的另一方均成为径向力.分析其受力情况,管道接口处的破坏一般应以弯曲应力为主,拉伸应力为辅.以湘钢1号高炉移地大修改造的热风炉设计为例(见图1)进行计算:在仅考虑温差应力和鼓风压力的条件下,当管壁温度高出安装温度75N80左右耐,接口处的局部最大应力值将超出材料(A.钢)的屈服极限(实际情况可能会因法兰错位等吸收部分形变而好些).如果再考虑周期性的胀缩疲劳应力,尤其是当管道1.选用的必要性砌体损坏,局部管壁处于蠕变或亚蠕变的温热风管道的受力情况是较为复杂的.既度条件下工作时,其工作条件更为恶劣.在哦哦料崩(冷却元件实测流量与没汁流量最大误差见表2),系统设计合理,冷却元件未发现有烧坏现象,工作安全可靠,用户反映良好.投产以来三个冷却系统平均漏损水量仅为循环水量的0.16.新3号高炉软水密闭循环系统比开路净水循环系统全年可节水40.1万t,节约电力能耗费用138.018万元.表2冷却元件实测流量与设计流量量大误差值.%毫曩煤12髻I訾I口I炉底气取样器l,J管J壁I流休风周J.5i2.6l3.3I3.6I4.oi5.oJ8.of0S8图1湘钢1号高炉热风管道波纹补偿器及拉杆装置示意现有热风炉的操作条件下,不管如何进行加强,焊缝或管道开裂等事故是不可避免的.由此可见,在现代高炉趋予高风温.高压力的操作条件下,为保证热风管道的安全,采用安装波纹补偿器以吸收管道因工作温度变化而产生的变形量,是完全必要的.2.选用原则选用的波纹补偿器应为带保温装置的,即在内腔沿壁充填石棉,玻璃棉之类的软质隔热材料,其流体通道采用浇铸或砌筑耐火材料.一般来说,主管可选用具有轴向补偿能力的波纹补偿器;支管则应选用既具有轴向又具有径向补偿能力的波纹补偿器.不的热风炉应根据自身的条件进行计算,并依此进行选择相应的型号.湘锕1号高炉移地大修的热风炉热风主管上选用了三个型号为5TB2003一J(X0=47Ill112,王r0一1.6mm,0=1.3.),一个型号为5TB2004一J(Y0=62ram,X.=2.9toni,.=1.7)的波纹补偿器.支管波纹补偿器为西德二手设备,其轴向补偿量y.8ram.这里应特别指出,热风主管补偿器的选用应考虑其支管的分布情况.两热风支管之间的主管段庄作为设置补偿器的一独立单元,用于吸收其间管道的变形量,位于支管之外的主管的变形量原则上不应山其来吸收.热风管道上的拉杆设置热风管道是高压管道,而其选用的波纹补偿器一般均为自由型,且主管上有多个波纹补偿器.因此,为保证补偿器能可靠,正常地进行工作,必须在管道上设置约束构件?此约束构件在一般的管道设计中常采用固定支架.原则上,在任一补偿器的两端均得有固定支架,以保证补偿器按照设计要求进行工作.但在热风炉的设计中,因热风主管与热风炉距离近,一般工艺上不允许热风管道设置非常庞大的固定支架,而是采用在管道上设置大拉杆的办法,让大拉杆起约束补偿器的作用,以免影响炉前管道和阀门检修空间的布置.1.热风主管垃杆的设置热风主管拉杆的设置方式有两种.一种是分段设置,另一种是褴体设置.泼设置是以波纹补偿器为单位,将每一补偿器作用范围的管段用一套拉紧装置将其拉紧,形成对该管段补偿器的约束,如图I所示.其优点是工作可靠性高,安装容易;其缺点是设备量较重,且有补偿死区.需注意的是,这种设置要求热风主管基本上不需要补偿器作径向位移补偿.嫠体设置方式是尽量将相同轴体的主管当成一个单元来设置拉杆,将整条主管的直?39?管段形成一个整体约束,拉杆内可有多个波整体拉杆设置的最大特点是允许热风主纹补偿器串联安装.图2是原西德某高炉热管有径向移动,径向移动主要来自各支管的风炉主管的波纹补偿器及拉杆的设置方式.推力.30l950.S880f4000.3500904518004415I1j目ll.目,1,jHi-洲l,J障lIIl厂I,.III,Ir,JII,1.I.l1,l,L,I.-T-L1_-F图2西德某高炉热风主管波纹补偿器及拉杆安装示意图s热风支管控杆安装方式之一分析图1和图2可知,管道因温度变化而引起的胀缩量已由波纹补偿器所吸收,管道两端的轴向盲板力(压力)则通过拉杆传递而互相抵销.波纹补偿器除承受其自身的盲板力及因吸收管道的变形量所产生的弹性力外,并不承受管道上的盲板力.拉杆之内的管道虽为弹性体(因装有波纹补偿器),但其约束机构(拉杆系统)则为近似刚性体,故虽没有波纹补偿器,但安装了拉杆之后的热风管道可近似地看作为在恒温下工作的刚体管道(即没有胀缩的管道)来处理.凶此,管道支架的设置可依此进行考虑,不设置固定支架.2.热风支管垃杆的设置一般情况下,热风支管的拉杆设置以图3的方式为佳.拉杆的支座分别落在炉壳和热风主管上,约束范围大,包含了管道系统中的最薄弱环节一热风出口和三岔口.拉杆中部采用铰接连结,这样能很好地适应炉壳的周期性上涨或收缩,让波纹补偿器起径向的补偿作用.铰接点应只允许拉杆上下错动,不允许水平移动.热风支管的拉杆也可根据实际情况作成图1的设置方式.图1是因为:热风支管与炉壳连结部分为喇叭口,按图3方式设置有困难;波纹补偿器直接与热风阀法兰连接,其间不能设置中间支架,故约有一半的阀重将集中作用于波纹补偿器上.为可靠起见,将其拉杆支座设置在热风支管上.三,结语热风炉热风管道系统安装波纹补偿器和拉紧装置后,可以消除因管道受热膨胀,使热风围管平移,热风支管法兰错位等造成的管道严重漏风的现象,并可减轻管道最薄弱的环节一热风出口及三岔口处所承受的温度膨胀力和鼓风压力,使该力降低至波纹补偿器的形变弹性力(约降低2个数量级).如果该处再采用组合砖砌筑,保证该处砌体不掉砖,窜风,这样完全可以保证热风管道系统的安全,长寿地运行.拉杆的设置,以主管上采用整体式拉杆,支管上如图3所示的拉杆设置方式为优.这样的设置约束范围大,可充分发挥补偿器的补偿能力,在最大限度内减轻或消除管道系统的内应力.当然,在实际中应根据?40?f-J辛/方.,炼铁1992年第5期机大钟镶钟式中心装焦方案的设想潘国友杨乃伏,1-尸弓zJ-(北京科技大学)提要钟式高炉中心装焦技术11前主要有大钟开孔式和锥面溜管式两钟.鉴于这两种中心装焦技术在料车上料马基式炉顶应用的局限性,本文提出了一种大钟镶钟式中心装焦方案.一,钟式炉顶中心装焦设施评述近年来,乌克兰,日本和我国相继开发成功了钟式炉顶中心装焦设施.采用该设施,能在高炉中心区域形成细长中心焦柱,确保了强而稳定的尖窄中心煤气流,料柱透气透液性改善,软熔带形状趋予合理,高炉对原料的适应能力提高,炉况稳定顺行,有利于提高冶强和接受大喷煤量,为富氧大喷吹冶炼创造了良好条件.目前钟式高炉巾心装焦设施主要有两种类型:1.大钟开孔式(1大钟开孔式中心装焦技术最先在乌克兰查波罗什钢铁厂1513m.高炉三钟式炉顶开发成功.该装置系将传统大钟顶部开孔,使正常炉料中的部分焦炭经孔布予高炉中心,实施中心加焦,曾获得节焦1o23kg/t,增产2%3%的良好效果.但我国钟式高炉多为双钟马基式布料炉顶,采用该技术将面临下述问题:(1)高炉技术改造工作量较大.大钟开孔后,其密封功能丧失.为保证炉顶密封性能,须在小钟和受料斗之间增添钟或密封阀,旋转布料器的结构亦须相应变动.由于炉顶增加密封设备,斜桥须抬高500-,600mm,对斜桥角度已经较大,卷扬能力较为紧张的高炉,实施大钟开孔中心装焦方案困难较大.(2)操作难度增加.大钟开孔中心装焦主要靠一批料中最后一车(或两车)料来实现.乌克兰大钟开孔尺寸根据同装或花装操作制度确定,这样一来,分装操作不能中心装焦,倒同装将会把矿石装入炉子中心,因而缩小了装料制度的选择范围.若按分装制度确定开孔,势必不能同装操作.因此,大钟开孔后,高炉操作难度有所增加.乌克兰查波罗什钢铁厂主要靠经常变更装料顺序(正同装或最后一车料是焦炭的花装