目

錄熱計

……212計3計4計

…………3…………4…………5

……………6……………67

………………燃選計

…………………81器2器

…………8…………8格的選

……………11管與閥門選擇設(shè)計

…………16

…………………16…………………17熱材

…………191

……19234

………………1………………1………………15料

………9熱爐的熱工算

…………………216.26.3

…………2………………30參文

……………………31

熱爐本結(jié)構(gòu)設(shè)計熱風(fēng)爐的原理是借助煤氣燃燒將熱風(fēng)爐格子磚燒熱后再將冷風(fēng)通入格子磚。冷風(fēng)被加熱并通過熱風(fēng)管道送往高爐。目前蓄熱式熱風(fēng)爐有三種基本結(jié)構(gòu)形式，即內(nèi)燃式熱風(fēng)爐、外燃式熱風(fēng)爐、頂燃式熱風(fēng)爐。傳統(tǒng)內(nèi)燃式熱風(fēng)爐（如圖1-1所示）包括燒室和蓄熱室兩大部分，并由爐基、爐底、爐襯、爐箅子、支柱等構(gòu)成。熱風(fēng)爐主要尺寸（全高和外徑）決定于高爐有效容積、冶煉強(qiáng)度要求的風(fēng)溫。圖內(nèi)燃式熱風(fēng)爐2

我國實際的熱風(fēng)爐尺寸見表1-1。表我國計的熱爐尺寸表v

有效H

100250620103612001513180020502516406321068288403350037000420004445044470540004966054050上

5400

7300

933099600D下H/D

434652004.805.57

80008500900067804.804.93

90004.93

90001010095005.705.575.351.1爐基的計由于整個熱風(fēng)爐重量很大又經(jīng)常震動荷重將隨高爐爐容的擴(kuò)大和風(fēng)溫的提高而增加，故對爐基要求嚴(yán)格。地基的耐壓力不小2～

，為防止熱風(fēng)爐產(chǎn)生不均勻下沉而是管道變形或撕裂，將三座熱風(fēng)爐基礎(chǔ)做成一個整體，高出地面200～以防水浸基礎(chǔ)A或16Mn鋼筋和325號水泥澆灌成鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)。土壤承載力不足時，需打樁加固。生產(chǎn)實踐表明不均勻下沉未超過允許值時可將熱風(fēng)爐基礎(chǔ)又做成單體分離形式，如武鋼、鞍鋼兩座大型高爐，克節(jié)省大量鋼材。1.2爐殼的計熱風(fēng)爐的爐殼由8～20mm厚的鋼板焊成對一般部位可取mm開孔多的部位可?。害?1.7D（mm）δ為鋼板厚度（mm為爐殼內(nèi)徑（m鋼板厚度主要根據(jù)爐殼直徑、內(nèi)壓、外殼溫度、外部負(fù)荷而定。爐殼下部是圓柱體頂部為半球體為確保密封爐殼連同封板焊成一個不漏氣的整體由于爐內(nèi)風(fēng)壓較高加上爐殼耐火磚的膨脹使熱風(fēng)爐底部承受到很大的壓力為防止底板向上抬起熱風(fēng)爐爐殼用地腳螺栓固定在基礎(chǔ)上同時爐底封板與基礎(chǔ)之間進(jìn)行壓力灌漿保證板下密實也可以把地腳螺栓改成錨固板并在底封板上灌上混泥土將爐殼固定使其不變形或把平底封板加工成蝶形底使熱風(fēng)爐成為一3

個手內(nèi)壓的氣罐，減弱操作應(yīng)力的影響。在施工過程中對焊接必須進(jìn)行X光探傷檢驗要求爐殼橢圓度不大于直徑的千分之二整個中心線的傾（爐頂中心與爐底中心差）不大于30mm。為了保證爐殼和內(nèi)砌磚的密封性，在砌磚前后要試漏、試壓，檢查砌磚前試驗壓力為0.3~1.5kg/cm

,磚后工作壓力的1.5倍試壓，每小時壓力降<=1.5%.蓄熱室、燃燒室的拱頂和連接管處采用（韌性耐龜裂鋼板）含錳、鋁的鎮(zhèn)靜鋼。高溫區(qū)爐殼外側(cè)用板包覆，鋁板與爐殼間填充后3mm溫氈，使?fàn)t殼溫度控制在150~250℃，防止內(nèi)表面結(jié)露，也防止突然降（暴雨使?fàn)t殼急冷而產(chǎn)生應(yīng)力爐殼內(nèi)表面涂硅氨基甲酸乙醋樹脂保護(hù)層，防止NO與爐殼接觸。X1.3爐墻的計爐墻一般由耐火層、絕熱層和隔熱層組成。作用是保護(hù)爐殼和減少熱損失。各層厚度應(yīng)根據(jù)爐殼溫度和所用耐火材料的界面溫度確定。如圖所示。因爐墻溫度自上而下逐漸升高所以不同高度耐火層和絕熱層厚度不同一般下部區(qū)域溫度低、荷重大，宜選用較厚耐火磚，減薄的絕熱層，所留膨脹縫可小。上部高溫區(qū)，荷重小，但為了減少熱損失，應(yīng)增加絕熱層的厚度，耐火層可較薄。爐墻通常由火磚砌筑，一般風(fēng)溫水平的熱風(fēng)爐和爐殼接觸的是的硅藻土磚絕熱層熱層和耐火磚之間是的干水渣填料層用以緩沖膨脹兩層絕熱磚之間填以50~90mm的干水渣或硅藻土或石粉。隔墻上部由于燃燒室位置在熱風(fēng)爐內(nèi)的一側(cè)靠格子磚的隔墻為兩面加熱而靠熱風(fēng)爐大墻一側(cè)的隔墻為一面加熱因此前者的溫度比后者高產(chǎn)生的高溫蠕變大而耐火材料不適應(yīng)高溫時就使燃燒室向格子磚方向傾斜并進(jìn)而使上部格磚嚴(yán)重錯孔。a-多用與燃燒室側(cè)

-多用于蓄熱室側(cè)圖爐墻的組成4

1.4拱頂?shù)挠嫻绊斒沁B接燃燒室和蓄熱室的砌筑結(jié)構(gòu)，它長期處于高溫狀態(tài)工作，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)的內(nèi)火材料并保證砌體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性燃燒時高溫?zé)煔饬骶鶆虻剡M(jìn)入蓄熱室。內(nèi)燃式熱風(fēng)爐拱頂有半球形，錐型，拋物線形和懸鏈形，目前國內(nèi)傳統(tǒng)內(nèi)燃式熱風(fēng)爐一般多采用半球形它可使?fàn)t殼免受側(cè)向推力拱頂荷重通過拱腳正壓在墻上以保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性應(yīng)加強(qiáng)熱風(fēng)爐上部與拱頂?shù)慕^熱保護(hù)鑒于拱頂支在大墻上，大墻受熱膨脹，受壓易于破壞，故將拱頂與大墻分開，支在環(huán)形梁上，使拱頂砌成獨立的支撐結(jié)構(gòu)。采用拋物線形拱頂和懸鏈形拱頂穩(wěn)定性較好，懸鏈形拱頂?shù)臍饬饕草^均勻，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。圖1-3熱爐錐球形拱頂結(jié)構(gòu)在拱頂內(nèi)襯的內(nèi)火磚材質(zhì)，決定拱頂溫度水平，為了減少結(jié)構(gòu)質(zhì)量和提高拱頂?shù)姆€(wěn)定性應(yīng)盡量縮小拱頂?shù)闹睆讲⑦m當(dāng)減薄砌體的厚度拱頂砌體厚度減薄后，其內(nèi)外溫度差降低，熱應(yīng)力減少，可相當(dāng)延長拱頂壽命。中型熱風(fēng)爐磚厚以300~500mm為宜，大型高爐熱風(fēng)爐磚厚以350~400mm宜。但是磚型過多制造麻煩過少則施工困難國內(nèi)部頒標(biāo)準(zhǔn)以有了組種拱頂定型磚適用于砌筑內(nèi)部半徑為2100~3900mm半球形拱頂。拱頂?shù)南虏康谝粚哟u為拱腳磚。常用鋼圈加固使?fàn)t殼少受水平力作用在拱頂?shù)恼袨樘刂频臓t頂蓋磚上有安裝測拱頂溫度的電熱偶孔為了提高熱效率減少熱損失好保護(hù)爐殼拱頂?shù)母魺崾鞘种匾摹８唢L(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐拱頂隔熱磚的厚度為般由2~3層隔熱磚組成。5

表熱風(fēng)拱頂耐襯材質(zhì)與爐溫度的系材質(zhì)

粘土磚

高鋁磚

硅磚標(biāo)號爐頂溫度

1250

1350

L2-651450

DG-9515501.5蓄熱室設(shè)計蓄熱室是熱風(fēng)爐進(jìn)行熱交換的主體，它由格子磚砌筑而成。磚的表面就是蓄熱室的加熱面格子磚塊作為貯熱介質(zhì)所以蓄熱室的工作既要傳熱快又要貯熱多而且要有盡可能高的溫度格子磚的特性對熱風(fēng)爐的蓄熱能力換熱能力以及熱效率有直接影響。蓄熱室斷面積一般是從選定的熱風(fēng)爐直徑扣除燃燒室斷面積而得到的它應(yīng)該用填滿格子磚的通道面積中的氣流速度來核算為了保證傳熱速度要求氣流在紊流狀態(tài)流動，即雷諾數(shù)大于。由于氣體在高溫下粘度增大，而且格孔小不易引起紊流，故現(xiàn)代高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐要求有較高的流速以滿足傳熱的要求，在生產(chǎn)中常有這樣的情況，蓄熱面積不少，頂溫很高，但風(fēng)溫上不去，煙道溫度卻上升很快，其原因主要是流速低造成的。蓄熱室工作的好壞，風(fēng)溫和傳熱效率如何，與格孔大小、形狀、磚量等也有很大的關(guān)系。但在燃燒室兩側(cè)蓄熱室狹窄處存在死角煙氣在蓄熱室斷面上分布不均相對的減少了蓄熱室面積。眼鏡形燃燒室結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，熱應(yīng)力小，當(dāng)量直徑小，不利于煤氣燃燒：但蓄熱室死角小，煙氣流分布均勻，有效面積利用較好。復(fù)合型兼?zhèn)渖鲜鰞煞N形狀的優(yōu)點，設(shè)計上采用多。1.6燃燒室設(shè)計燃燒室是煤氣燃燒的空間，位于顱內(nèi)的一側(cè)，它的斷面形狀有三種，即圓形、眼睛形、復(fù)合型。本設(shè)計采用復(fù)合型，燃燒能力大，氣流在燃燒室內(nèi)分布均勻，燃燒效果好，廢氣分布均勻。6

1-燃燒室

2-蓄熱室圖燃燒室斷面形狀燃燒室隔墻一般由兩層互不錯縫的高鋁磚砌筑，大型高爐用一層345mm和一層230mm高鋁磚砌成，中小高爐用兩層230mm鋁磚砌成。兩層之間彼此無約束，在受熱膨脹時互不受阻礙。燃燒室比蓄熱室要高出目的是使煙氣流在蓄熱室內(nèi)分布均勻一些。1.7爐箅子支柱的設(shè)蓄熱室全部格子磚都通過爐箅子支持在支柱上，當(dāng)廢氣溫度不超過350℃，短期不超過400℃時，用普通鑄鐵就能穩(wěn)定的工作，當(dāng)廢氣溫度較高時，可用耐熱鑄鐵（Ni0.4%～0.8%，Cr0.6%～1.0%）或高硅耐熱鑄鐵。為避免堵住格孔支柱和爐箅子的結(jié)構(gòu)應(yīng)和格孔相適應(yīng)支柱高度要滿足安裝煙道哦冷風(fēng)管道的凈空需要，同時保證氣流暢通。爐箅子的塊數(shù)與支柱相同，而爐箅子的最大外形尺寸，要能從煙道口進(jìn)出。水泥層

熱風(fēng)爐底板圖支柱和箅子的結(jié)構(gòu)7

燃燒器選擇與計燃燒器種類很多，常見的有套筒式和柵格式，就其材質(zhì)而言又分金屬燃燒器和陶瓷燃燒器。2.1金屬燃燒器煤氣道與空氣道為一套筒結(jié)構(gòu)，進(jìn)入燃燒室后相混合并燃燒。這種燃燒器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，阻損小，調(diào)節(jié)范圍大，不易發(fā)生回火現(xiàn)象，因此，過去國內(nèi)熱風(fēng)爐廣泛采用這種燃燒器。此次設(shè)計采用的為陶瓷燃燒器。2.2陶瓷燃燒器陶瓷燃燒器是用耐火材料砌成的，安裝在熱風(fēng)爐燃燒室內(nèi)部。一般是采用磷酸鹽耐火混泥土或礬土水泥耐火混泥土預(yù)制而成，也有采用耐火砌筑成的。常用的陶瓷燃燒器：（1）套筒式陶瓷燃燒器套筒式燃燒器是目前國內(nèi)熱風(fēng)爐用得最普遍的一種燃燒器種燃燒器由兩個套筒和空氣分配帽組成，如圖所示。燃燒時，空氣從一側(cè)進(jìn)入到外面的環(huán)形套筒內(nèi)從頂部的環(huán)狀圈空氣分配帽上的狹窄噴口中噴射出來煤氣從另一側(cè)進(jìn)入到中心管道內(nèi)并從其頂部出口噴出由于空氣噴口中心線與煤氣中性線成一定交（一般為左右空氣與煤氣在進(jìn)入燃燒室時能充分混合完全燃燒的還在空氣道與煤氣之間的管壁上部開設(shè)與煤氣道軸向正交的矩形一次空氣進(jìn)入口形成空氣與煤氣兩次混合這就進(jìn)一步提高了空氣與煤氣的混合及燃燒效果。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)件少，加工制造方便。但燃燒能力較小，一般適合于中小型高爐的熱風(fēng)爐。（2）柵格式陶瓷燃燒器柵格式陶瓷燃燒器的空氣通道與煤氣通道呈間隔布置，如圖所示。燃燒時煤氣與空氣都從被分成若干個狹窄通道中噴出在燃燒器上部的柵格處得到混合后進(jìn)行燃燒這種燃燒器與套筒式燃燒器比較其優(yōu)點是空氣與煤氣混合更均勻，燃燒火焰短，燃燒能力在，耐火能力大，耐火磚脫落現(xiàn)象少。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜構(gòu)件形式種類多并要求加工質(zhì)量高大型高爐的外然式熱風(fēng)爐多采用柵格式陶瓷燃燒器8

（3）三孔式陶瓷燃燒器如圖2-2c所示。三孔式陶瓷燃燒器的顯著特點是有按個通道，即中心分為焦?fàn)t煤氣通道外側(cè)圓環(huán)為高爐煤氣通道二者之間的圓環(huán)形空間為助燃空氣通道在燃燒器的上部設(shè)有氣流分配板各種氣流從各自的分配孔中噴射出來被分割成小的流股，使氣體充分的混合，同時進(jìn)行燃燒。優(yōu)點：不僅使氣體流混合均勻，燃燒充分，燃燒火焰短，而且是采取了低發(fā)熱值的高爐煤氣將高發(fā)熱值的焦?fàn)t煤氣包圍在中間燃燒的形式免了高溫氣流燒壞隔墻特別是避免了熱風(fēng)出口處的磚被燒壞的弊病另外采取高爐煤氣的焦?fàn)t煤氣是從燃燒器的中心部位噴出的以燃燒氣流的中心溫度經(jīng)邊緣煤氣的溫度高，約200左右。缺點：是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用磚種類多，施工復(fù)雜，目前只有部分大型高爐的外燃式熱風(fēng)爐采用這種燃燒器。陶瓷燃燒器有如下優(yōu)點：1）助燃?xì)馀c煤氣流一定交角，交將空氣或煤氣分割許多細(xì)小流股，因此混合好能完全燃燒：2）氣體合均勻，空氣過剩系數(shù)小，可提高燃燒溫度：3）燃燒體向上噴出，消“”字形運動，不再沖刷隔墻，延長了隔墻的壽命，同時改善了氣流分布。4）燃燒力大，為進(jìn)一步強(qiáng)化熱風(fēng)爐和熱風(fēng)爐大型化提供了條件。9

a

bc圖幾種常用的陶瓷燃燒器a-筒式陶瓷燃燒器；b-三孔式陶瓷燃器；柵格式陶瓷燃燒器I-磷混凝土

II-土磚次空氣引入孔一次空氣引入孔3-空氣帽；空環(huán)道；5-煤直管；6-煤氣收縮管；7-煤氣通道；8-助燃空氣入口；焦?fàn)t煤氣入口；10-高爐煤氣入口10

格子磚的選擇格子磚的選擇對熱風(fēng)爐工作有相當(dāng)大的關(guān)系例如蓄熱室工作的好壞和轉(zhuǎn)熱效率如何。與格孔大小、形狀、磚量等有很大關(guān)系。對格子磚選擇很重要。對格子磚的要求是：1）單位積格子磚具有最大的受熱面積、2）有何熱面積相適應(yīng)的磚量來儲熱，以保證一定的范圍內(nèi)，不引起過大的風(fēng)溫降落。3）盡可地引起氣流擾動，保持較高的流速，以提高對流傳熱、速度。4）有足的建筑穩(wěn)定性。5）便于工制造、安裝、維護(hù)成本低。格子磚的主要特性指數(shù)參見標(biāo)3-1.表3-1格子磚主要參數(shù)加熱面積

通道面積

V=1-填充系數(shù)

ds水力學(xué)直徑

σ當(dāng)量厚度

m格子磚質(zhì)量（1）格子磚的受熱面積S（㎡/方孔格子磚可按下式計算：

b(式中

b—格孔邊長，；—格子磚厚度，m希望格子磚的受熱面積大些，因為它是熱交換的基本條件，同樣體積的格子磚受熱面積大則風(fēng)溫和熱效率高一般板格子磚的受熱面積小穿孔格子磚的受熱面積大。（2）有效通道截面對方孔格子磚可按下式計算：

由于熱風(fēng)爐中對流傳熱方式占比重較大小可提高流速從而提高傳熱效率。過小會導(dǎo)致氣流阻力損失的增加，消耗較多的能量。一般在之間。（3）格子磚中耐火磚的體積或稱填充系數(shù)V。11

它表示格子磚的蓄熱能力同樣送風(fēng)周期填充系數(shù)大的磚型由于蓄熱能量多，風(fēng)溫降小，能維持較高的風(fēng)溫水平。一般要綜合考慮V個指標(biāo)，不要追求其中一個指標(biāo)而影響另一個指標(biāo)。（4）當(dāng)量厚度子磚當(dāng)量厚度可以用下式表示：V2V2(1/2S如果格子磚是一塊平板兩面受熱則當(dāng)量厚度就是實際高度但實際上蓄熱功當(dāng)量室內(nèi)格子磚是相互交錯的部分表面被擋住不起作用所以格子磚的當(dāng)量厚度總是比實際厚度大這說明當(dāng)實際磚厚度一定時當(dāng)量厚度小則格子磚利用好。如果格子磚是任意形態(tài)的則1m3格子磚的受熱面積和有效通道截面積表達(dá)式分別為：S=孔周長/（空面積+磚面積）通道面積/(通道面積+磚面積減小格孔可增大磚占有的面積也就是增大了蓄熱能力格孔大小取決于燃燒的含塵量，如果含塵量大，格孔小就容易堵塞。隨煤氣進(jìn)化水平的提高，格孔又減小的趨勢。上序格子磚特性指數(shù)是相互影響以正方形格孔磚為例在磚厚度不同時計算得出的熱工特性和格孔大小的關(guān)系，減少格孔尺寸可以增加磚占的體積V=1-即增加了蓄熱能力當(dāng)格孔尺寸大于磚厚時減少格孔尺寸以增加熱面積，即換熱能力，當(dāng)格孔尺寸等于磚厚時，加熱面積最大，磚厚減薄可顯著增加加熱面積S但卻帶來磚占的體積減少和通道面增加從熱工角度來看，格孔小些，磚厚些，蓄熱能力增強(qiáng)，而且易形成擾動，強(qiáng)化了換熱過程，格孔小，通道面小，可能使煙氣和鼓風(fēng)流速增高，增加了對流換熱。但是格孔大小主要取決于燃燒所用煤氣的凈化程度煤氣含塵量多格孔小了就容易堵塞且不容易清灰代高爐的含塵量不斷下降格孔又逐漸減小的趨勢。格孔尺寸與煤氣含塵量關(guān)系如標(biāo)所示。表格孔尺與煤含塵之的關(guān)系煤氣含塵量/

流體直徑/mm

45

60

≮80我國大型高爐格孔多采用中小型高爐多用格孔是比較合理的結(jié)構(gòu)，它是在上下部格孔數(shù)相同的條件下，上部高溫區(qū)采用較大格孔與當(dāng)量厚度孔道平滑以利于高溫下的輻射傳染和多儲存些高溫?zé)崃慷虏康蜏貐^(qū)在條件許可的情況下盡量能采用小格孔和薄的當(dāng)量厚度用增加波紋等修飾的方法增加渦流程度利于對流傳熱多段式砌筑麻煩灰困難。12

表3-3幾種格磚熱工特性常用的格子磚基本上分兩類，板狀轉(zhuǎn)和塊狀穿孔磚。板狀磚的每個孔由4塊磚組成增加磚的表面積或使氣流產(chǎn)生紊流提高對流傳熱能力還有波紋轉(zhuǎn)和切角豆點磚切角豆點磚切角形成的水平通道還可使整個蓄熱室斷面氣流分布均勻板狀轉(zhuǎn)具有價格低的優(yōu)點但砌成的蓄熱室穩(wěn)定性差容易倒塌和錯位目前無論是大高爐還是小高爐的熱風(fēng)爐已經(jīng)很少采用這類磚了。塊狀穿孔磚是在整塊磚上穿孔而空形有圓形方形長方形六角形等，采用較多是五孔磚和七孔磚，為五孔磚。塊狀穿孔轉(zhuǎn)的優(yōu)點是砌成的蓄熱室穩(wěn)定性好，砌磚快，受熱面積大。缺點是成本高。為了引起氣流擾動和增加受熱面積，常在孔內(nèi)增加凸緣，或?qū)⒖鬃龀捎幸欢ㄥF度，還可將長方形孔隔層扭轉(zhuǎn)90°。我國部分廠家使用的五孔磚和七孔磚性能參數(shù)見表3-4.圖七孔磚

1~313

表五孔磚七孔磚性能較項目

攀鋼

攀鋼

五孔磚首鋼

鞍鋼

攀鋼

寶鋼

七孔磚首鋼首

本鋼格孔尺寸當(dāng)量直徑

有效通道截面積

0.4320.4090.4090.4560.364受熱面積當(dāng)量厚度

格子厚度

～40

蓄熱室的結(jié)構(gòu)可能分為兩類在整個高度上格孔截面不變的單段式和格孔截面變化的多段式從傳熱和蓄熱角度考慮采用多段式較為合理熱風(fēng)爐工作中，希望蓄熱室上部高溫段多貯存一些熱量，所以上部格子磚填充系數(shù)（V）較大而有效通道截面積（）較小，這樣送風(fēng)期間不致冷卻太快，以免風(fēng)溫急劇下降。在蓄熱室下部由于溫度低，氣流速度也較低，對流傳熱效果減弱，所以應(yīng)設(shè)法提高下部格子磚熱能力，較好的辦法是采用波浪形格子磚或截面互變的格孔，以增加紊流程度，改善下部對流傳熱作用。蓄熱室是熱爐最重要的組成部分砌筑質(zhì)量必須從嚴(yán)要求在爐算子安裝合格后，先在其上涌濃粘土泥漿找平，厚度不大于5mm，有的廠涌機(jī)械加工的辦法找平爐算子不用泥漿第一層格子磚按爐算子的格孔砌筑根據(jù)爐算子格孔中心畫上兩根相互垂直的十字中心線作為格子磚的控制線從中心線開始砌成十字形磚列然后再四個區(qū)域內(nèi)沿十字磚列依次向爐墻方向砌筑第一層格子磚砌完后清點完整的格孔數(shù)并作出記錄以后各層格子磚均勻為干砌要確保格孔垂直，格子磚邊緣與爐墻留10~15mm膨脹縫，膨脹縫內(nèi)填以草繩或木楔以防格子磚松動整個格子磚砌完后應(yīng)進(jìn)行格子磚清理格孔堵塞的數(shù)量不應(yīng)超過第一層格子磚完整孔的3%格子磚有“獨立磚柱和“整體交錯兩種砌筑方式。獨立磚柱結(jié)構(gòu)，在砌筑高度上公差要求不太嚴(yán)格，但穩(wěn)定性差；交錯砌筑法是上、下層格子磚相互咬砌，使蓄熱室形成一個整體的砌筑方法，該方法可以有效地防止格子磚的傾斜位移。整體砌筑對格子磚本身公差要求嚴(yán)格砌筑前要認(rèn)真挑選分類交錯砌筑法如圖3-2所示。14

圖

格子磚交錯砌筑法15

3333管與閥門的選擇設(shè)熱風(fēng)爐是高溫高壓裝置其燃料易燃易爆且有毒因此熱風(fēng)爐的管道與閥門必須工作可靠，能夠承受高溫和高壓，閥門應(yīng)具有良好的密閉性，便于檢修，方便操作閥門的啟閉傳動裝置均應(yīng)沒有手動操作機(jī)構(gòu)啟閉速度應(yīng)能滿足工藝操作的要求。4.1管道熱風(fēng)爐系統(tǒng)設(shè)有冷風(fēng)管、熱風(fēng)管、混風(fēng)管、燃料用凈煤氣管和助燃風(fēng)管、倒流休風(fēng)管。一般采用10~20mm的普通碳素鋼板焊制成管道直徑。根據(jù)氣體在管道內(nèi)流量和合適的流速決定。

中—徑V——，/s

——，表-1道內(nèi)體參數(shù)名稱熱風(fēng)爐凈燃煤氣支管（煤氣不預(yù)熱）助燃空氣管道風(fēng)壓0.9×10MPa的冷風(fēng)管道風(fēng)壓0.5×10MPa的冷風(fēng)管道風(fēng)壓0.9×10MPa的熱風(fēng)管道風(fēng)壓0.5×10MPa的熱風(fēng)管道

速6～6～89～7～6～85～7冷風(fēng)管——保證密封，常4板焊成，由于冷風(fēng)溫度在冬季約為7080。夏季常超100℃甚至高達(dá)，為了消除熱應(yīng)力，故在冷風(fēng)管道上設(shè)置伸縮圈。熱風(fēng)管——厚的普通鋼板焊成，要求管道的密封性好，熱損失少，熱風(fēng)管道一般用標(biāo)準(zhǔn)磚砌筑，內(nèi)層砌粘土磚或高鋁磚，外層砌隔熱磚。混風(fēng)管—為了穩(wěn)定熱風(fēng)溫度而設(shè)，它根據(jù)熱風(fēng)爐的出口溫度而參入一定的冷風(fēng)倒流休風(fēng)管道應(yīng)有千分之五的排水坡度并在進(jìn)入坡度支管前設(shè)置排水設(shè)備。16

表我國高熱風(fēng)道內(nèi)徑）高爐容積管道（M）名稱凈煤氣總管凈煤氣支管冷風(fēng)總管冷風(fēng)支管熱風(fēng)總管熱風(fēng)圍管冷風(fēng)混風(fēng)管混風(fēng)閥后

50100255620100015002000500500800130014001600150040040070090011001100110052052070010001400140015004004007009001200120012005005007009001500152220005005007001200122220004004004009001200120080016004.2閥門根據(jù)熱風(fēng)爐周期性工作的特點可將熱風(fēng)爐的閥門分為控制燃燒系統(tǒng)的閥門和鼓風(fēng)系統(tǒng)的閥門?？刂迫紵到y(tǒng)閥門的作用是把助燃空氣及煤氣送入熱風(fēng)爐燃燒把廢氣排出熱風(fēng)爐，注意有燃燒閥、煤氣調(diào)節(jié)閥、煤氣切斷閥、煙道閥等。鼓風(fēng)系統(tǒng)的閥門將鼓風(fēng)送入熱風(fēng)爐把熱風(fēng)送到高爐閥門還起著調(diào)節(jié)熱風(fēng)溫度的作用。主要有放風(fēng)閥、混風(fēng)閥、冷風(fēng)閥、熱風(fēng)閥。要求設(shè)備堅固結(jié)實能承受一定的強(qiáng)度證高壓下密封性能好開頭靈活，便于檢修，故選擇設(shè)計閘式閥門，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，阻力小，密封性好，按構(gòu)造式分為三類：1.蝶式閥：它是中間有軸可以自由旋轉(zhuǎn)的翻板，利用轉(zhuǎn)角的大小采用調(diào)節(jié)流量。它調(diào)節(jié)靈活，但密封性差。2.盤式閥：結(jié)構(gòu)比較簡單，多用于切斷含塵氣體。氣流方向平行于閥的開啟方向。多用于含塵氣體，如煙道閥。3.閘事閥：結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但密封性好。氣流方向與閥的動作方向垂直，適用與潔凈氣體的切斷。放風(fēng)閥從鼓風(fēng)機(jī)采的冷風(fēng)管道上安裝放風(fēng)閥它是為了不停止鼓風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)的情況下減少或完全停止向高爐供風(fēng)而設(shè)計的它是一個蝶型閥和一個柱塞閥組成。17

混風(fēng)閥想熱風(fēng)總管中摻入一定量的冷風(fēng)以保持溫度穩(wěn)定不變其位置在混風(fēng)管與熱風(fēng)總管相接處，它由調(diào)節(jié)閥和阻隔閥組成。冷風(fēng)閥設(shè)在冷風(fēng)管上的切斷閥它是冷風(fēng)進(jìn)入熱風(fēng)爐的閘門當(dāng)熱風(fēng)送風(fēng)時，打開冷風(fēng)閥可把高爐鼓風(fēng)機(jī)鼓出的冷風(fēng)送入熱風(fēng)爐。熱風(fēng)閥設(shè)置在熱風(fēng)爐的熱風(fēng)出口處在熱風(fēng)爐送風(fēng)期打開熱風(fēng)閥熱空氣經(jīng)熱風(fēng)支管送熱風(fēng)總管。熱風(fēng)閥在～1300℃和0.5MPa左右壓力的條件下工作是閥門系統(tǒng)中工作最惡劣的設(shè)備一般利用鑄鋼和鍛鋼、鋼板焊接結(jié)構(gòu)。熱風(fēng)閥門直徑的選擇考慮使用要求維護(hù)制造條件及經(jīng)濟(jì)合理等因素?zé)犸L(fēng)閥直徑的選擇應(yīng)考慮使用要求維護(hù)制造條件及經(jīng)濟(jì)合理等因素?zé)犸L(fēng)閥門直徑選擇十分重要在允許條件下采用大直徑的閥門對延長熱風(fēng)閥壽命有好處熱風(fēng)閥的實際流速不應(yīng)大于。其它閥門的截面積將于熱風(fēng)閥的面積之比有如下關(guān)系：閥門名稱閥閥閥

閥門的截面積與熱風(fēng)閥的面積之比1.00.81.0閥閥閥閥閥閥

0.70.3

1.00.72.00.4。18

熱風(fēng)爐用耐火料5.1硅磚硅磚主要成分，其含量在95%左右。由鱗石英、方石英和玻璃相組2成。硅磚高溫性能好，耐火度及荷重軟化溫度較高，蠕變溫度高且蠕變變率小，有利于熱風(fēng)爐穩(wěn)定，不足的是它的體積密度小，蓄熱能力差。硅磚在600℃以下發(fā)生相變，體積又較大的膨脹，容易破壞砌體的穩(wěn)定性，因此，硅磚的使用溫度應(yīng)大于600

℃

。在熱風(fēng)爐內(nèi)硅磚一般用于拱頂、燃燒室和蓄熱室爐襯的上部以及上部格子磚。熱風(fēng)爐用硅磚的性能見表5-2.5.2高鋁磚高鋁磚質(zhì)地堅硬、致密、密度大，抗壓強(qiáng)度高，有很好的耐磨性和較好的導(dǎo)熱性，在高溫下體積穩(wěn)定，蠕變性僅次于硅磚。普遍應(yīng)用于高溫區(qū)域，如拱頂、中上部格子、燃燒室隔墻等。一些國家熱風(fēng)爐用高鋁磚性能見表5-3.5.3粘土磚粘土磚主要成分Al隨Al含量的不同性質(zhì)也發(fā)22生變化粘土磚熱穩(wěn)定好高溫?zé)傻恼惩链u殘余收縮小粘土磚粘耐火度和荷重軟化溫度低，蠕變溫度低，蠕變率大。但是磚容易易加工，價格廉價，廣泛應(yīng)用于熱風(fēng)爐中低溫度區(qū)域中下格子磚及磚襯粘土磚用量約占熱風(fēng)爐用磚總量的～50%。5.4隔熱磚熱風(fēng)爐用隔熱磚有硅藻土磚輕質(zhì)硅磚輕質(zhì)粘土磚輕質(zhì)高鋁磚以及陶瓷纖維磚等。隔熱磚氣孔率大，密度小，導(dǎo)熱性低，機(jī)械強(qiáng)度低，但在使用中應(yīng)可以支承自身質(zhì)量。5.5不定形材料熱風(fēng)爐用不定形材料有耐火、隔熱及耐酸三種噴涂料。耐火噴涂料主要用于高溫部位爐殼及熱風(fēng)管內(nèi)以防止竄風(fēng)燒壞鋼殼隔熱涂層料導(dǎo)熱系數(shù)低可以減少熱損失耐酸涂層料用于拱頂燃燒室及蓄熱室上部鋼殼其作用是防止高溫生成物中NO等酸性氧化物對爐殼的腐蝕。當(dāng)采用雙層噴涂料時，隔熱噴涂x料靠鋼殼噴涂，然后再噴涂耐酸或耐火涂料。熱風(fēng)爐用噴涂料的性能見表～19

目前國產(chǎn)—噴涂料在理化性能和施工性能上均達(dá)到或超過日本的—噴涂料，且價格只有其1/7.先已有50座高爐應(yīng)用。另外，國MS耐酸質(zhì)噴涂料也全面達(dá)到了日方MIX387指標(biāo)，價格不到其1/3，其主要性能見表5-5。我國內(nèi)燃式熱風(fēng)爐爐襯和格子磚普遍采用高鋁磚和豁粘土磚砌筑燃式熱風(fēng)爐溫部分一般采用硅磚砌筑低溫部位則依次用高鋁磚和豁粘土磚砌筑。美國熱風(fēng)爐高溫部位一般采用硅磚砌筑，蓄熱室上部溫度高于℃

的部位采用抗堿性強(qiáng)導(dǎo)熱性好和蓄熱量大的方鎂石格子磚日本熱風(fēng)爐用磚處理得比較細(xì)致同部位選用不同的耐火磚時還考慮到耐火材料的高溫蠕變性能。熱風(fēng)爐壽命可達(dá)到～年。熱風(fēng)爐選用耐火材料主要依據(jù)爐內(nèi)溫度分布通常下不采用粘土磚中不采用高鋁磚，上部高溫區(qū)為耐高溫、抗蠕變的材質(zhì)如硅磚、低蠕變高鋁磚等。我國幾座典型熱風(fēng)爐選用的耐火材料見表5-6。20

21

22

H2O濕H2O濕熱風(fēng)爐的熱工算6.1燃燒計算煤氣成分的確定：表已知煤（干成分（%種類

H

N

共計成分

1.8

0.2

（1）干煤氣成分換算成濕煤氣成分若已知煤氣含水的體積百分?jǐn)?shù)，用下式換算：

＝濕

F

HO)／（－）若已知干煤氣含水的重量(

3

)則用下式換算：

＝濕

F

×100／（100＋）％（6－2）以上兩式中F

——濕煤氣中各組分的體積含量，％——干煤氣中各組分的體積含量，％——濕煤氣中含水體積，％HH2O—干煤氣中含水的重量，

3

（忽略機(jī)械水含量）查“空氣及煤氣的飽和水蒸汽含量氣壓101325Pa)表知30時煤氣的飽和含水含量為g/m

3

，代入式（62）即得濕煤氣成分，如表62。表－煤氣成整理表％）種類

CO

2

H

CH

4

N

H

合計干成分濕成分

1.8

0.2

（2）煤氣低發(fā)熱量的計算。表0.01m3氣體燃料可燃成的熱應(yīng)可燃成分

H

2

4

2

6

H

H

S2熱效應(yīng)／

1227.74

煤氣低發(fā)熱量

的計算

＝+107.85+358.81CHC+…+233.66S2

KJ／m

＝126.36×23.96＝3281.26KJ／m

23

風(fēng)理低焦低焦低VVV濕FCOCOH2OV風(fēng)理低焦低焦低VVV濕FCOCOH2OVVVV(3)焦?fàn)t煤氣的加入量計算：表焦?fàn)t煤成分種類

CO

CO

H

共計成分

22535

理論燃燒溫度估算：取爐頂溫度比熱風(fēng)溫度高

℃

，燃燒溫度比拱頂溫度約高

℃

。則

＝理

T

+200℃+80℃＝

℃所要求的最低發(fā)熱值：據(jù)經(jīng)驗公式

＝QQ＝（T理／4494KJm加入焦?fàn)t煤氣量

Q

大約為17000～m3）Q

＝+107.85

H

+358.81

CH

+594.4

H

=126.36×6+107.85×59+358.81×25+594.4×3

（

Q

低

－

Q

高低

）/（

Q

焦低

－

Q

高低

）（

4494/(17874.76－)％故煤氣干成分加入量為1－8.3％＝91.7％則混合煤氣成分：VVV

＝15×91.7％＋2％×8.3％＝13.921％＝25×91.7％＋6％×8.3％＝23.423％VVV

H＝1.8×91.7％＋％％＝6.5476％＝×91.7％＋％％＝％N＝58％％＋5％×8.3％＝53.601H＝％×8.3％＝％換算成混合濕煤氣成分：濕CO＝FCO／＋H2O)×100％＝％2＝×100／(100)×100％＝％V濕＝FH／(100＋H2O)×100％＝％濕C＝FCH／＋H2O)×100％＝2.16％44濕＝FN／＋0.124gH2O)×100％＝51.37％VCH＝FCH×100／＋H2O)×100％＝0.24mnm表合氣分理（%）種類

CO

H

N

Cm

n

共計干成分濕成分

24

LLLL空煤氣低發(fā)熱量的計算：

＝126.36CO＋107.85H＋358.81＋594.4C＋……＋233.66H2442＝＋＋358.81×2.16＋594.4×0.24＝4430.687m（為簡化計算起見，式中C全部簡化看—確定成分計算m24（4）空氣需要量和燃燒生成物的計算1）空氣利系數(shù)＝／，燃燒混合煤氣為1.1～1.5，計算中取a空，計算見表6-6表燒物積100

m

生成物的體積（）煤氣組成

濕氣體積含

反應(yīng)式

需氧氣的體積

2

N

合計

m

）

→

＋1/2

2

→

22.4522.45H

6.27

H

＋1/2O→H2

6.276.27

2.16

＋2→＋222

4.322.16N

N

→

N

O→O2

4.17

4.172

4

0.24

2

4

＋O→2CO＋222

0.72

0.48

0.48

0.96當(dāng)＝1.0時空氣帶入的空

19.4

當(dāng)

空

＝1.1，過?？諝鈳氲?/p>

1.94

1.94

7.30

9.24生成物總量（

）

1.9415.24131.65

生成物成分（％）

1.048.1470.30

10025

ttCt理ttttCt理tt注：為簡化計算起見，表中C全部簡化看成—確定成分計算。m242)燃燒1m高爐煤氣理論空氣L為：oL＝／＝0.924mo3）實際空需要量L為：＝m4）燃燒1高爐煤氣的實際生成物量V＝為：5）助燃空顯Q空QCt×空空空o＝＝

V

為：式C—助燃空氣t時的平均熱容，KJ／℃）空t—助燃空氣溫度，℃空6)煤氣顯為：QCt煤煤式C—煤氣在時的平均熱容，KJm℃）煤煤—煤氣溫度，℃煤Q＝＝KJ7）生成物熱為：產(chǎn)Q＝（產(chǎn)

Q空

QQDW

）／燃燒1m

煤氣的生成物體積＝（＋）／1.87＝m（5）論燃燒溫度的計算：

t

理

＝（Q空

煤

）／

產(chǎn)

產(chǎn)

）式中：

t

理

—理論燃燒溫度，℃由于

—燃燒產(chǎn)物在時的平均熱容，KJ／·℃）產(chǎn)的數(shù)值取決t，須利用已知，用迭代法和內(nèi)插法求得產(chǎn)理

t理

，其過程如下：燃燒生成物在某溫度Q，用下式計算：產(chǎn)

Wt

VWt

H

式中Wt

H

Wt

W

t

分別為氣體H、N，在壓力為101KPa，溫度為t℃時的焓值KJm

，可從附錄表中查得：

V

、

V

、

V

、

H

26

22t222t22t理t理V分別為m生成物中該氣體的含量，m。先設(shè)理論燃燒溫度為1200、N1300℃、1400℃、，查表得，在各溫度下的焓值，見表6-7。表COHO,ON在1200、、1400℃、℃下的焓值KJ/m溫度／℃

t

W

t

2991.133138.46

2999.54

1907.132460.53

1882.092354.60據(jù)表的生成物成分，分別計算出各溫度時生成物熱量。產(chǎn)表6-8CO，，N在1200℃℃、℃℃下生物量KJ/m3溫度／℃

t

W

W

t

t

1212.321323.111414.441546.67

產(chǎn)1961.992146.222315.582517.56上述生成物的實際熱量為m3，可見其理論燃燒溫度介于產(chǎn)1400℃～1500℃之間，按內(nèi)插法得理論燃燒溫度為：＝1400（2403.99－））1444℃6.2簡易計算已知：高爐有效容積，取內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，風(fēng)溫1200℃，每立米高爐有效容積蓄熱室應(yīng)具有加熱面積取

m

（一般～

m

n=3座。（）熱風(fēng)爐全部加熱面積為84×2000=168000m，則每座熱風(fēng)爐蓄熱室所占加熱面積為：168000

3

。（2）熱風(fēng)爐內(nèi)徑：選取外殼直徑mm，鋼殼厚度；中部段為，下部段為25mm，上部段20mm，底板厚度。熱風(fēng)爐鋼殼內(nèi)壁至熱風(fēng)爐爐墻內(nèi)壁耐火襯砌體厚度（）依次為：噴涂料+硅藻土磚+耐火纖維氈40+輕質(zhì)高鋁磚230+高鋁磚675則熱風(fēng)爐爐墻的內(nèi)直徑（mm為：D=9500-（16+67528118

（3）熱風(fēng)爐爐墻內(nèi)空橫斷面F(為：27

2223222232F

3.144

一般熱風(fēng)爐的燃燒室（含火井墻）橫斷面積占熱風(fēng)爐爐墻內(nèi)空橫斷面積的—30%今取，則燃燒室的橫斷面F()為：F

51.73=蓄熱橫斷面積F(m)

為：F

51.73-14.48=37.25蓄熱室格子磚與爐墻和隔墻之間留有膨脹縫，一般此膨脹縫面積占熱風(fēng)爐爐墻內(nèi)橫斷面積的2.0%2.5%今取2.5%，扣除膨脹縫面后，格子磚所占橫斷面積F(m)為：F

-0.025=蓄熱室選用七孔高效格子磚填充，格子磚的熱工參數(shù)為：格孔當(dāng)量直徑（圓形孔）43mm，當(dāng)量厚度S=31.12mm,m格子磚的加熱面積為=38.07m；2格子磚通氣道面積為=0.409；格子磚中磚所占有的體積為（

）=0.591

mm一個七孔磚的面積）蓄熱室一層格孔磚數(shù)：35.96÷0.0425664=845（塊）單個格子磚斷面孔數(shù)為個，蓄熱室斷面上總格孔數(shù)：（個）則1m高格子磚的加熱面積（）為：11369.00若蓄熱室上、下格孔尺寸相同（即采用一段式格孔則蓄熱室格子磚總高度（m為：560001369.0040.91（4采用蘋果型燃燒室按經(jīng)驗取圖中半圓部（含隔墻面積占燃燒室斷面積的57%，計算出大圓半徑R（m）為12

R

14.48

則R=2.29取其圖中小圓半徑r=1.6校核燃燒室的斷面積：113.142.2922228

校核結(jié)果經(jīng)校核的燃燒室斷面積與原來設(shè)計計算的燃燒室斷面積十分接近故取小圓半徑r為適。其他尺寸的確定：1）底板、柱及爐箅子熱風(fēng)爐爐殼為普通碳素鋼板，底板鋼板厚度25