前言

三次風管是將窯頭罩或篦冷機高溫端1100℃-1200℃熱風經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。其管道由內至外敷設高鋁磚或硅莫磚（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℃?，F我公司三次風管筒體3.5-4%的傾斜懸裸露天，問及者少，在熱工設備雖屬低溫，但表面積大，且熱耗較高，若將表面散熱控制在接近環境溫度，最大限度的作用于爐內，利于爐煤燃燒及碳酸鹽分解，對熟料節能降耗意義重大。

2017年2月更換0-25.5米澆注料（GM-65約43噸）。三次風管內部25米段耐火磚整體爆裂嚴重，局部耐火磚有不同程度下沉，膨脹節處澆注料脫落，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，耐火磚環向、軸向存在錯位現象，局部耐火磚脫落，風管內積料嚴重，徹底清理。2019年2月更換膨脹節2個。膨脹節前后筒體變形嚴重，安裝過程接口存在錯位現象。2020年三次風管入爐位置澆注料整體澆注。

2021年2月更換1道膨脹節，膨脹節燒損嚴重。風管約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，耐火磚爆裂嚴重。

一是以風速的為主，與窯相適應設計理念。管道內部飛砂堆積量的多少會伴隨內部風速變化達到動態平衡的過程，經模擬實驗得出管道內風速低于30m/s，易堆積。二是縮口噴騰風速與三次風管直徑關系是系統設計的關鍵。縮口噴騰風速應具有25m/s以上保證向上的托力防止風料短路。因此，管徑、傾斜角度只要與之相適應、配合縮口截面噴騰風速即可。

公司2014年12月熱工標定縮口1.9米時噴騰風速22m/s（標定數據），三次風管徑2.6米風速為18-22m/s（標定數據），運行中管道截面有25%-40%面積沉積飛砂；預燃室內旋流風強于噴騰向上托力，導致系統頻繁出現串料、塌料現象。2015年縮口技改尺寸1.75米增加縮口噴騰風速25m/s，三次風閘板開度28-45cm（管道開度17%以內），三次風速與噴騰風速相匹配，窯況才得以穩定。三次風管耐火材料經過12年飛砂料沖刷、高溫燒蝕內襯早已滿面瘡痍。2017-2018年由于管道上部高鋁磚僅剩4cm，數處垮落（飛砂下部正常8-17cm左右）對上部環向120度進行115mm(保溫層)+114mm耐火磚更換G-16K200mm厚澆注料。兩側腰部（120度-180度之間）60度由于系統風速的改變飛砂堆積厚度減少，腰部殘余高鋁磚出現凹槽，隨著風掃內襯逐漸變薄，側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，管道風速改變更助推了腰部的風蝕，且成愈演愈烈之勢（附表一）。

表1

表2

（備注：衰減率根據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；三次風管測點長度統一按57.3m計算。）

1.從表2能夠看出二三次風溫溫差逐漸有擴大趨勢，2019-2020溫差有輕微縮減，主要原因將一、二、三檔燒蝕的管道膨脹節進行了更換，消除了膨脹節漏風點，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年更換環向120度澆注料時未增加隔熱層，G-16K導熱系數穩定在2.0，表面溫度在110℃左右，熱損大。伴隨管道高溫蠕變，腰部側撐力減弱及截面積的改變，管道內積料厚度會減少，腰部耐火磚裸露面積增大。在高風速、高風溫的溫度場所環境下會逐漸加劇管道的熱損。

3.三次風閘板前后屬于異常溫差，6月27日三次風溫1008.5℃（擋板前） 、922.9℃（擋板后），溫差高達85.1℃兩側點位置偏差3.2米；經過現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，存在多處漏風所致。

4.工藝管理不足，三次風膨脹節因管道呈橢圓形管道下沉，機械應力變化導致二檔處膨脹節法蘭環向開裂（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。

表3

若取三次風管胴體外表溫度為110 ℃，表面積506.2㎡，三次風管φ2.6*62m，設外界空氣環境溫度為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：

①三次風管外表面為自然冷卻，查表對流換熱系數范圍在5-25W/m2·℃

②二檔以后三次風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?。?5%+50%）*506㎡。

③以最小對流換熱系數計算：

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

④標煤熱值以29307kJ計算，折算標煤19.8kg/h，每日節約標煤19.8*24=475.2kg

⑤以最大對流換熱系數計算：每日節約標煤=475.2*25/5=2376kg。

⑥熱對流系數的確定

對流換熱系數=K（查表取2.5至3.6）*溫差（85℃）0.25

=7.6-10.93；

每日節約標煤475.2*（7.6至10.93）/5=722.3kg至1038.78kg

熱輻射損失計算

以標煤熱值以29307kJ計算節約標煤6.52kg/h,每日節約煤156.5kg

理論計算每日節約煤耗878.8kg-1195.3kg之間

三次風管因散熱導致每年（以330天計）損耗煤量290-394.4噸

第一步：消除外漏，將風管法蘭、澆注孔全部滿焊。

第二步：當下利用現有資源將內部襯料厚度修復，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，采用節能配套方案，耐火層選用 114mm 低導熱莫來石磚 TD-M45 搭配 。80mm（40+40）納米隔熱板組合保溫層設計，總厚度為 194mm；配置和原 設計 200mm 數值差較小，可視為基本一致。經熱導計算殼體溫度約在 75℃，由此節能方案可使三次風管外殼體溫度降低 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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