隨著 能源越來越緊缺，高爐煉鐵設備的節能問題受到整個人類的高度重視。作為熱風管線切斷設備的熱風閥的節能問題提上議事日程。
1 熱風閥特點
1.1 高溫：使用溫度1450℃
1.2 長壽：使用壽命15～20年。
1.3 節能：熱風溫度降由傳統結構的4℃降低到1.8℃。所用電能為傳統結構的1/4以下。
1.4 少水：水量為傳統結構的1/3。
那么，這些特點是靠什么來保證呢?
基于多年來對熱風閥的研制經驗，通過大型計算機軟件對閥門的溫度場、熱應力場、流場進行模擬工況分析，結合現代高爐技術發展，進行各項研究。并將研究結果應用到閥門的設計制造中去，產品即獲得了優異的技術性能。
2 對閥門所作的各項研究分析
2.1 閥門破壞原因
2.1.1 閥門在開啟初期，熱風流通面積狹小，熱風流速增高，閥板熱負荷加大。
2.1.2閥板在全開狀態下，閥板下部長期受熱風渦流掃掠被吹掃出細微溝痕，逐漸產生微觀裂紋，裂紋遷延直至漏水。
2.1.3由于閥板漏水，閥體內耐火涂料受潮大片脫落，閥體接著也發生破壞。
2.2 材料的破壞機理
為研究不同材料和防護方式的耐熱疲勞性，研制了材料熱疲勞試驗機，對材料破壞過程進行了大量測試和研究。分析結果：
2.2.1材料在送風期和燃燒期轉換時引起的低周波熱應力循環導致疲勞。 圖3 疲勞試驗檢測裝置
2.2.2 鋼材在高溫空氣中氧化失效。材料本身的抗氧化性、熱強性同樣起著重要的影響。
2.3 閥門溫度場、應力場
采用三維軟件模擬仿真設計，施加等同工況的邊界條件，對其溫度場、應力場作有限元法應力分析。
分析結果：閥板鋼板的 *高溫度出現在外水環的兩側。 *大應力同樣出現在閥板外水環兩側。
2.4 錨固釘受熱
采用三維軟件給閥板(有絕熱材料層)施加1450℃溫度載荷，對錨固釘的受熱作了加載分析。
經分析，錨固釘的 *高溫度達857℃。
2.5 閥門熱風通道結構
采用流場分析，使熱風通道更合理，氣流對閥體內側沖刷 *小。
小結：管道變徑的存在有利于減小閥板下沿的氣體渦流強度，進而也就減小了熱風對閥板和內側板的沖刷侵蝕，延長閥門的使用壽命。
2.6 耐火襯里設計
分析閥門內側板失效機理：在閥體風道上方的大側板被熱風產生的渦流長時間吹掃，產生徑向裂紋。
閥門內腔(除密封面外)搗固高阻熱性的耐火材料，既保護閥門內腔鋼材，又阻止熱量向鋼板的傳遞，減少了熱能損失。
2.7 冷卻水量變化對溫度載荷幅值的影響
將閥板的冷卻水量由50T/h降到25T/h，分析溫度載荷的變化。
通過分析可以看出：50T 水時閥門鋼體的應力值較25T時低，而應力變化幅度則明顯的高出。也就是說，高冷卻水降低了鋼體的平均使用溫度，同時也加大了冷熱交變應力的影響，從而加速了鋼體的熱疲勞。因此，在原有的基礎上，保證閥門達到設定的冷卻效果的前提下，適當的降低閥門的冷卻水用量，對提高閥門的使用壽命是有好處的。
小結：疲勞是變化的載荷的時間效應。應力幅減小，可以緩解熱疲勞。適當降低單位時間的冷卻水量可以降低溫度載荷的變化幅值，進而降低交變熱應力的應力幅，緩解熱疲勞，提高閥門使用壽命。
3 結構設計
3.1 大剛度、小水腔設計。保證冷卻強度，減少冷卻水帶走的熱量。
3.2 閥門內腔(除密封面外)搗固高強、輕質耐火襯里，配合絕熱材料，降低熱負荷，達到節能效果。
3.3 熱風通道合理設計成變徑結構。減少熱風對閥板下沿的沖刷。
3.4 關鍵部位耐熱合金鋼整體壓延成型，接觸熱風部位無焊縫裸露。提高閥門耐熱疲勞性能和抗高溫氧化性能。
4 材料保障
4.1 鋼材
鋼材的選擇從以下三方面考慮：鋼材的耐熱疲勞性;鋼材的抗氧化性;鋼材的可焊性：碳當量≤0.35
關鍵部位采用低合金耐熱鋼鍛件。
4.2焊接材料
選擇與母材相匹配的焊材焊接，等強度設計。
4.3錨固釘材料
錨固釘選擇耐高溫合金材料。
4.4耐火襯里
耐火襯里采用高性能耐材組合使用：(低水泥莫來石澆筑料 +輕質莫來石澆筑料 +絕熱材料)
? 耐材的耐火度：1750℃
? 耐材的壽命：>15年(使用溫度1450℃)
絕熱材料的使用溫度：1200 ℃
5 熱風閥節能、節水量比較
熱風閥的冷卻水是在水道中循環的水，它是被循環利用的，并不是流失掉的。減少熱風閥的冷卻水量，只是節省了水泵的電能和冷卻水升溫帶走的熱能。 圖3 節能節水量比較
將閥門冷卻水量降低到原來的1/2、水速減少到原來的1/2，根據能量公式E=0.5mv2，熱風閥閥門供水系統每小時消耗的電能將減少到原來的1/8。
適當的耐火涂層的設置使熱風溫度降由傳統結構的4℃降到1.8℃。
6 結語
高溫長壽節能熱風閥產品，主要是通過多種現代技術和手段的運用，對熱風閥的冷卻、傳熱機理有了的深刻的了解和認識，形成了較完整的理論體系。同時，采用了大量新型專用材料和新技術、新工藝，從而使其產品不但能夠承受較高的風溫，具有較長的壽命，且具有顯著的節能效果。