热风炉内压是自平衡的内力 ） 实线为1.0倍标准差回归直线 2 图中虚线为1.5倍标准差回归直线 热风炉主要有三种结构形式 式中 7.1.3 炉缸段厚度 式中 3 ——蓄热室和燃烧室之间沿高度方向的不均匀膨胀量产生的弯矩（N.mm） 蓄热室炉身段厚度 ） 热风炉 ——拱顶环梁的净截面面积（mm 壳体结构不连续部位中面当量应力的许用极限值应取1.5 N——拱顶联络管盲板力（N） p 1 炉顶段厚度 拱顶设计温度为1300℃～1450℃ 这一点一般是由工艺专业解决的 含碳 第3部分 不会产生外力 5 3 钢材材质 壳体厚度可采用本标准第7.1.7条中的简化公式确定 燃烧室炉缸段厚度 G nx 设 4 过渡段厚度取炉身上 炉缸段厚度 k 壳体发生应力腐蚀开裂 图中虚线为1.5倍标准差回归直线 A n I 因此可以减少应力腐蚀现象 现行国家标准《高炉炼铁工程设计规范》GB 分析手段采用大型有限元程序ANSYS 并应根据生产过程中在壳体上可能同时作用的荷载 炉身上段厚度 11 7.1.6 硫含量低 X 顶燃式热风炉壳体（图7.1.5）各段的厚度可按下列公式计算 对壳体开孔周边区域的塑性发展及应力重分布 内表面应采取防止晶界应力腐蚀的措施 按壳体的实际尺寸和开孔以及联络管的实际尺寸等建立实体模型 气体 在拱顶高风温区燃烧的煤气中会产生大量的NO 顶燃式热风炉和外燃式热风炉 在工程设计中 环保的方针 2 各段回归直线见图29～图39 ） 允许开孔和转折处部分区域达到屈服 ） 随着时间的增长 微裂纹不易产生的优点 一一钢材的许用应力（N/mm 4 最终确定壳体厚度时 修订后的内燃式热风炉壳体初步确定厚度的公式见公式（7.1.4-1）～公式（7.1.4-7） 生产操作等情况 ——壳体结构承受的永久荷载 10 主要依据是理论分析结果以及美国《压力容器建造另一规则》ASME 对当量应力的许用极限适当放宽 8 特别是硫在焊接时 为设计 7.1.11 ） 7.1.3 有利于提高抗腐蚀的能力 燃烧室炉身上段厚度 炉身段厚度 7.1.7 内燃式热风炉和顶燃式热风炉均只有一个炉体 4732 n——锚栓数量（个） 3 当量应力的许用极限值应符合下列规定 外燃式热风炉混风室壳体（图7.1.7）各段的厚度可按下列公式确定 外表面当量应力的许用极限值应取1.5 7.1.1 热风炉壳体结构形式不仅要满足各种炉型的要求 采用分析设计 7.1.6 因此取消了原规范公式中内压一项 但还是不能满足高炉对高风温的要求 采用的是英国《非直接火焊接压力容器规范》PD 5 N 随着炉内送风和进风的温度波动 当采用局部弹塑性理论分析时 锚栓强度应按下列公式计算 正文中的简化公式是根据回归直线方程进行取整和优化得出 外表面当量应力的许用极限值应取3.0 低耗 部分外燃式热风炉系统在热风主管上设置混风室 热风炉是高炉的重要附属设备 拱顶环梁型外燃式热风炉燃烧室和蓄热室拱顶壳体之间设置的环梁强度应按下列公式验算 除尘器壳体应力分析研究报告”理论分析 Q 塑性和韧性好 3 炉缸段壳体应采用锚栓与基础或螺栓与钢平台梁相连 我国重点钢铁企业热风炉的平均热风温度提高了约100℃ 式中 为此 最大塑性扩展区域不应大于板厚 为高炉冶炼提供更高的热风温度 腐蚀性水溶液浓度升高 炉缸段厚度 拱顶内衬重量 9 7.1.4 6 由于改变了低合金钢的化学成分和合理的热轧工艺 蓄热室炉顶段厚度 3 稳定加热风温的一个主要组成部分 热风炉高温区段及拱顶部位的壳体 外燃式热风炉蓄热室和燃烧室壳体（图7.1.6）各段的厚度可按下列公式计算 外燃式） 地脚螺栓就可能要承受内压的作用了 钢材含碳 环梁强度也可通过建立热风炉实体模型采用有限元程序分析 本条附录B中的热风炉壳体结构用钢板（BB41BF 制造热风炉和除尘炉壳体的规范条文提供设计条文和建议 则韧性 下段厚度的平均值 主要是依据调研和国外的资料 具有可靠性和可操作性 3 2003标准 本条提出热风炉高温区域与拱顶高温区的壳体宜选用抗腐蚀和抗脆断的钢板 钢材的碳 其厚度t与直径D的相关关系 内燃式热风炉壳体（图7.1.4）各段的厚度可按下列公式计算 A 4 设 上过渡段厚度 9 本条提出的确定壳体厚度的回归方程式和简化方法是总结了近十年来顶燃式热风炉（Q345C钢）设计的综合成果 严重影响生产 当为圆锥壳时 下过度段厚度 D——壳体的内直径（m） 4 外燃式热风炉 过渡段厚度 优质 炉顶段厚度 4 对钢板及焊缝金属产生腐蚀作用 斜线段厚度 实线为1.0倍标准差回归直线 7.1 在炉顶内壁的结露区生成硝酸盐水溶液 热风炉的结构形式宜采用内燃式热风炉 创建资源节约型企业的目标 顶燃式热风炉是目前使用最为广泛的热风炉形式 上述选用的钢种 在腐蚀性介质作用下 壳体结构连续部位中面当量应力的许用极限值应取1.0 抵抗应力腐蚀断裂的性能就越差 7 内燃式热风炉 外表面的应力强度限值为3S 接管 根据现行国家标准《高炉炼铁工程设计规范》GB 蓄热室弧形段厚度 Ⅷ-2-2019 在壳体内表面采用保护涂层 7 W 热风炉内压不会传到地脚螺栓上 2 内 壳体结构与基础相连的锚栓应沿圆周等距排列 最终产生脆断 x 燃烧室炉身下段厚度 炉顶通过联络管相连 5500 7.1.5 其使用寿命是保障热风炉持续 50427 6 t——壳体钢板厚度（mm） 加上本次修订所收集到的实际工程 残余应力小 WSM41C 2 针对热风炉壳体和重力除尘炉壳体（包括粗煤气管道系统）在各种工况和工况组合下的应力分布情况 炉容级别为1200m 5 几何截面突变处 7.1.5 x 在高温区段壳体外表面采取保温措施 长寿 斜线段厚度 ——高炉鼓风机最大出口气体压力（MPa） 控制应力腐蚀裂纹的措施包括三个方面 壳体厚度t（mm）与直径D（m）之间的线性相关关系较显著 透过耐火砖接触壳体内表面 这与实际情况不符 理论分析结果表明 平台及各种支架上的永久荷载标准值（N） ——环梁的毛截面惯性矩（mm 顶燃式热风炉 ALK420 S 13445-3-2014中附录C和现行行业标准《钢制压力容器——分析设计标准》JB 验算外燃式热风炉燃烧室和蓄热室两拱顶间的环梁强度 易出现热裂缝 且含有少量的钛等合金元素 壳体结构安装时 炉顶直线段厚度 ——锚栓至热风炉中心的距离（mm） 7 硫量越高 在标准编制中 7.1.11 经统计分析 炉身中段厚度 E——钢材弹性模量（N/mm ） 最大塑性区域的扩展应限制在1倍板厚范围内 R 7.1.9 蓄热室过渡段厚度 为了充分利用材料塑性 7.1.8 见本标准第7.2.14条条文说明 m m 热风炉壳体结构计算时 各段的回归直线见图20～图28 2 经综合统计分析 G 7.1.4 ——环梁的净截面模量（mm 6 为了验证热风炉底部约束后地脚螺栓是否需要承受内压 蓄热室锥体段厚度 2 塑性越低 50427对热风炉的设计风温制定了较高的标准 ——锚栓的许用应力（N/mm 燃烧室炉顶段厚度 应采用大型有限元程序 对标准中外燃式热风炉壳体厚度公式（7.1.6-1）～公式（7.1.6-11）进行了修订 7.1.2 对壳体结构进行弹性计算分析 可用于初步确定炉壳厚度 炉身下段厚度 2 使焊缝金属的硫增浓 燃烧室和蓄热室共处一室 内燃式热风炉壳体采用Q345钢 中冶赛迪工程技术股份有限公司通过ANSYS建模分析 取燃烧室和蓄热室拱顶壳体中心线之间的距离（mm） 2 应力最高区域一般在孔洞 地脚锚栓强度应按下列公式验算 1 燃烧室过渡段厚度 高炉的热风炉（内燃式 一般取15mm～20mm 内 热风炉 为了全面贯彻高效 蓄热室炉缸段厚度 炉底处由风荷载或水平地震作用产生的较大弯矩（N·mm） 选用合适的钢材是防止SCC发生的措施之一 △——蓄热室和燃烧室之间沿高度方向的不均匀膨胀量 综合考虑各因素适当增减壳体厚度 7 炉顶段厚度 1 m 就会产生延迟破坏 使钢材具有可焊性好 1 样本较少 6 2 8 力求根据公式计算的壳体厚度经圆整后更加符合实际 转折处和管道连接处（孔边缘） ｌ——环梁的计算长度 严重时连接焊缝开裂漏气 M——假定壳体结构嵌固于基础上 造成拱顶间的联络管与拱顶壳体连接处应力集中 是在原规范所收集资料的基础上 7.1.1 在长期的腐蚀介质和拉应力（包括残余应力和工作应力）作用下 硫量的多少直接影响钢材的性能 本次修订又收集了近十年的实际工程 中冶赛迪工程技术股份有限公司与西安建筑科技大学合作开展了“外燃式热风炉 各段的回归直线见图13～图19 SM490C O 7.1.10 7.1.9 管道及设备重量 5 采用大端直径 其结果表明 ——一个锚栓的净截面面积（mm 中面的应力强度限值为1.5S 7.1.7 Q345C＋904L超级奥氏体不锈钢复合板）相当于日本的SM41CF-BF钢 因此 为进一步摸清热风炉壳体在荷载工况作用下的应力大小及分布规律和孔边应力集中程度 主要是依据国内外燃式热风炉生产使用过程中的统计资料 7.1 1 式中 允许在孔洞边缘部分区域进入屈服 地脚螺栓需要承受热风炉内压的作用 导致耐火砖松动脱落 对公式中部分参数进行了分析和校核 7 降低热风炉的使用寿命 顶燃式 ～5000m 7 锥体段厚度 d——拱顶联络管内径（mm） 炉顶直线段厚度 壳体就会出现突然脆断 采用本标准第6.2.3条条文说明的回归分析方法 热风炉的壳体分段应根据加热工艺的需要确定 原规范热风炉地脚螺栓计算公式中 2 不使壳体内表面结露形成冷凝液产生晶间应力腐蚀裂纹 本标准的许用应力极限控制指标是合理的 目的是使壳体外表面温度维持在150℃～250℃ 由碳钢和普通低合金高强度结构钢制成的热风炉拱顶 主要是燃烧室和蓄热室在温度和炉内压力的作用下两拱顶产生周期性的相对位移 计 7.1.10 其中孔洞边缘处的应力值最大 内 要保证环梁在气体压力和两室（燃烧室和蓄热室）不均匀膨胀作用下有足够的强度 炉身下段与热风管道连接处厚度 7.1.12 1 3 奥钢联为宝钢设计的C-3000熔融还原炉计算书 n 2000年以来 炉身下段厚度 ） c 宜选用Q345R钢或本标准附录B中热风炉壳体用钢板 M ——壳体结构自重（N） ——由风荷载或水平地震作用产生的锚栓所在圆的单位周长上最大纵向拉力（N） 计算结果表明 可根据应力状态 塑性扩展区域不得沿孔洞周向贯通 包括壳体自重 但有专家认为由于约束了热风炉底部 设计》EN 外燃式热风炉壳体（Q345钢）其厚度t与直径D的相关关系 达到降低能耗 炉身上段厚度 往往在焊接区 欧盟《非直接接触火焰压力容器 即应力腐蚀裂纹（SCC） 而且会影响到拱顶砌体稳定 计 7.1.8 外燃式热风炉由燃烧室和蓄热室两个炉体组成 炉身上段与热风管道连接处厚度 混风室壳体厚度t（mm）与直径D（m）之间经回归分析线性相关关系不显著 公式（7.1.8-3）中的膨胀差△15mm～20mm
