前言

三次風(fēng)管是將窯頭罩或篦冷機高溫端1100℃-1200℃熱風(fēng)經(jīng)管道送入分解爐用于爐煤燃燒、生料分解的熱氣流專用管道。其管道由內(nèi)至外敷設(shè)高鋁磚或硅莫磚（厚114-220mm）及硅鈣板或硅酸鋁氈毯（厚65-115mm）外筒體鋼板（厚12mm）。究其管道外表（鋼板）平均溫度約90-110℃，10米處最高達200℃。現(xiàn)我公司三次風(fēng)管筒體3.5-4%的傾斜懸裸露天，問及者少，在熱工設(shè)備雖屬低溫，但表面積大，且熱耗較高，若將表面散熱控制在接近環(huán)境溫度，最大限度的作用于爐內(nèi)，利于爐煤燃燒及碳酸鹽分解，對熟料節(jié)能降耗意義重大。

2017年2月更換0-25.5米澆注料（GM-65約43噸）。三次風(fēng)管內(nèi)部25米段耐火磚整體爆裂嚴(yán)重，局部耐火磚有不同程度下沉，膨脹節(jié)處澆注料脫落，筒體變形略成橢圓形狀。此次對上半頂部支模澆筑澆注料。2018年3月更換25.5-54米段上半頂部澆注料（GM-65約45噸）大面積耐火磚爆裂，耐火磚環(huán)向、軸向存在錯位現(xiàn)象，局部耐火磚脫落，風(fēng)管內(nèi)積料嚴(yán)重，徹底清理。2019年2月更換膨脹節(jié)2個。膨脹節(jié)前后筒體變形嚴(yán)重，安裝過程接口存在錯位現(xiàn)象。2020年三次風(fēng)管入爐位置澆注料整體澆注。

2021年2月更換1道膨脹節(jié)，膨脹節(jié)燒損嚴(yán)重。風(fēng)管約35米變形突出，耐火磚不宜砌筑，中部位置澆注料多處脫落修補，耐火磚爆裂嚴(yán)重。

一是以風(fēng)速的為主，與窯相適應(yīng)設(shè)計理念。管道內(nèi)部飛砂堆積量的多少會伴隨內(nèi)部風(fēng)速變化達到動態(tài)平衡的過程，經(jīng)模擬實驗得出管道內(nèi)風(fēng)速低于30m/s，易堆積。二是縮口噴騰風(fēng)速與三次風(fēng)管直徑關(guān)系是系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。縮口噴騰風(fēng)速應(yīng)具有25m/s以上保證向上的托力防止風(fēng)料短路。因此，管徑、傾斜角度只要與之相適應(yīng)、配合縮口截面噴騰風(fēng)速即可。

公司2014年12月熱工標(biāo)定縮口1.9米時噴騰風(fēng)速22m/s（標(biāo)定數(shù)據(jù)），三次風(fēng)管徑2.6米風(fēng)速為18-22m/s（標(biāo)定數(shù)據(jù)），運行中管道截面有25%-40%面積沉積飛砂；預(yù)燃室內(nèi)旋流風(fēng)強于噴騰向上托力，導(dǎo)致系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)串料、塌料現(xiàn)象。2015年縮口技改尺寸1.75米增加縮口噴騰風(fēng)速25m/s，三次風(fēng)閘板開度28-45cm（管道開度17%以內(nèi)），三次風(fēng)速與噴騰風(fēng)速相匹配，窯況才得以穩(wěn)定。三次風(fēng)管耐火材料經(jīng)過12年飛砂料沖刷、高溫?zé)g內(nèi)襯早已滿面瘡痍。2017-2018年由于管道上部高鋁磚僅剩4cm，數(shù)處垮落（飛砂下部正常8-17cm左右）對上部環(huán)向120度進行115mm(保溫層)+114mm耐火磚更換G-16K200mm厚澆注料。兩側(cè)腰部（120度-180度之間）60度由于系統(tǒng)風(fēng)速的改變飛砂堆積厚度減少，腰部殘余高鋁磚出現(xiàn)凹槽，隨著風(fēng)掃內(nèi)襯逐漸變薄，側(cè)撐力衰減鋼板受輻射、傳遞高溫蠕變管道成偏平型，管道截面積的減少，管道風(fēng)速改變更助推了腰部的風(fēng)蝕，且成愈演愈烈之勢（附表一）。

表1

表2

（備注：衰減率根據(jù)同方向前一個溫度減去后一個溫度之差與前一個溫度的比值；三次風(fēng)管測點長度統(tǒng)一按57.3m計算。）

1.從表2能夠看出二三次風(fēng)溫溫差逐漸有擴大趨勢，2019-2020溫差有輕微縮減，主要原因?qū)⒁弧⒍⑷龣n燒蝕的管道膨脹節(jié)進行了更換，消除了膨脹節(jié)漏風(fēng)點，但衰減溫差仍然偏大。

2.管道衰減溫度逐年上升（由2.97℃-4.5℃/米），2017-2018年更換環(huán)向120度澆注料時未增加隔熱層，G-16K導(dǎo)熱系數(shù)穩(wěn)定在2.0，表面溫度在110℃左右，熱損大。伴隨管道高溫蠕變，腰部側(cè)撐力減弱及截面積的改變，管道內(nèi)積料厚度會減少，腰部耐火磚裸露面積增大。在高風(fēng)速、高風(fēng)溫的溫度場所環(huán)境下會逐漸加劇管道的熱損。

3.三次風(fēng)閘板前后屬于異常溫差，6月27日三次風(fēng)溫1008.5℃（擋板前） 、922.9℃（擋板后），溫差高達85.1℃兩側(cè)點位置偏差3.2米；經(jīng)過現(xiàn)場排查此處有三道法蘭、一個閘板（兩道法蘭）、兩個孔門、歷年來磨通修補點多達11次，存在多處漏風(fēng)所致。

4.工藝管理不足，三次風(fēng)膨脹節(jié)因管道呈橢圓形管道下沉，機械應(yīng)力變化導(dǎo)致二檔處膨脹節(jié)法蘭環(huán)向開裂（2.2m），且7處澆注孔裸露（澆注后未封堵）溫度通過澆注料縫隙摻入冷風(fēng)。

表3

若取三次風(fēng)管胴體外表溫度為110 ℃，表面積506.2㎡，三次風(fēng)管φ2.6*62m，設(shè)外界空氣環(huán)境溫度為25℃，測量溫差85℃，鋼板黑度為￡=0.8求其外表熱損。

熱對流損失計算：

①三次風(fēng)管外表面為自然冷卻，查表對流換熱系數(shù)范圍在5-25W/m2·℃

②二檔以后三次風(fēng)管周邊氣溫接近大氣溫度，一檔至二檔位置氣體溫度由170℃逐步降低至大氣溫度，計算時對流面積取（25%+50%）*506㎡。

③以最小對流換熱系數(shù)計算：

對流換熱功率=（25%+50%）*506㎡*5W/㎡.*55℃=1.42*105J/s,

④標(biāo)煤熱值以29307kJ計算，折算標(biāo)煤19.8kg/h，每日節(jié)約標(biāo)煤19.8*24=475.2kg

⑤以最大對流換熱系數(shù)計算：每日節(jié)約標(biāo)煤=475.2*25/5=2376kg。

⑥熱對流系數(shù)的確定

對流換熱系數(shù)=K（查表取2.5至3.6）*溫差（85℃）0.25

=7.6-10.93；

每日節(jié)約標(biāo)煤475.2*（7.6至10.93）/5=722.3kg至1038.78kg

熱輻射損失計算

以標(biāo)煤熱值以29307kJ計算節(jié)約標(biāo)煤6.52kg/h,每日節(jié)約煤156.5kg

理論計算每日節(jié)約煤耗878.8kg-1195.3kg之間

三次風(fēng)管因散熱導(dǎo)致每年（以330天計）損耗煤量290-394.4噸

第一步：消除外漏，將風(fēng)管法蘭、澆注孔全部滿焊。

第二步：當(dāng)下利用現(xiàn)有資源將內(nèi)部襯料厚度修復(fù)，腰部耐火磚變薄、粉化處用廢舊耐火磚交錯砌磊、澆注料填縫；長遠考慮，采用節(jié)能配套方案，耐火層選用 114mm 低導(dǎo)熱莫來石磚 TD-M45 搭配 。80mm（40+40）納米隔熱板組合保溫層設(shè)計，總厚度為 194mm；配置和原 設(shè)計 200mm 數(shù)值差較小，可視為基本一致。經(jīng)熱導(dǎo)計算殼體溫度約在 75℃，由此節(jié)能方案可使三次風(fēng)管外殼體溫度降低 55℃左右。（附兩套方案）

第三步：筒體外部保溫。選硅酸鹽保溫涂料（厚度5mm）+硅酸鋁氈毯+白鐵皮，效果更好。

由于個人認(rèn)識有限，想此三步法意解此憂，不足之處請見諒。

作者：卓憲成

來源：《昆明海螺水泥有限公司》

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