影響熱風爐使用壽命的“殺手”——應力集中
2026-05-03 04:17:45
應力集中客觀存在 優化改進迫在眉睫
在煉鐵生產中,引進的小拱頂頂燃式熱風爐熱風出口內襯旋磚往往出現變形、爐殼發紅、熱風出口垮塌、gongdingkuatalukekailiedengqingkuang。zhebujindaozhirefengluwenduchangqichuyubuwendingjiangdifengwenyunxingzhuangtai,erqieyanzhongshihuidaozhitingchanjianxiu,geiqiyedailaijudadejingjisunshi。fenxizhexiewentichanshengdegenbenyuanyin,zaiyuluchennaicaijiegoushejideyinglijizhonghelukejiagonghanjieyinglijizhongsuozhi。jingjinyibufenxi,zheliangleiyinglijizhongchansheng,shiyinweiluchenshangbucaiyongleyouzhigaopengzhangguizhinaihuozhuanqizhudezhuixinggongding,gaigongdingyuqizhuzairefengchukouzhiduandedaqianglianjiezuchengleyizhongteshuranshaoshijiegou。gairanshaoshijiegouxianzhizaishangxiaoxiadadezhuixinglukenei,dangrefengluchuyuhonglujijiareguochengzhong,zaochengnaihuocailiaopengzhang,jiuhuixingchenggengweifuzadeyinglijizhong,huizaochengrefengchukounaicaiqitibianxing,lukeshoulikailie。tongshi,zaizhouqixing4千克/平方厘米~5.5千克/平方厘米的送風氣體壓力作用下,熱風爐在長期運行過程中,熱風爐爐襯應力集中部位就會產生熱疲勞損壞、爐(lu)殼(ke)焊(han)縫(feng)腐(fu)蝕(shi)開(kai)裂(lie)等(deng)弊(bi)端(duan)。因(yin)此(ci),為(wei)減(jian)少(shao)和(he)消(xiao)除(chu)應(ying)力(li)集(ji)中(zhong),確(que)保(bao)熱(re)風(feng)爐(lu)結(jie)構(gou)穩(wen)定(ding)長(chang)壽(shou),就(jiu)迫(po)切(qie)需(xu)要(yao)對(dui)現(xian)有(you)頂(ding)燃(ran)式(shi)熱(re)風(feng)爐(lu)燃(ran)燒(shao)室(shi)結(jie)構(gou)進(jin)行(xing)優(you)化(hua)改(gai)進(jin)。
創新設計爐殼結構 應力集中消退衰減
近(jin)年(nian)來(lai),國(guo)內(nei)外(wai)熱(re)風(feng)爐(lu)設(she)計(ji)專(zhuan)家(jia)及(ji)其(qi)團(tuan)隊(dui)殫(dan)精(jing)竭(jie)慮(lv),設(she)計(ji)踐(jian)行(xing)出(chu)不(bu)少(shao)先(xian)進(jin)適(shi)用(yong)且(qie)符(fu)合(he)煉(lian)鐵(tie)生(sheng)產(chan)安(an)全(quan)實(shi)際(ji)的(de)長(chang)壽(shou)高(gao)風(feng)溫(wen)熱(re)風(feng)爐(lu)結(jie)構(gou),推(tui)動(dong)我(wo)國(guo)熱(re)風(feng)爐(lu)安(an)全(quan)生(sheng)產(chan)登(deng)上(shang)了(le)新(xin)台(tai)階(jie)。例(li)如(ru),首(shou)鋼(gang)一(yi)級(ji)科(ke)學(xue)家(jia),京(jing)唐(tang)鋼(gang)鐵(tie)公(gong)司(si)總(zong)設(she)計(ji)師(shi)、京唐鋼鐵公司煉鐵設備專家、zonggongchengshizhangfumingjiaoshoujiehechangqiwendingyunxingdeguowaidulixuanlianxianranshaoshijiegouherefengludulizhuixinggongdingjiegoudeyouyuejishutedian,jiehexianyoudingranshirefenglulukekailieherefengchukousunhuaikuatadengshijianyanjiu,famingle《頂燃式熱風爐圓弧擬合懸鏈線獨立拱頂結構》新的技術成果(圖3),受到了煉鐵界的歡迎。該設計成果是對現有受力不合理的頂燃式熱風爐錐形拱頂(圖 1、圖2)實施了圓弧擬合懸鏈線結構(圖3)和獨立支撐拱頂的受力改進(圖4)。

圖1為傳統小帽子頂燃式熱風爐燃燒室錐形體拱頂結構

圖2為實踐中錐形砌體內襯高溫受力導致錐形砌體中部往下凸起變形、下部拱腳部位變形外擴導致耐材砌體受力和球麵部位爐殼受力狀態示意圖

圖3為結合國際國內實踐驗證的懸鏈線拱頂結構優化錐形砌體受力平衡示意圖

圖4為將擬合懸鏈線拱頂結構與下部熱風出口直段分離,減少疊加應力,穩定長壽結構示意圖
同時,豫興公司的獨立支撐拱頂裝置頂燃式熱風爐(圖4,在國際國內使用和在建數百座進行了實踐驗證)、張福明及其和他的團隊發明的獨立支撐拱頂裝置的擬合懸鏈線頂燃式熱風爐(圖3)、中冶京誠四段式結構(圖4)國guo外wai公gong司si頂ding燃ran式shi熱re風feng爐lu等deng等deng均jun也ye紛fen紛fen采cai用yong防fang止zhi和he減jian少shao應ying力li集ji中zhong的de穩wen定ding結jie構gou,並bing實shi施shi了le進jin行xing了le數shu千qian百bai座zuo熱re風feng爐lu長chang期qi的de實shi踐jian驗yan證zheng。這zhe些xie詮quan釋shi了le為wei防fang止zhi和he減jian少shao熱re風feng爐lu爐lu襯chen和he爐lu殼ke應ying力li集ji中zhong,數shu千qian百bai名ming科ke學xue家jia長chang期qi致zhi力li於yu優you化hua熱re風feng爐lu燃ran燒shao室shi結jie構gou、燃燒器結構、熱風出口結構、熱風出口與爐體的連接方式等措施,解決了高風溫熱風爐使用壽命短的共性技術問題,也給熱風爐設計工作者提供了科學的設計依據。

圖5為圖2對應,錐形燃燒室拱頂應力集中導致的熱風爐拱頂應力坍塌

圖6為圖2對應,應力集中導致的熱風爐熱風出口坍塌

圖7為應力集中導致的熱風爐爐殼焊縫拉開開裂
晶間腐蝕不可忽視 應力腐蝕更應警惕
熱風爐爐殼在校對焊接或者運行過程中,爐殼也會出現裂紋、hanfengkailie,shenzhiouerhuichuxianlukegongdingyuketifenlidengweixianxianxiangfasheng。yudaolehanfengkailiehuozhegongdingyuketifenli,yibanqingkuangxia,renmenwangwangbufenxishishenmeyuanyinzaochengzheyangdeshigu,jiuhaowugujidijinxingercixiaoduihanjie。raner,lukezaihanjieguochengzhongchanshengdeliewen,yibandouhuichuxianzailukeneibi,hanfengwaimiankanshangquwanhaowusun,jingguogaowenyunxinghou,chuxiandefushijiezhishenjinliewenfengxizhongdaozhilukewaimianhanfengkailie,yibancaiqudecuoshijiushizaihanfengchubuhanyikuaigangban,rangrefenglujixuyunxing。jingchuliyunxingyiduanshijianhou,youchuxianbuhanbuweihanfengkailie,daozhiloufenghuozheanquanyinhuancunzai。mouqiyeduilukeliewenjinxinglejiance,jielunshiyinglifushi。yeyouziliaojieshaoshuo,lukehanfengkailieshiyoujingjianfushihuozheshuoshiyinglijingjianfushizaochengde。danbushaozhuanjiaquerenwei,zhezhongshuofabuwanquanzhunque。
究(jiu)其(qi)原(yuan)因(yin),先(xian)來(lai)探(tan)討(tao)什(shen)麼(me)是(shi)晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)?晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)是(shi)指(zhi)腐(fu)蝕(shi)沿(yan)晶(jing)界(jie)進(jin)行(xing)。其(qi)危(wei)險(xian)性(xing)很(hen)大(da),因(yin)為(wei)它(ta)通(tong)常(chang)不(bu)會(hui)引(yin)起(qi)金(jin)屬(shu)外(wai)形(xing)的(de)任(ren)何(he)變(bian)化(hua),但(dan)卻(que)能(neng)使(shi)金(jin)屬(shu)的(de)機(ji)械(xie)性(xing)能(neng)急(ji)劇(ju)降(jiang)低(di),以(yi)致(zhi)引(yin)起(qi)突(tu)然(ran)破(po)壞(huai)(這(zhe)種(zhong)破(po)壞(huai)往(wang)往(wang)使(shi)人(ren)始(shi)料(liao)不(bu)及(ji),它(ta)讓(rang)你(ni)看(kan)到(dao)的(de)都(dou)是(shi)完(wan)好(hao)光(guang)亮(liang)無(wu)損(sun)的(de)金(jin)屬(shu)表(biao)麵(mian),但(dan)金(jin)屬(shu)間(jian)結(jie)合(he)力(li)被(bei)破(po)壞(huai),材(cai)料(liao)幾(ji)乎(hu)喪(sang)失(shi)強(qiang)度(du),嚴(yan)重(zhong)者(zhe)輕(qing)輕(qing)敲(qiao)擊(ji)便(bian)成(cheng)為(wei)粉(fen)末(mo))。晶間腐蝕產生的原因,一般認為是鋼材本身的碳與鉻形成 (Cr23C6)鉻(ge)碳(tan)化(hua)物(wu),這(zhe)類(lei)鉻(ge)的(de)碳(tan)化(hua)物(wu)沿(yan)晶(jing)界(jie)析(xi)出(chu)時(shi),就(jiu)會(hui)產(chan)生(sheng)碳(tan)化(hua)物(wu)周(zhou)圍(wei)局(ju)部(bu)貧(pin)鉻(ge)區(qu)域(yu)。當(dang)貧(pin)鉻(ge)區(qu)域(yu)局(ju)部(bu)鉻(ge)含(han)量(liang)降(jiang)低(di)到(dao)不(bu)鏽(xiu)鋼(gang)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)所(suo)需(xu)的(de)最(zui)低(di)含(han)量(liang)以(yi)下(xia),就(jiu)會(hui)產(chan)生(sheng)晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi),即(ji)“晶間貧鉻理論”。這說明產生晶間腐蝕的鋼材是含鉻量高的不鏽鋼,如奧氏體不鏽鋼1Cr18Ni9Ti、2Cr18Ni9、馬氏體不鏽鋼1Cr13、2Cr13等;也說明熱風爐不鏽鋼爐殼在校對焊接時,應特別注意預防焊接過程中,出現焊接缺陷,造成熱風爐運行過程中,在3千克/平方厘米~5千克/平方厘米交變熱應力作用下,爐殼焊縫缺陷處產生疲勞,造成焊縫開裂。
我國熱風爐所用的材料絕大部分是含碳量≤0.2%的高強度低合金結構鋼,如Q345C、Q345R等。它們的化學成分中的Cr≤0.30%,與“晶間貧鉻理論”中的Cr含量相差甚遠,所以不會產生晶間腐蝕。
所謂應力腐蝕是在靜應力(金屬的內外應力)zuoyongxia,jinshuzaifushijiezhizhongdepohuaichengweiyinglifushi。fushipilaoshizaijiaobianyinglizuoyongxia,jinshuzaifushijiezhizhongdepohuaichengweifushipilao。yinglifushiyufushipilao,shiyingliyujiezhiliangzhongyinsugongtongzuoyongxiasuochanshengdepohuaixingshi。yinglifushibijiaozhunque。
調查分析認為:爐殼在校對焊接過程中,焊縫裂紋是爐殼鋼板在加工成型過程中,由於鋼板的永久變形而產生材料內部組織應力;再加上加工過程中的精度誤差,會給爐殼校對、焊接造成很大的影響。在熱風爐爐殼校對焊接過程中,爐體大牆部位、燃燒室下部結構簡單,校對焊接比較容易,一般情況下不會產生焊縫開裂現象。但是燃燒室以上部位(含燃燒室)shilukejiegoufuzadebuwei,gaibuweishiranshaoshiyurefengchukouxianglianjiededifang。qijihexingzhuangbianhuabijiaoda,rongyichuxianhanjiequexian,yeshiyinglijizhongqingxiangzuiyanzhongdebuwei。yinci,hanfengkailiejihuquanbufashengzaizhegebuwei。
專家們分析認為:在zai熱re風feng爐lu燃ran燒shao室shi部bu位wei由you於yu結jie構gou複fu雜za,在zai校xiao對dui焊han接jie過guo程cheng中zhong會hui出chu現xian積ji累lei誤wu差cha,造zao成cheng圓yuan環huan合he攏long處chu錯cuo位wei,需xu要yao用yong鋼gang釺qian撬qiao動dong或huo者zhe用yong夾jia板ban與yu螺luo栓shuan緊jin固gu撬qiao動dong,強qiang行xing合he攏long,這zhe樣yang被bei撬qiao動dong鋼gang板ban的de彎wan曲qu部bu位wei會hui產chan生sheng應ying力li集ji中zhong。焊han接jie前qian如ru果guo把ba鋼gang釺qian或huo者zhe夾jia板ban和he螺luo栓shuan鬆song開kai,鋼gang板ban就jiu會hui恢hui複fu到dao原yuan位wei,應ying力li集ji中zhong就jiu會hui自zi動dong消xiao除chu。這zhe是shi因yin為wei鋼gang板ban產chan生sheng的de彈dan性xing變bian形xing,在zai消xiao除chu外wai力li作zuo用yong後hou,恢hui複fu原yuan形xing消xiao除chu了le應ying力li集ji中zhong。而er我wo們men撬qiao動dong鋼gang板ban的de目mu的de是shi合he攏long,合he攏long的de目mu的de是shi焊han接jie。當dang爐lu殼ke鋼gang板ban在zai外wai力li作zuo用yong下xia強qiang行xing合he攏long後hou,由you彈dan性xing變bian形xing轉zhuan變bian為wei永yong久jiu變bian形xing,鋼gang板ban的de受shou力li彎wan曲qu部bu位wei就jiu是shi應ying力li集ji中zhong的de地di方fang,但dan不bu是shi外wai力li作zuo用yong的de部bu位wei。因yin此ci,在zai校xiao對dui過guo程cheng中zhong,要yao盡jin量liang減jian少shao和he避bi免mian爐lu殼ke撬qiao動dong合he攏long。爐lu殼ke校xiao對dui過guo程cheng中zhong鋼gang板ban彎wan曲qu處chu產chan生sheng的de應ying力li集ji中zhong,是shi鋼gang板ban在zai外wai力li作zuo用yong下xia,強qiang行xing合he攏long造zao成cheng彈dan性xing變bian形xing轉zhuan變bian為wei永yong久jiu變bian形xing產chan生sheng的de應ying力li集ji中zhong。焊han接jie過guo程cheng產chan生sheng的de應ying力li集ji中zhong,是shi鋼gang板ban被bei強qiang行xing合he攏long後hou,把ba鋼gang板ban與yu鋼gang板ban連lian接jie處chu的de縫feng隙xi加jia熱re焊han接jie,使shi焊han區qu熔rong池chi中zhong的de液ye體ti金jin屬shu處chu於yu很hen高gao的de溫wen度du(可達2000℃以上),造(zao)成(cheng)焊(han)縫(feng)焊(han)接(jie)時(shi)加(jia)熱(re)膨(peng)脹(zhang),而(er)停(ting)焊(han)時(shi)冷(leng)卻(que)收(shou)縮(suo),產(chan)生(sheng)應(ying)力(li)集(ji)中(zhong)。那(na)麼(me),撬(qiao)動(dong)合(he)攏(long)鋼(gang)板(ban)彎(wan)曲(qu)處(chu)產(chan)生(sheng)的(de)應(ying)力(li)集(ji)中(zhong)與(yu)焊(han)接(jie)時(shi),外(wai)力(li)作(zuo)用(yong)部(bu)位(wei)在(zai)焊(han)接(jie)過(guo)程(cheng)產(chan)生(sheng)的(de)應(ying)力(li)集(ji)中(zhong)及(ji)各(ge)部(bu)位(wei)焊(han)接(jie)過(guo)程(cheng),加(jia)熱(re)冷(leng)卻(que)產(chan)生(sheng)的(de)應(ying)力(li)集(ji)中(zhong)聯(lian)係(xi)在(zai)一(yi)起(qi),就(jiu)是(shi)更(geng)為(wei)複(fu)雜(za)的(de)應(ying)力(li)集(ji)中(zhong)。彈(dan)性(xing)變(bian)形(xing)轉(zhuan)變(bian)為(wei)永(yong)久(jiu)變(bian)形(xing)後(hou),當(dang)產(chan)生(sheng)的(de)應(ying)力(li)集(ji)中(zhong)大(da)於(yu)外(wai)力(li)作(zuo)用(yong),加(jia)上(shang)焊(han)接(jie)加(jia)熱(re)冷(leng)卻(que)時(shi)產(chan)生(sheng)的(de)應(ying)力(li)集(ji)中(zhong),在(zai)外(wai)力(li)撤(che)出(chu)後(hou), 短(duan)期(qi)內(nei)就(jiu)會(hui)產(chan)生(sheng)巨(ju)響(xiang),甚(shen)至(zhi)會(hui)造(zao)成(cheng)拱(gong)頂(ding)與(yu)殼(ke)體(ti)分(fen)離(li)。如(ru)果(guo)外(wai)力(li)作(zuo)用(yong)處(chu)的(de)焊(han)接(jie)應(ying)力(li)大(da)於(yu)彎(wan)曲(qu)變(bian)形(xing)處(chu)的(de)應(ying)力(li)時(shi),爐(lu)殼(ke)焊(han)縫(feng)應(ying)力(li)集(ji)中(zhong)依(yi)然(ran)存(cun)在(zai)。內(nei)壁(bi)焊(han)縫(feng)會(hui)出(chu)現(xian)兩(liang)種(zhong)可(ke)能(neng):一種是應力集中產生的裂紋,熱風爐經過一段時間運行後,就會出現爐殼表麵的焊縫開裂;另ling一yi種zhong是shi有you應ying力li集ji中zhong但dan沒mei有you產chan生sheng裂lie紋wen,這zhe就jiu是shi最zui理li想xiang的de熱re風feng爐lu爐lu殼ke。因yin為wei有you裂lie紋wen和he沒mei有you裂lie紋wen的de應ying力li集ji中zhong,都dou可ke以yi在zai熱re風feng爐lu烘hong爐lu和he運yun行xing過guo程cheng中zhong,通tong過guo人ren工gong時shi效xiao的de方fang法fa減jian少shao和he消xiao除chu應ying力li集ji中zhong。這zhe樣yang的de爐lu殼ke,應ying該gai是shi長chang壽shou命ming的de爐lu殼ke(有焊接缺陷的除外)。
堅決避免焊縫開裂 爐殼安全又長壽
專家們分析認為,爐殼在校對焊接過程中, 產生的氣孔、疏鬆、夾渣、龜裂等焊接缺陷與撬動合攏產生的應力集中、yuancailiaodehanliuliangjiqihanjiejishudouyouzhijiehuozhejianjiedeguanxi。yinweihanjieguochengzhongyudaoqiaodonghelongbianxingchanshengdeyinglijizhongchu,hantiaoronghuadaozhiqiaodongbianxingchuchanshengweibianxing,hantiaozaironghuaguochengzhongrongyixingchenghanjiequexian。ruguoyuancailiaohanliuliangguogao,zaihanjiejiareyulengqueguochengzhong,jingguo1150℃~1200℃zhijiandeshihou,chanshengrecuixianxiang,rongyizaochengguilieheqikongdenghanjiequexian。ruguohanjierenyuanbulejieqiaodonghelongyinglijizhongheyuancailiaohanjiexingnengjinxinghanjie,chanshenghanjiequexiandegailvjiuhuigengda。yinci,hangongzaihanjieqian,yinggaixiangxilejielukesuoyongdeyuancailiaohelukedejiagonghehanjiegongyi,ranhouzaijinxinghanjie。ruguochanshenglehanjiequexian,yidinghuiyingxianglukedeshiyongshouming。yinweizairefengluyunxingguochengzhong,shoudaozhouqixing3千克/平方厘米~5千克/平方厘米氣體壓力作用,焊接缺陷產生的氣孔、疏鬆、夾雜、龜gui裂lie等deng尖jian角jiao部bu位wei又you會hui產chan生sheng應ying力li集ji中zhong,在zai應ying力li作zuo用yong下xia產chan生sheng微wei裂lie紋wen,腐fu蝕shi介jie質zhi進jin入ru微wei裂lie紋wen腐fu蝕shi,一yi直zhi延yan伸shen到dao爐lu殼ke表biao麵mian看kan到dao焊han縫feng開kai裂lie。這zhe應ying該gai是shi應ying力li腐fu蝕shi和he腐fu蝕shi疲pi勞lao造zao成cheng的de惡e果guo。
專(zhuan)家(jia)們(men)還(hai)分(fen)析(xi)認(ren)為(wei),熱(re)風(feng)爐(lu)爐(lu)殼(ke)在(zai)校(xiao)對(dui)焊(han)接(jie)過(guo)程(cheng)中(zhong),由(you)於(yu)變(bian)形(xing)產(chan)生(sheng)的(de)應(ying)力(li)集(ji)中(zhong)和(he)焊(han)接(jie)產(chan)生(sheng)的(de)應(ying)力(li)集(ji)中(zhong)造(zao)成(cheng)的(de)焊(han)接(jie)裂(lie)紋(wen)與(yu)焊(han)接(jie)缺(que)陷(xian),在(zai)熱(re)風(feng)爐(lu)運(yun)行(xing)過(guo)程(cheng)中(zhong),在(zai)周(zhou)期(qi)性(xing)3千克/平方厘米~5千克/pingfanglimiyalizuoyongxia,yinglijizhongzaochengdeyunxingliewendouhuizaizhouqixingyalihefushijiezhizuoyongxia,liewenyuelaiyueshen,yuelaiyuechang,jiezhifushiyeyuelaiyueyanzhong,zhidaorenmenfaxianlukewaibuhanfengkailie。zheyinggaishiyinglifushidequanguocheng,shirefenglulukeshoumingduandezhongyaoyuanyin。
爐殼選材慎之又慎 安全生產警鍾長鳴
目前,我國頂燃式熱風爐爐殼開裂時采取的處理措施有以下幾種:
措施一:沿焊縫兩側10厘米~20厘米熱影響區爐殼進行切割(內裂縫區域),然(ran)後(hou)采(cai)用(yong)新(xin)的(de)鋼(gang)板(ban)填(tian)補(bu)焊(han)補(bu)接(jie)。但(dan)這(zhe)樣(yang)的(de)填(tian)補(bu)焊(han)接(jie)方(fang)法(fa)會(hui)使(shi)焊(han)縫(feng)增(zeng)加(jia)一(yi)倍(bei),會(hui)導(dao)致(zhi)焊(han)縫(feng)新(xin)的(de)熱(re)影(ying)響(xiang)區(qu)內(nei)部(bu)爐(lu)殼(ke)再(zai)次(ci)龜(gui)裂(lie)發(fa)生(sheng),安(an)全(quan)隱(yin)患(huan)更(geng)大(da)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)不(bu)是(shi)很(hen)好(hao)的(de)處(chu)理(li)裂(lie)縫(feng)的(de)方(fang)法(fa),會(hui)使(shi)焊(han)縫(feng)周(zhou)向(xiang)產(chan)生(sheng)新(xin)的(de)焊(han)接(jie)應(ying)力(li)裂(lie)紋(wen)及(ji)腐(fu)蝕(shi)開(kai)裂(lie)。
措施二:選用壓力容器鋼板Q345C+904L複合鋼板或者Q345R+904L複合鋼板,都取得了較好的處理效果。
無(wu)論(lun)采(cai)取(qu)措(cuo)施(shi)一(yi)或(huo)者(zhe)措(cuo)施(shi)二(er),雖(sui)然(ran)都(dou)能(neng)解(jie)決(jue)爐(lu)殼(ke)開(kai)裂(lie)問(wen)題(ti),但(dan)是(shi)都(dou)需(xu)要(yao)單(dan)座(zuo)熱(re)風(feng)爐(lu)停(ting)爐(lu)切(qie)割(ge)爐(lu)殼(ke)或(huo)者(zhe)挖(wa)補(bu)爐(lu)殼(ke)實(shi)施(shi)維(wei)修(xiu),維(wei)修(xiu)工(gong)程(cheng)量(liang)大(da)且(qie)停(ting)爐(lu)時(shi)間(jian)長(chang),影(ying)響(xiang)風(feng)溫(wen)和(he)企(qi)業(ye)效(xiao)益(yi)。以(yi)5000m³級別高爐配套4座頂燃式熱風爐切割爐殼大修為例:維修工期約一年時間,其切割維修影響企業經濟效益大約在1.5億元至1.6億元之間;如果采用挖補維修,維修期一般為8個月左右,其費用和企業經濟損失也在億元左右,損失比較大。
綜合采用爐外增加一層Q345R爐殼,新老爐殼之間增加保溫材料(寧可采用Q345R,也不能再采用具有熱脆、冷脆、氣孔、焊接瑕疵且具有加工殘存應力損傷的Q345C),可確保內層老爐殼溫度大於100℃,lengningshuizhubianweizhengqizhengfa,bimianranshaohesongfengguochengzhongdaliangshengchengdedanyanghuawuheliuhuawuqitiyuguazailukebishangdelengningshuizhujiehe,xingchengsuangenfushijiezhifushiyinglisunshangdegangkezuzhihehanfengliewen(該爐殼解決方法已經申報國家專利)。
另一種是很多單位常見的方法,就是讓高溫區域爐殼溫度大於100℃甚至到150℃~180℃, 目的也是讓冷凝水珠變為蒸汽蒸發,防止冷凝水珠與氮化物、硫化物生成腐蝕介質,但這樣做會大大增加熱風爐的散熱損失。筆者簡單核算散熱損失,按照日產12000噸鐵產能,全年按照350天、420萬噸鐵產能,如果爐殼平均溫度為90℃,其每小時散熱損失為702240千卡/(小時·座),折合煤氣量為936.32立方米/(小時·座),折合煤氣消耗量為7.49立方米/噸鐵,全年爐殼散熱損失折合煤氣用量31458000立方米;如果爐殼平均溫度為 120℃,其每小時散熱損失為1083760千卡/(小時·座),折合煤氣量為1445.01立方米/(小時·座),折合噸鐵煤氣消耗量為11.56立方米/噸 ,全年爐殼散熱損失折合煤氣用量48552000立方米;如果爐殼平均溫度150℃,其每小時散熱損失為1526080千卡/(小時·座),折合煤氣量為 2034.77立方米/(小時·座),折合煤氣消耗量為16.26立方米/噸,全年爐殼散熱損失折合煤氣用量68376000立方米。爐殼平均溫度由90℃增加到150℃,每年多浪費36918000立方米煤氣,超過了爐殼90℃時的熱損失(燃燒室爐殼溫度低於90度為常規設計,如果采用豫興的這項專利對燃燒室實施外保溫,其節能成本將更高)。降低效率、在增加燃料成本、氮氧化物增加、二氧化碳排放增加、企業效益降低,這是得不償失的舉措。而新增加的外覆部爐殼既可以承壓承重又可以避免散熱損失,節約燃料、提高效率、減氮減碳,還不需要單座熱風爐停產,可以徹底消除爐殼開裂的安全隱患。
上(shang)述(shu)應(ying)力(li)集(ji)中(zhong)的(de)分(fen)析(xi)說(shuo)明(ming),要(yao)想(xiang)解(jie)決(jue)砌(qi)築(zhu)的(de)耐(nai)材(cai)受(shou)力(li)導(dao)致(zhi)的(de)應(ying)力(li)集(ji)中(zhong),就(jiu)要(yao)從(cong)耐(nai)材(cai)砌(qi)築(zhu)結(jie)構(gou)的(de)加(jia)熱(re)受(shou)力(li)著(zhe)手(shou)。豫(yu)興(xing)四(si)段(duan)式(shi)熱(re)風(feng)爐(lu)就(jiu)是(shi)采(cai)取(qu)把(ba)熱(re)風(feng)出(chu)口(kou)直(zhi)段(duan)和(he)錐(zhui)段(duan)做(zuo)了(le)防(fang)止(zhi)應(ying)力(li)集(ji)中(zhong)的(de)分(fen)散(san)處(chu)理(li)方(fang)法(fa),錐(zhui)形(xing)拱(gong)頂(ding)和(he)熱(re)風(feng)出(chu)口(kou)直(zhi)段(duan)各(ge)自(zi)獨(du)立(li)支(zhi)撐(cheng),減(jian)少(shao)了(le)應(ying)力(li)集(ji)中(zhong),很(hen)好(hao)地(di)解(jie)決(jue)了(le)現(xian)有(you)頂(ding)燃(ran)式(shi)熱(re)風(feng)爐(lu)熱(re)風(feng)出(chu)口(kou)受(shou)力(li)損(sun)壞(huai)問(wen)題(ti),保(bao)障(zhang)了(le)燃(ran)燒(shao)室(shi)結(jie)構(gou)和(he)熱(re)風(feng)出(chu)口(kou)結(jie)構(gou)的(de)穩(wen)定(ding)長(chang)壽(shou)。首(shou)鋼(gang)張(zhang)福(fu)明(ming)專(zhuan)家(jia)團(tuan)隊(dui)提(ti)出(chu)的(de)擬(ni)合(he)懸(xuan)鏈(lian)線(xian)結(jie)構(gou)解(jie)決(jue)了(le)燃(ran)燒(shao)室(shi)部(bu)位(wei)另(ling)外(wai)三(san)個(ge)問(wen)題(ti):qiyishicaiyongxuanlianxiangongdingnihejiegou,chedijiejueleyuanranshaoshizhuiduanbuhelishoulidaozhidezhuixinggongdingzhongbuqitixiachui,ergongjiaobuweishoulishizhuixinggongdinglabakouzhijingkuodasunhuainaicaiqiangti;其二是錐形拱頂的剪切應力、重力、xiahualizonghezuoyongduizhuixinggongdingzhongbudebuhelishoulidaozhizhuixingzhongbuxiachui,gongjiaobuweishoulishizhuixinggongdinglabakouzhijingkuoda,daozhilukeqiumianbuweigangkeshoulisunshangheyinglifushikailie;其qi三san是shi將jiang燃ran燒shao室shi直zhi段duan和he砌qi築zhu在zai上shang麵mian的de錐zhui形xing拱gong頂ding優you化hua為wei擬ni合he懸xuan鏈lian線xian拱gong頂ding結jie構gou並bing實shi施shi分fen離li設she計ji,有you效xiao轉zhuan移yi分fen散san了le應ying力li,解jie決jue了le耐nai材cai應ying力li和he鋼gang殼ke應ying力li作zuo用yong。再zai通tong過guo改gai變bian爐lu殼ke材cai質zhi,采cai用yong適shi應ying大da型xing高gao爐lu高gao風feng溫wen、高風壓熱風爐要求的壓力容器爐殼鋼板Q345R替代Q345C爐殼鋼板,用簡單易行的方式徹底解決腐蝕開裂現象,確保燃燒室內襯耐材和爐殼消除所有應力從而實現穩定長壽高風溫目標。(劉世聚)
來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網
編輯:張雨恬
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