[实用新型]热风炉热风管道波纹补偿器内部耐火材料的砌筑结构

说明书

技术领域

本实用新型属于冶金行业热风炉技术领域，特别是提供了一种热风炉热风管道波纹补偿器内部耐火材料的砌筑结构，适用于炼铁工艺中高炉炼铁和熔融还原炼铁用到的热风炉。还可用于其它需要将气态介质加热到1000℃以上的工业技术领域中。

背景技术

在高炉炼铁中用热风炉加热鼓风已有近二百年历史，加热后风温最初只有149℃。随着技术的不断进步，目前风温最高已达1350℃。风温提高，可大幅降低焦比，节约焦炭，提高高炉产量，还可充分利用低热值的高炉煤气，提高热效率，减少煤气放散，节约能源，保护环境。

热风炉管道系统的设计目标是“低应力、无过热”，而随着热风温度的不断提高，一些问题也逐渐暴露出来，较为典型的就是热风管道钢壳过热、发红甚至烧穿。

热风管道内部一般会砌筑多层耐火材料，包括不定型耐火材料、隔热砖、耐火砖等，确保钢壳的工作温度在150℃以下。钢壳在此工作温度下会产生热膨胀，如果热膨胀不能合理有效的释放，巨大的热应力足以对管系造成破坏，影响高炉的正常生产。为此，波纹补偿器在热风炉的管道系统（不只是热风管道）得以广泛应用，大大降低了管系应力，实现了低应力的目标。但实现低应力目标的同时，热风管道过热现象成为困扰生产和设计人员的新难题，尤其是波纹补偿器区域，过热现象时有发生，已成为热风管道的薄弱环节。

热风管道波纹补偿器区域过热发红的主要原因，是耐火材料结构设计不合理。以往的补偿器区域耐火材料结构见图1。包括管道钢壳1，环板2，波纹管3，伸缩缝4，隔热层5，耐火喷涂料6，第一层隔热砖7，第二层隔热砖8，第一层耐火砖9，第一层隔热砖的膨胀缝10，第二层隔热砖的膨胀缝11，第一层耐火砖的膨胀缝12，第二层耐火砖13。第一层隔热砖和第二层隔热砖根据不同的工作温度，可以是粘土质隔热砖或高铝质隔热砖。热风炉工作时，热风管道钢壳温度在80℃～150℃之间，由此产生的管道热膨胀量被波纹管3和伸缩缝4吸收。隔热砖和耐火砖在钢壳的带动及自身热膨胀的双重作用下，也会产生热位移，第一层隔热砖的膨胀缝10、第二层隔热砖的膨胀缝11及第一层耐火砖的膨胀缝12用来吸收耐火材料的热位移量，里面填充耐火纤维毯。在图1所示的补偿器砌筑结构中，伸缩缝4与第一层隔热砖的膨胀缝10对齐，用第二层耐火砖13挡住第一层隔热砖的膨胀缝10，第二层耐火砖13的旁边是第二层隔热砖的膨胀缝11，第一层耐火砖的膨胀缝12位于正对耐火砖13的管道内部。这种结构虽然利用膨胀缝10、11及12形成了折返迷宫，但在实际使用中，热风管道工作初期，由于管道钢壳和耐火砖尚未膨胀到位，膨胀缝内的耐火纤维毯没有被压实，在高温（≥1200℃）高压（≥0.3MPa）气流的冲刷下，膨胀缝12里面填充的耐火纤维毯极易被气流卷走，此时气流直接冲击第二层耐火砖13，严重影响砌筑结构的稳定性。在长时间高温高压气流的冲刷下，一旦第二层耐火砖13出现裂缝，就在管道内部和波纹管之间形成了通道，高温气体很容易就进入隔热层5，引起波纹管及附近区域的钢壳过热、发红甚至烧穿。

长期以来，热风管道补偿器发红成为困扰生产设计人员的难题，影响高炉正常生产，增加企业成本。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种热风炉热风管道波纹补偿器内部耐火材料的砌筑结构。通过设计一种新型耐火砖，使耐火砖膨胀缝内的耐火纤维毯能够稳定工作，不被气流卷走，结合逆向迷宫膨胀缝设计，保证管道钢壳、隔热砖及耐火砖自由膨胀的同时，高温高压气体不会进入波纹管内，有效避免补偿器及附近钢壳过热发红。另外耐火砖带锁扣，保证相邻耐火砖之间实现互锁，增加整体砌筑结构的稳定性。