一种外燃式热风炉拱顶联络管温度场系统维护方法与流程

1.本发明涉及热风炉维护技术领域，尤其涉及一种外燃式热风炉拱顶联络管温度场系统维护方法。


背景技术：

2.拱顶联络管属于外燃式热风炉最为特殊和薄弱的结构，存在着送风时膨胀、非送风(烧炉)时收缩一日二十四次的应力，且日复一日、年复一年地反复周期作用。为吸收该应力，除了在钢壳上设置波纹膨胀节外，在其内部的耐火砖结构处还设有膨胀缝。
3.若单条膨胀缝隙在联络管横向应力场中设置过窄，容易致使膨胀空间不足，使膨胀缝两侧的耐火砖相互挤压、剥落或损坏，甚至导致拱顶联络管耐材在横向上发生严重位移与倾斜，致使拱顶联络管内部耐材结构垮塌，轻则缩短热风炉寿命，重则发生拱顶联络管烧穿、热风炉爆炸等恶性事故。若单条膨胀缝隙设置过宽，容易致使膨胀缝两侧的耐火砖膨胀空间过大，如再加上填充耐火纤维耐火度低、收缩性大等缺陷，送风时高温高压气流的窜动将会导致保温砖烧损和拱顶联络管钢壳表面温度过高。若拱顶联络管耐材在横向上设置膨胀缝数量过少，会致使联络管中间部位耐材往两端拱顶端口发生横向位移与错位，拱顶耐材结构稳定性变差甚至会发生垮塌。若拱顶联络管耐材在横向上设置膨胀缝数量过多，会增加送风时高温高压气流的窜动机率，致使保温砖的烧损加剧，甚至导致拱顶联络管钢壳表面温度不可控制。
4.导致外燃式热风炉拱顶联络管温度场超控制标准的原因有以下几个：
5.1)各层耐火砖单条膨胀缝隙设置过宽，大于其两侧耐火砖的最大膨胀量；
6.2)膨胀缝中填充纤维性能(特别是其工作温度、导热系数、加热线收缩率等)无法满足其工况要求。
7.外燃式热风炉的内部耐材的设置不合理以及结构缺陷等问题，无法在日常运行中处理，一旦因拖延时间过长而导致保温砖烧损严重，就会发生联络管发红或烧穿等恶性事故，造成严重的损失。因而在外燃式热风炉有维修机会时，亟需一种外燃式热风炉拱顶联络管温度场系统控制方法，从源头和结构设计上进行系统的优化。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种外燃式热风炉拱顶联络管温度场系统维护方法，以完成对热风炉拱顶联络管的控制。
9.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
10.一种外燃式热风炉拱顶联络管温度场系统维护方法，包括以下步骤：
11.s10、获取热风炉拱顶联络管的第一保温层膨胀缝的宽度、第二保温层膨胀缝的宽度、第三保温层膨胀缝的宽度、滑动缝的宽度、两条边缘膨胀缝的宽度和两条中部膨胀缝的宽度；
12.s20、拆卸热风炉拱顶联络管除两支撑端口段外的重质工作层、第一层保温层、第
二层保温层和第三层保温层，修复联络管钢壳表面的喷涂层；
13.s30、将所述重质工作层的膨胀比调整至第一膨胀阈值范围内；使所述边缘膨胀缝的宽度为原来的k倍，且k处于第一宽度阈值范围内，所述中部膨胀缝的宽度为原来的l倍，且l处于第二宽度阈值范围内，所述滑动缝的宽度保持不变；
14.s39、计算所述重质工作层的总膨胀缝宽度与原来的之比m，判断m是否处于第一比值阈值范围内，若是，则继续步骤s40，若否，则返回步骤s30；
15.s40、将所述第一保温层的膨胀比调整至第二膨胀阈值范围内；使所述第一保温层膨胀缝的宽度为原来的n倍，且n处于第三宽度阈值范围内；
16.s49、计算所述第一保温层的总膨胀缝宽度与原来的之比p，判断p是否处于第二比值阈值范围内，若是，则继续步骤s50，若否，则返回步骤s40；
17.s50、将所述第二保温层的膨胀比调整至第三膨胀阈值范围内；使所述第二保温层膨胀缝的宽度为原来的q倍，且q处于第四宽度阈值范围内；
18.s59、计算所述第二保温层的总膨胀缝宽度与原来的之比r，判断r是否处于第三比值阈值范围内，若是，则继续步骤s60，若否，则返回步骤s50；
19.s60、将所述第三保温层的膨胀比调整至第四膨胀阈值范围内；使所述第三保温层膨胀缝的宽度为原来的t倍，且t处于第五宽度阈值范围内；
20.s69、计算所述第三保温层的总膨胀缝宽度与原来的之比u，判断u是否处于第四比值阈值范围内，若是，则继续步骤s70，若否，则返回步骤s60；
21.s70、重新分层筑砌所述第三层保温层、所述第二层保温层、所述第一层保温层和所述重质工作层，并在所有的膨胀缝中填满填充纤维。
22.作为外燃式热风炉拱顶联络管温度场系统维护方法的优选技术方案，步骤s40包括以下详细步骤：
23.s41、将所述第一保温层膨胀缝的数量变为四条。
24.作为外燃式热风炉拱顶联络管温度场系统维护方法的优选技术方案，步骤s50包括以下详细步骤：
25.s51、将所述第二保温层膨胀缝的数量变为四条。
26.作为外燃式热风炉拱顶联络管温度场系统维护方法的优选技术方案，步骤s60包括以下详细步骤：
27.s61、将所述第三保温层膨胀缝的数量变为四条。
28.作为外燃式热风炉拱顶联络管温度场系统维护方法的优选技术方案，所述第一膨胀阈值范围为4.2％-4.7％，所述第一比值阈值范围为89％-92％。
29.作为外燃式热风炉拱顶联络管温度场系统维护方法的优选技术方案，所述第一宽度阈值范围为89％-93％，所述第二宽度阈值范围为84％-86％。
30.作为外燃式热风炉拱顶联络管温度场系统维护方法的优选技术方案，所述第二膨胀阈值范围为3.1％-3.3％，所述第二比值阈值范围为59％-61％。
31.作为外燃式热风炉拱顶联络管温度场系统维护方法的优选技术方案，所述第三宽度阈值范围为89％-91％。
32.作为外燃式热风炉拱顶联络管温度场系统维护方法的优选技术方案，所述第三膨胀阈值范围和所述第四膨胀阈值范围均为2.6％-2.7％，所述第三比值阈值范围和所述第
四比值阈值范围均为58％-59％。
33.作为外燃式热风炉拱顶联络管温度场系统维护方法的优选技术方案，所述第四宽度阈值范围和所述第五宽度阈值范围均为89％-91％。
34.本发明的有益效果：
35.本外燃式热风炉拱顶联络管温度场系统维护方法通过对热风炉拱顶联络管温度场的计算，针对性地对热风炉拱顶联络管各层膨胀缝的设置结构及膨胀量进行了核算优化，在保证热风炉拱顶联络管能够正常工作且性能不变的前提下，对总膨胀缝隙及窜气通道进行了控制。在热风炉维修时实施本方法，能够实现对热风炉拱顶联络管的准确维护，进而达到延长热风炉拱顶联络管使用寿命的目的。本方法填补了现有技术的空缺，减少了施工人员的工作量，能够有效地完成对外燃式热风炉拱顶联络管的维护，而且便于在工程实际中进行应用。
附图说明
36.图1是本发明实施例提供的外燃式热风炉拱顶联络管温度场系统维护方法的流程图。
具体实施方式
37.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
40.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
41.在外燃式热风炉拱顶联络管温度场系统中，外燃式热风炉拱顶联络管的管壁包括由内向外依次设置的重质工作层、第一保温层、第二保温层、第三保温层和联络管钢壳；修复联络管钢壳的表面设有喷涂层；重质工作层的外表面由重质压缝砖筑砌而成，重质压缝砖所形成层套设有内层，该内层由滑动缝压缝砖筑砌而成，重质压缝砖与滑动缝压缝砖的材质常采用低蠕变drl-145。第一保温层由第一材质的保温砖筑砌而成，第二保温层由第二材质的保温砖筑砌而成，第三保温层由第三材质的保温砖筑砌而成。
42.重质工作层设有分别靠近两支撑端口段的两条边缘膨胀缝、位于中部的一条滑动缝以及分居于滑动缝两侧的两条中部膨胀缝。重质工作层的总膨胀缝宽度被定义为滑动缝的宽度、两条边缘膨胀缝的宽度和两条中部膨胀缝的宽度之和。根据外燃式热风炉拱顶联络管应力场的分析，两条中部膨胀缝的形变量最大，而滑动缝为受力处。
43.第一保温层设有多条第一保温层膨胀缝，第一保温层的总膨胀缝宽度被定义为所有第一保温层膨胀缝的宽度之和。第二保温层设有多条第二保温层膨胀缝，第二保温层的总膨胀缝宽度被定义为所有第二保温层膨胀缝的宽度之和。第三保温层设有多条第三保温层膨胀缝，第三保温层的总膨胀缝宽度被定义为所有第三保温层膨胀缝的宽度之和。在现有技术中，第一保温层膨胀缝、第二保温层膨胀缝和第三保温层膨胀缝通常均设置有六条。
44.膨胀缝的宽度与其对应管道的耐火砖所砌筑的长度之比被定义为该层的膨胀比。
45.当重质工作层存在过宽及填充纤维质量欠佳的问题时，会导致送风时高温高压气流向膨胀缝的周围窜动，致使拱顶联络管温度场升高。而根据拱顶联络管纵向温度场进行分析可知，重质工作层是与高温流体直接接触的，对高温性能适应性要求最高，然后则是按照第一保温层、第二保温层到第三保温层的顺序逐层降低。各层的整体膨胀量也与其温度梯度呈正比例的一致，因此联络管横向上的膨胀量是按照工作层、第一保温层、第二保温层到第三保温层的顺序逐渐降低的。
46.在满足外燃式热风炉正常工况下，在拱顶联络管保温砖结构纵向上，除控制单条膨胀缝宽度的同时，本实施例通过优化膨胀缝设置位置及数量的方式控制联络管在横向上的总膨胀量。
47.如图1所示，本实施例提供了一种外燃式热风炉拱顶联络管温度场系统维护方法，包括以下步骤：
48.步骤一：获取热风炉拱顶联络管的第一保温层膨胀缝的宽度、第二保温层膨胀缝的宽度、第三保温层膨胀缝的宽度、滑动缝的宽度、两条边缘膨胀缝的宽度和两条中部膨胀缝的宽度。
49.步骤二：拆卸热风炉拱顶联络管除两支撑端口段外的重质工作层、第一层保温层、第二层保温层和第三层保温层，修复联络管钢壳表面的喷涂层。
50.步骤三：将重质工作层的膨胀比调整至第一膨胀阈值范围内；使边缘膨胀缝的宽度为原来的k倍，且k处于第一宽度阈值范围内，中部膨胀缝的宽度为原来的l倍，且l处于第二宽度阈值范围内，滑动缝的宽度保持不变。
51.步骤四：计算重质工作层的总膨胀缝宽度与原来的之比m，判断m是否处于第一比值阈值范围内，若是，则继续步骤五，若否，则返回步骤三。
52.步骤五：将第一保温层的膨胀比调整至第二膨胀阈值范围内；使第一保温层膨胀缝的宽度为原来的n倍，且n处于第三宽度阈值范围内。
53.步骤六：计算第一保温层的总膨胀缝宽度与原来的之比p，判断p是否处于第二比值阈值范围内，若是，则继续步骤七，若否，则返回步骤五。
54.步骤七：将第二保温层的膨胀比调整至第三膨胀阈值范围内；使第二保温层膨胀缝的宽度为原来的q倍，且q处于第四宽度阈值范围内。
55.步骤八：计算第二保温层的总膨胀缝宽度与原来的之比r，判断r是否处于第三比值阈值范围内，若是，则继续步骤九，若否，则返回步骤七。
56.步骤九：将第三保温层的膨胀比调整至第四膨胀阈值范围内；使第三保温层膨胀缝的宽度为原来的t倍，且t处于第五宽度阈值范围内。
57.步骤十：计算第三保温层的总膨胀缝宽度与原来的之比u，判断u是否处于第四比值阈值范围内，若是，则继续步骤十一，若否，则返回步骤九。
58.步骤十一：重新分层筑砌第三层保温层、第二层保温层、第一层保温层和重质工作层，并在所有的膨胀缝中填满填充纤维。
59.本外燃式热风炉拱顶联络管温度场系统维护方法通过对热风炉拱顶联络管温度场的计算，针对性地对热风炉拱顶联络管各层膨胀缝的设置结构及膨胀量进行了核算优化，在保证热风炉拱顶联络管能够正常工作且性能不变的前提下，对总膨胀缝隙及窜气通道进行了控制。在热风炉维修时实施本方法，能够实现对热风炉拱顶联络管的准确维护，进而达到延长热风炉拱顶联络管使用寿命的目的。本方法填补了现有技术的空缺，减少了施工人员的工作量，能够有效地完成对外燃式热风炉拱顶联络管的维护，而且便于在工程实际中进行应用。
60.不拆除热风炉拱顶联络管两支撑端口段各层耐火砖的设计，保障了拱顶耐材结构的稳定性，大幅降低了外燃式热风炉拱顶联络管崩裂与损毁的风险，保障了施工人员进行维护操作时的安全。通过修复联络管钢壳表面的喷涂层的方式，降低了联络管钢壳损伤与破裂的风险，保证了联络管钢壳得以顺利工作，进而延长了热风炉拱顶联络管的使用寿命。通过在膨胀缝隙中填充纤维的设计，能够提升外燃式热风炉拱顶联络管温度场控制的稳定性。
61.本实施例中，热风炉拱顶联络管的第一保温层膨胀缝的宽度、第二保温层膨胀缝的宽度、第三保温层膨胀缝的宽度、滑动缝的宽度、两条边缘膨胀缝的宽度和两条中部膨胀缝的宽度由原设计院核定，具体数据直接从设计院处获取。
62.作为优选，在进行重新分层筑砌时，由非拱顶开合门砖的一侧朝向合门砖的一侧进行砌筑。以上方法考虑到了重新砌筑的各层耐火砖与原来未拆除的热风炉拱顶联络管两支撑端口段的耐火砖存在有是否经过重烧的差异特性。通过将各新旧接口部位按膨胀缝隙设置，能够保障新旧接口耐材在热风炉拱顶联络管横向上的结构稳定性。具体地，其他膨胀缝隙按交替错开的形式在热风炉拱顶联络管上进行横向设置。
63.作为优选，在重新分层筑砌重质工作层时，将重质压缝砖和滑动缝压缝砖的材质替换为将重质压缝砖和滑动缝压缝砖的材质替换为低蠕变的材质，具体地型号为drl-150。通过对重质压缝砖与滑动缝压缝砖进行的材质进行调整，能够进一步的提升外燃式热风炉拱顶联络管温度场控制的稳定性。
64.作为优选，填充纤维的材质需要满足以下要求：长期工作的温度≥1400℃，二氧化锆的含量≥15.0％，导热系数在500
±
10℃的条件下≤0.153w/m
·
k，加热线收缩率在1350℃
×
24h的条件下≤-3.0％。
65.在本实施例中，步骤五包括以下详细步骤：将第一保温层膨胀缝的数量变为四条。步骤七包括以下详细步骤：将第二保温层膨胀缝的数量变为四条。步骤九包括以下详细步骤：将第三保温层膨胀缝的数量变为四条。将各保温层膨胀缝的膨胀缝的数量变为四条的设计，能够在保证热风炉拱顶联络管能够正常工作且性能不变的前提下，减少保温层膨胀缝的数量，由此得以大幅降低施工人员的工作量，进而得以提升维护操作的效率。
66.在本实施例的其他实施方式中，保温层膨胀缝的数量为其他不等于四的正整数。保温层膨胀缝数量的选取由对应保温层的总膨胀缝宽度以及单个保温层膨胀缝宽度的最大值确定，在避免保温层膨胀缝的宽度超出最大值的前提下，将保温层膨胀缝的数量尽量减少。其具体确定方式为本领域内的公知常识，为本领域内的技术人员所熟练掌握，在此不多加赘述。
67.在本实施例中，第一膨胀阈值范围为4.2％-4.7％，第一比值阈值范围为89％-92％；第一宽度阈值范围为89％-93％，第二宽度阈值范围为84％-86％；第二膨胀阈值范围为3.1％-3.3％，第二比值阈值范围为59％-61％；第三宽度阈值范围为89％-91％；第三膨胀阈值范围和第四膨胀阈值范围均为2.6％-2.7％，第三比值阈值范围和第四比值阈值范围均为58％-59％；第四宽度阈值范围和第五宽度阈值范围均为89％-91％。
68.本实施例能够广泛应用于炼铁行业大型、中型和小型高炉外燃式热风炉拱顶联络管温度场系统控制之中，可利用热风炉停炉维护的机会实施，从而实现对热风炉拱顶联络管的准确维护，从而延长了热风炉拱顶联络管的使用寿命。采用本方法进行维护的工作量少，维护效果好，本方法具有良好的推广意义。
69.以2200立方米的高炉外燃式热风炉拱顶联络管维护为例：
70.将两条边缘膨胀缝的宽度由53毫米调整至48毫米，保持滑动缝的宽度维持不变，将两条中部膨胀缝的宽度由20毫米调整至17毫米。使重质工作层膨胀比调整至4.2％-4.7％。
71.第一保温层膨胀缝由原来的六条变为四条，第一保温层膨胀缝的宽度由30毫米调整至27毫米，第一保温层膨胀缝的膨胀比调整至3.1％-3.3％。
72.第二保温层和第三保温层的膨胀缝均由原来六条变为四条，第二保温层和第三保温层的膨胀缝宽度均由25毫米调整至22毫米，第二保温层和第三保温层的膨胀比均调整至2.6％-2.7％。
73.将重质压缝砖和滑动缝压缝砖由drl-145型号的低蠕变材质变为drl-150型号的低蠕变材质。
74.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。