一种非圆形送风截面的热风管道内衬制造技术

本发明专利技术提供了一种非圆形送风截面的热风管道内衬，该内衬采用非圆形送风截面的设计，通过减小管道内衬顶部的拱形直径的方式提高其稳定性；通过增大管道内衬底部直径、减薄内环耐火砖厚度的方式保证通风能力。该热风管道内衬即明显地提高了热风管道耐火砖砌筑稳定性，同时不影响热风管道通风能力和送风效果。

Lining of hot air pipe for non-circular air supply section

The invention provides a hot air pipeline non circular cross-section lining, the lining of the non circular air section design, improve the stability by reducing the diameter of the pipe lining at the top of the arch; ensure ventilation capacity through the way of increasing the pipe diameter of the inner substrate and thinning the thickness of the refractory brick. The lining of the hot air pipe obviously improves the masonry stability of the refractory brick of the hot air pipeline, and has no influence on the ventilation ability and the air supply effect of the hot air pipe.

【技术实现步骤摘要】
一种非圆形送风截面的热风管道内衬
本专利技术涉及一种适于黑色金属、有色金属冶炼高炉热风炉用热风管道，特别涉及一种大直径的输送高温、高压热气体的管道内衬。
技术介绍
高炉冶炼需要一种热风炉设备，用于加热具有一定压力的高炉鼓风，这种被加热的高炉鼓风需要通过管道输送到高炉，即所谓的热风管道。这种热风管道通过热风支管与热风炉组中的每座热风炉相连，热风管道的一端为盲端，另一端接入高炉的围管。热风管道外部由钢壳制造，钢壳用于承受鼓风压力，钢壳内部砌筑有耐火材料，起到保温作用。耐火材料通常有多环耐火砖或者保温材料组成，其中内环砖由重质砖砌筑而成，内环重质砖支撑外部各环的保温耐火材料并承受热风冲刷。常规的热风管道由圆形钢壳、圆形砌筑的耐火材料组成，送风截面也是圆形的。热风管道通常设计为圆形，这是因为圆形热风管道受力最好且占地最小。热风管道外部由钢壳制造，圆形钢壳用于承受鼓风压力，钢壳内部沿钢壳内壁砌筑有耐火材料，耐火材料起保温作用，保温材料沿钢壳也以圆形方式砌筑。热风温度为1100℃~1450℃，耐火材料通常由多环耐火砖和其它保温材料组成，其中内环砖由多块楔形的重质砖砌筑而成，楔形砖以管道圆心为中心砌筑，起到对外层保温材料的支撑作用，外层耐火材料通常由轻质保温砖、保温棉和喷涂料组成，各层耐火材料具有不同的保温效果，最外层的耐火材料与钢壳接触面的温度为100℃~150℃，热风管道钢壳外部的温度也为100℃~150℃。提高热风炉的送风风温有利于降低高炉冶炼成本，提高鼓风压力有利于提高高炉产量，因此，随着高炉冶炼技术提高，热风管道所输送的热风具有高温、高压特性，这就增加了常规的热风管道内衬的不稳定性。对于圆形的内衬来说，内环重质砖一般采用楔形砖砌筑而成。热风管道顶部耐火砖所受温度最高（热风管道内部的上部与下部温差达数十度），同时受到热风的高流速冲刷和数百度温差的冲击，并在外层耐火材料和自身的重力影响下，长期运行情况下很容易脱落，这就是常见的所谓热风管道顶部耐火砖掉砖的现象。随着高炉炉容增大，高炉鼓风风量也随之增加，因此，热风管道直径也越来越大，热风管道内环耐火砖顶部脱落的隐患也会加重。这是因为，耐火砖的尺寸并不能随着热风管道管径的增加而无限制增加，因为过大、过重的耐火砖不利于人工搬运和砌筑，制造难度也增大。当管径增大且采用圆形砌筑方式时，楔形耐火砖的大小头尺寸差也减小，因此，耐火砖的稳定性也随之降低。作为对上述公知内容的验证，根据专利技术人的计算，随着管径增加，耐火砖顶部所受应力也增大，也就是说，对于圆形耐火砖内衬来说，管径越大，顶部受力情况也越差。相比热风管道内衬顶部，热风管道内衬底部的温度低数十度，且底部座于热风管道钢壳之上，结构相对稳定，因此事故率较低。为了提高热风管道内衬顶部的稳定性，有一种尝试是将热风管道顶部由砌砖方式改造浇注料，但这种方式显然无法在整个数十米长的管道上实施，通常只能应用在热风管道与热风炉连接的T形部位，由于两种施工方式不同，局部浇注料与耐火砖的结合部存在较大的脱落事故隐患。因此，局部采用浇注料的方式通常只在应急维修时应用。在俄罗斯，公开的研究资料显示，早期技术人员曾经做过一些涉及到本专利技术的技术尝试，在砌筑热风炉热风出口和热风短管（即热风支管从热风炉热风出口到热风阀之间段）时采用的加强措施，包括在圆形的热风出口上部增加特殊的拱形装置—拱形浇注料、特殊的拱形砖等，通过这些拱形装置承担热风出口上部耐火砖的重力载荷，从而降低热风出口顶部耐火砖的承载，降低顶部耐火砖脱落的隐患。但上述技术方案因为施工复杂、与普通墙砖衔接部位容易受损，并没有全面推广。高风温、高风压、大风量是当今和未来的高炉冶炼技术趋势，目前的热风管道圆形砌筑设计（即所谓的圆形送风截面）无法满足高稳定性和长寿命的要求，热风管道经常需要维护，增加了热风系统的运行成本。过去以及现有的一些技术尝试并没有从根本上解决现存问题，反而可能会带来更严重的脱落事故。
技术实现思路
本专利技术需要解决的问题是：研究一种可以从根本上提高热风管道、尤其是大直径热风管道内衬稳定性的设计和砌筑方式，解决高温、高压、大管径的热风管道内衬稳定性问题，提高热风管道的使用寿命（无维护）。基于此，在采用圆形热风管道钢壳的基础上，以标准的圆形内衬设计为对比对象，提出了三种解决方案，所述各种解决方案的关键技术是：采用一种非圆形送风截面的设计，通过减小管道内衬顶部的拱形直径的方式提高其稳定性；通过增大管道内衬底部直径、减薄内环耐火砖厚度的方式保证通风能力（即送风截面积不变）。在圆形、拱形、锥形结构的砌筑方式中，公知的各种技术方案对比结果表明，采用楔形耐火砖的砌筑稳定性最高，这是因为楔形耐火砖在砌筑组合中以中心线对中的方式排列，在重力作用下，楔形耐火砖从大头向小头方向滑动时彼此受到挤压而不会脱落。在本专利技术中也采用这种稳定性高的楔形耐火砖，其中，顶部的耐火砖增加子母锁扣（通常的方式为位于楔形耐火砖中部的凸起条和凹槽形式），以增强楔形耐火砖的稳定性，同时也起到降低热风对灰缝的冲刷作用；其中，内环重质砖的外部轮廓为圆形，并且与圆形热风管道钢壳同心。第一种解决技术方案：一种热风管道内衬，其内环由重质的楔形耐火砖砌筑而成，形成一种非圆形的送风截面，它上部具有半圆形的拱顶，两侧则为垂直的直壁，底部为平底，两侧的直壁与圆形拱顶以平滑过渡。其中所述顶部圆形拱顶的直径一般为1000~1500mm，采用楔形重质砖砌筑；其中：所述两侧直壁采用长方形（或正方形）耐火砖砌筑，所述底部采用长方形（或正方形）砌筑。第二种解决技术方案：一种热风管道内衬，其内环由重质的楔形耐火砖砌筑而成，形成一种非圆形的送风截面，它上部具有较小直径的圆弧形拱顶，所述直径一般为1000~1500mm；在拱顶弧段两侧、按照与拱顶弧相切的方向、以直线延伸，直至与下部一个底部圆弧相交（相交部位采用圆弧过渡），形成一个梨形的送风截面；内环砖外缘为圆形，与管道钢壳同心，内环砖外部的保温轻质砖则与圆形内衬设计相符。其中：所述拱顶弧段与底部圆弧的两侧连接段形成的角度为60°~120°，以60°~90°为最佳；所述弧形拱顶，其耐火砖厚度应等于或大于圆形内衬的厚度；所述下部圆弧内衬，即比圆形内衬直径更大的圆弧内衬，其耐火砖厚度小于圆形内衬耐火砖厚度；所述拱顶圆弧与底部圆弧内衬相交的两侧直线连接段，其下部以过渡圆弧方式与下部圆弧内衬相交；所述热风管道内衬的截面积与圆形管道内衬截面积相同，相差不应超过3%。第三种解决技术方案：一种热风管道内衬，其内环由重质的楔形耐火砖砌筑而成，形成一种非圆形的送风截面，其特征在于：在第二种解决技术方案的基础上，在拱顶弧段两侧以一个或多个直线段或圆弧的组合形式与下部的圆弧内衬以过渡圆弧方式相交。其中：所述拱顶弧段与底部圆弧的两侧连接段形成的角度为30°~90°，以30°~60°为最佳；所述拱顶，其耐火砖厚度应等于或大于圆形内衬的厚度；所述下部圆弧内衬，是指比圆形内衬（即常规设计的圆形内衬）直径更大的圆弧内衬，其耐火砖厚度小于圆形内衬耐火砖厚度；所述热风管道内衬的截面积与圆形管道内衬截面积相同，相差不应超过3%。上述解决技术方案中，第二、三种技术方案比较优选，其中第三种技术方案最佳。在第一种技术方案中，热风管道内衬送风截面形状如桥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非圆形送风截面的热风管道内衬，该内衬外缘为圆形并且与圆形的热风管道壳体同心，所述内衬的内缘形成非圆形送风截面，非圆形送风截面包括上弧段、下弧段及连接上下弧段的两个侧边，其特征在于：与具有标准圆形送风截面的热风管道内衬相比，非圆形送风截面的上弧段的直径较小，下弧段直径较大；非圆形送风截面的截面积与标准圆形送风截面的截面积相差不大于3%。

【技术特征摘要】
1.一种非圆形送风截面的热风管道内衬，该内衬外缘为圆形并且与圆形的热风管道壳体同心，所述内衬的内缘形成非圆形送风截面，非圆形送风截面包括上弧段、下弧段及连接上下弧段的两个侧边，其特征在于：与具有标准圆形送风截面的热风管道内衬相比，非圆形送风截面的上弧段的直径较小，下弧段直径较大；非圆形送风截面的截面积与标准圆形送风截面的截面积相差不大于3%。2.如权利要求1所述的一种非圆形送风截面的热风管道内衬，其特征在于，上弧段直径小于具有标准圆形送风截面的热风管道内衬直径，下弧段直径等于或大于具有标准圆形送风截面的热风管道内衬直径。3.如权利要求2所述的一种非圆形送风截面的热风管道内衬，其特征在于，连接上弧段与下弧段的两个侧边向顶部圆弧方向收缩并形成夹角，该夹角的范围是30°~90°，优选为30°~60°。4.如权利要求1所述的一种非圆形送风截面的热风管道内衬，其特征在于，所述非圆形送风截面为梨形。5.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：王长春，韩向东，萨伯丁·安东，汪小龙，贾冰，
申请(专利权)人：北京卡卢金热风炉技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11