設(shè)計2000立方米熱風(fēng)爐的煉鐵課程設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上附件一 湖南工業(yè)大學(xué)課 程 設(shè) 計資 料 袋 冶金工程 學(xué)院（系、部） 2010 2011 學(xué)年第 2 學(xué)期 課程名稱 煉鐵課程設(shè)計 指導(dǎo)教師 劉竹林 職稱 教授 學(xué)生姓名 夏雨 專業(yè)班級 冶金091 學(xué)號 01234567 題 目 設(shè)計向 2000立方米高爐提供熱風(fēng)的熱風(fēng)爐 成 績 起止日期 2011 年 5月 16 日 2011 年 5 月 29 日目 錄 清 單序號材 料 名 稱資料數(shù)量備 注1課程設(shè)計任務(wù)書12課程設(shè)計說明書131頁3課程設(shè)計圖紙11號1張456附件二 湖南工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書2010 2011 學(xué)年第 2學(xué)期 冶金工程 學(xué)院（系、部） 冶金

2、技術(shù) 專業(yè) 冶金091 班級課程名稱： 煉鐵課程設(shè)計 設(shè)計題目： 設(shè)計向 2000立方米高爐提供熱風(fēng)的熱風(fēng)爐 完成期限：自 2011 年 5 月 16 日至 2011 年 5 月 29 日共 2 周內(nèi)容及任務(wù)一、設(shè)計的主要技術(shù)參數(shù) 高爐有效容積Vu=2000m3 冶煉強(qiáng)度I=1.0 tm3·d 熱風(fēng)爐出口處平均溫度：tRf =1250 冷風(fēng)入口溫度：t=75 高爐風(fēng)量：Vo =1944 m3min 規(guī)定的拱頂煙氣溫度：ty1 =1450 平均廢氣溫度：ty2 =200 凈煤氣溫度：tm =30 助燃空氣溫度：tR =20 高爐熱風(fēng)爐座數(shù)：n=3 座2.11 高爐煤氣成分（干）%CO2

3、COH2CH4N2共計20222155100%2.12 焦?fàn)t煤氣成分%CO2COH2CH4CmHnN2共計3.357.1757.3825.183.443.08100%2.13 熱風(fēng)爐工作制度“二燒一送”其中送風(fēng)周期tf=1h，燃燒1.83h，換爐占用時間0.17h，總周期3h。二、設(shè)計任務(wù) 設(shè)計說明書一份 熱風(fēng)爐剖面圖一份進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容2011.5.162011.5.18熱風(fēng)爐計算2011.5.192011.5.20簡易計算2011.5.232011.5.24附屬設(shè)計計算2011.5.252011.5.27畫圖2011.5.282011.5.29寫說明書主要參考資料【1】 張樹勛，鋼

4、鐵廠設(shè)計原理（上冊），冶金工業(yè)出版社，2003【2】 萬真雅、薛立基，鋼鐵冶金設(shè)計原理（上冊），重慶大學(xué)出版社，1992【3】 成蘭伯，高爐煉鐵工業(yè)及計算，冶金工業(yè)出版社，1999【4】 周傳典，高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊，冶金工業(yè)出版社，2002.8【5】 項鐘庸，郭慶第，蓄熱式熱風(fēng)爐，冶金工業(yè)出版社，1988指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日系（教研室）主任（簽字）： 年 月 日專心-專注-專業(yè)（課程設(shè)計名稱）設(shè)計說明書向 2000立方米高爐提供熱風(fēng)的熱風(fēng)爐 起止日期： 2011 年 5 月 16 日 至 2011 年 5 月 29 日學(xué)生姓名夏雨班級冶金091學(xué)號01234567成績指導(dǎo)教師(簽字

5、) 冶金工程學(xué)院（部）2011年 月 日湖南工業(yè)大學(xué)冶金工程學(xué)院課程設(shè)計答辯評價表專業(yè)冶金技術(shù)班級冶金091學(xué)號01234567姓名夏雨題目問題與回答情況1、本次設(shè)計的主要任務(wù)是什么？2、本次設(shè)計熱風(fēng)爐高徑比為多少？是否合理？3、此次熱風(fēng)爐設(shè)計格子磚選擇有什么特點？4、內(nèi)燃式熱風(fēng)爐的燃燒室設(shè)計有什么特點？指導(dǎo)教師： 年 月 日 湖南工業(yè)大學(xué)冶金工程學(xué)院課程設(shè)計評閱表專業(yè)班級學(xué)號姓名題目指導(dǎo)教師評語評定等級指導(dǎo)教師： 年 月 日前 言從冶煉角度看，風(fēng)是高爐冶煉的重要原料之一。高爐發(fā)展史充分說明改進(jìn)鼓風(fēng)對高爐的發(fā)展有著極其重要的作用。風(fēng)也是強(qiáng)化高爐冶煉的最積極因素，就現(xiàn)在已采用的新技術(shù)來看，風(fēng)的含

6、義不僅與鼓風(fēng)機(jī)有關(guān)，還和熱風(fēng)溫度、噴吹、富氧、脫濕等技術(shù)的應(yīng)用即風(fēng)的質(zhì)量有關(guān)。熱風(fēng)爐為主的熱風(fēng)系統(tǒng)是綜合鼓風(fēng)系統(tǒng)的重要內(nèi)容。1828年美國開始使用熱風(fēng)。實踐和理論均證明：熱風(fēng)不僅是降焦、增產(chǎn)和提高生鐵質(zhì)量的重要措施之一，也為提高所噴吹燃料的燃燒率，為改善噴吹效果和加大噴吹量提供有利條件。因此國內(nèi)外高爐均致力于提高風(fēng)溫。熱風(fēng)爐系統(tǒng)的重要作用就是加熱冷風(fēng)，降低焦比，提高生產(chǎn)效益。現(xiàn)代高爐普遍采用蓄熱式熱風(fēng)爐，由于熱燒（即加熱格子磚）和送風(fēng)（即冷卻格子磚）是交替工作的，為保證向高爐連續(xù)供風(fēng)，故每座高爐至少配置兩座熱風(fēng)爐，一般配置三座，大型高爐配置四座為宜。目前蓄熱式熱風(fēng)爐有三種基本結(jié)構(gòu)形式，即內(nèi)熱式

7、熱風(fēng)爐（含傳統(tǒng)型和改進(jìn)型）、外燃式熱風(fēng)爐、頂燃式熱風(fēng)爐。本設(shè)計指導(dǎo)書所設(shè)計的類型是內(nèi)熱式熱風(fēng)爐。在設(shè)計過程中也可廣泛地查閱各種參考資料，設(shè)計目前國內(nèi)外比較先進(jìn)的改進(jìn)型和外燃式熱風(fēng)爐。本次設(shè)計的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際，分析問題、解決問題的能力。本熱風(fēng)爐設(shè)計的重點在了解熱工計算，其熱工計算主要包括三個方面的內(nèi)容，即燃燒計算，簡易計算，磚量計算。設(shè)計過程中盡可能應(yīng)用較成熟技術(shù)，充分考慮合理性和先進(jìn)性的要求。目 錄1熱風(fēng)爐本體結(jié)構(gòu)設(shè)計 2 1.1爐基的設(shè)計3 1.2爐殼的設(shè)計3 1.3爐墻的設(shè)計4 1.4拱頂?shù)脑O(shè)計5 1.5蓄熱室的設(shè)計6 1.6燃燒室的設(shè)計6 1.7爐箅子與支柱的設(shè)計 72燃

8、燒器選擇與設(shè)計8 2.1金屬燃燒器8 2.2陶瓷燃燒器83格子磚的選擇104管道與閥門的選擇設(shè)計 15 4.1管道15 4.2閥門165熱風(fēng)爐用耐火材料 18 5.1硅磚18 5.2高鋁磚18 5.3粘土磚18 5.4隔熱磚18 5.5不定形材料196熱風(fēng)爐的熱工計算22 6.1燃燒計算22 6.2簡易計算 29 6.3磚量計算 317參考文獻(xiàn)321熱風(fēng)爐本體結(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，然后再將冷風(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）包括燃燒室和

9、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1-1內(nèi)燃式熱風(fēng)爐1-煤氣管道；2-煤氣閥；3-燃燒器；4-燃燒室；5-熱風(fēng)管道； 6-熱風(fēng)閥；7-大墻；8-爐殼；9-拱頂；10-蓄熱室；11-隔墻； 12-熱風(fēng)管；13-冷風(fēng)閥；14-煙道管；15-支柱；16-爐箅子我國實際的熱風(fēng)爐尺寸見表1-1。表1-1我國設(shè)計的熱風(fēng)爐尺寸表V有效1002506201036120015131800205025164063H21068288403350037000420004445044470540004966054050D上4

10、34654007300800085009000933099600900010100下5200678090009500H/D4.805.574.804.704.954.934.935.705.575.351.1爐基的設(shè)計由于整個熱風(fēng)爐重量很大又經(jīng)常震動，且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。地基的耐壓力不小于2.02.5kg/cm2，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200400mm，以防水浸基礎(chǔ)由A3F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，

11、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爐殼的設(shè)計熱風(fēng)爐的爐殼由820mm厚的鋼板焊成。對一般部位可?。?1.4D（mm）。開孔多的部位可取：=1.7D（mm）, 為鋼板厚度（mm），D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

12、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，整個中心線的傾斜（爐頂中心與爐底中心差）不大于30mm。為了保證爐殼和爐內(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0.31.5kg/cm2,砌磚后工作壓力的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0.5mm鋁板包覆，鋁板與爐殼間填充后3mm保溫氈，使?fàn)t殼溫度控制在150250，防止內(nèi)表面結(jié)露，也防止突然降溫（暴

13、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NOX與爐殼接觸。1.3爐墻的設(shè)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1-2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345mm耐火磚砌筑，一般風(fēng)溫水平的熱風(fēng)爐和爐殼接觸的是65mm后的硅藻土磚絕熱層，絕熱層和耐火磚之間是60145mm后的干水渣填料層，用以緩

14、沖膨脹。兩層絕熱磚之間填以5090mm后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) b -多用于蓄熱室側(cè) 圖1-2 爐墻的組成1.4拱頂?shù)脑O(shè)計 拱頂是連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

15、。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13 熱風(fēng)爐錐形拱頂結(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?，并適當(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300500mm為宜，大型高爐熱風(fēng)爐磚厚以350400mm為宜。但是

16、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3組9種拱頂定型磚適用于砌筑內(nèi)部半徑為21003900mm的半球形拱頂。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?。高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐拱頂隔熱磚的厚度為400500mm,一般由23層隔熱磚組成。表1-2 熱風(fēng)爐拱頂耐火襯材質(zhì)與爐頂溫度的關(guān)系材質(zhì)粘土磚高鋁磚硅磚標(biāo)號RN-38RL-48L2-65DG-95爐頂溫度1250135014501550 1.5蓄熱室的設(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

17、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2300。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

18、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燃燒室的設(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。圓形燃燒室形狀簡單，穩(wěn)定性好，熱應(yīng)力小，當(dāng)量直徑大有利于煤氣燃燒： 1-燃燒室 2-蓄熱室 圖1-4 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

19、成，中小高爐用兩層230mm高鋁磚砌成。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300500mm，目的是使煙氣流在蓄熱室內(nèi)分布均勻一些。1.7爐箅子與支柱的設(shè)計 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。 圖1-5 支柱和爐箅子的結(jié)構(gòu)2

20、 燃燒器選擇與設(shè)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。 圖2-1 金屬燃燒器 1-煤氣；2-空氣；3-冷凝水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：221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

21、器。這種燃燒器由兩個套筒和空氣分配帽組成，如圖2-2a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角（一般為50左右），所以空氣與煤氣在進(jìn)入燃燒室時能充分混合，完全燃燒。有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。222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

22、隔布置，如圖2-2b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223三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。

23、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，避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，所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）助燃空氣與煤氣流一定交角，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）氣體混合均勻，空氣過剩系數(shù)小，可提高燃燒溫度：（3）燃燒氣體向上噴出，消除“之”字形運動，不再

24、沖刷隔墻，延長了隔墻的壽命，同時改善了氣流分布。（4）燃燒能力大，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。 a b 圖2-2幾種常用的陶瓷燃燒器 a-套筒式陶瓷燃燒器；b-三孔式陶瓷燃燒器；c-柵格式陶瓷燃燒器 I-磷酸混凝土 II-粘土磚1-二次空氣引入孔；2-一次空氣引入孔；3-空氣帽；4-空氣環(huán)道；5-煤氣直管；6-煤氣收縮管；7-煤氣通道；8-助燃空氣入口；9-焦?fàn)t煤氣入口；10-高爐煤氣入口3 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) 單位體積格子磚具有

25、最大的受熱面積。2) 有何受熱面積相適應(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)盡可能地引起氣流擾動，保持較高的流速，以提高對流傳熱、速度。4)有足夠的建筑穩(wěn)定性。5)便于加工制造、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.SV=1-dsm加熱面積通道面積填充系數(shù)水力學(xué)直徑當(dāng)量厚度格子磚質(zhì)量（1）1m³格子磚的受熱面積S（/m³）。對方孔格子磚可按下式計算： S=4b/（b+）²式中 b格孔邊長，m； 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

26、熱面積小，穿孔格子磚的受熱面積大。 （2）有效通道截面積。對方孔格子磚可按下式計算： =b²/（b+）²由于熱風(fēng)爐中對流傳熱方式占比重較大，值小可提高流速，從而提高傳熱效率。但值過小會導(dǎo)致氣流阻力損失的增加，消耗較多的能量。一般值在0.280.46之間。 （3）1m³格子磚中耐火磚的體積或稱填充系數(shù)V。 V=1- 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和兩個指標(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。格子磚當(dāng)量厚度可以用下式表示： =V/（S/2）=2V/S=2（1

27、- ）/S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

28、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V=1- ，減少和通道面積的增加。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，通道面積減小，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?，F(xiàn)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)3-2所示。表3-2

29、格孔尺寸與煤氣含塵之間的關(guān)系煤氣含塵量/mg/m³<10<30>30流體直徑/mm456080我國大型高爐格孔多采用5060mm，中小型高爐多用80mm。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?。而下部低溫區(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，以利于對流傳熱，但多段式砌筑麻煩，清灰困難。我國常用五孔格子磚（50×50）的熱工特性表3-3。表3-3常用五孔格子磚的熱工特性（50×50）特性數(shù)值流體直徑（

30、ds）51.79mm格子磚厚（）36mm1m³磚格子加熱面積24.9m²通道面子（）0.322m²磚占體積（1-）0.6771m³磚重（）高鋁磚1762/m³粘土磚1491/m³當(dāng)量厚度（）54.43重量系數(shù)（m/s）60.0/ 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。為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

31、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，圖3-1為五孔磚，圖3-2為七孔格子磚結(jié)構(gòu)圖。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13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3-1 五孔磚 表3-4 五孔磚和七孔磚性能比較 項目五孔磚七孔磚攀鋼攀鋼首鋼鞍鋼攀鋼寶鋼首鋼首鋼本鋼格孔尺寸/mm52×5250×7048×6855×5

32、545×655252×43434748424846當(dāng)量直徑/mm53.8158.3053.2053.81434347.54545有效通道截面積/m2.m-20.3310.4340.410.4320.4090.4090.4560.410.364受熱面積/24.6529.7530.0628.73338.0738.0638.0638.3632.375當(dāng)量厚度/mm54.333835.431.0231.0128.432.539格子磚厚度/MM3830.3230304019.5 蓄熱室的結(jié)構(gòu)可能分為兩類，即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，

33、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

34、線。再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1015mm的膨脹縫，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

35、。交錯砌筑法如圖3-3所示。 圖3-3 格子磚交錯砌筑法4管道與閥門的選擇設(shè)計 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1020mm厚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。 式中 d圓形管道內(nèi)徑 v氣體在實際狀態(tài)下的體積流量m3/s w氣體在實際狀態(tài)下的流速，m3/s表4-1 管道內(nèi)氣體參考數(shù)據(jù)名

36、稱 標(biāo)準(zhǔn)流速 ，nm/s 熱風(fēng)爐凈燃煤氣支管（煤氣不預(yù)熱） 610 助燃空氣管道 68 風(fēng)壓>0.9×10MPa的冷風(fēng)管道 912 風(fēng)壓<0.5×10MPa的冷風(fēng)管道 710 風(fēng)壓>0.9×10MPa的熱風(fēng)管道 68 風(fēng)壓>0.5×10MPa的熱風(fēng)管道 57冷風(fēng)管應(yīng)保證密封，常用412mm鋼板焊成，由于冷風(fēng)溫度在冬季約為7080C。夏季常超出100C甚至高達(dá)150C，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)管由10mm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

37、?；祜L(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。表4-2 我國高爐熱風(fēng)管道內(nèi)徑（mm）高爐容積管道 （M） 50 100 255 620 1000 1500 2000名稱凈煤氣總管 500 500 800 1300 1400 1600 1500凈煤氣支管 400 400 700 900 1100 1100 1100冷風(fēng)總管 520 520 700 1000 1400 1400 1500冷風(fēng)支管 400 400 700 900 1200 1200 1200熱風(fēng)總管 500 500 700 900 1500

38、1522 2000熱風(fēng)圍管 500 500 700 850 1200 1222 2000冷風(fēng)混風(fēng)管 400 400 400 900 1200 1200 800混風(fēng)閥后 16004.2.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，并把廢氣排出熱風(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，并把熱風(fēng)送到高爐。有點閥門還起著調(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，保證高壓下密封性能好，開頭靈活，便于檢修，故選擇

39、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?；祜L(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

40、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9001300C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。熱風(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。熱風(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75m/s。其它閥門的截面積將于熱風(fēng)閥的

41、面積之比有如下關(guān)系： 閥門名稱 閥門的截面積與熱風(fēng)閥的面積之比熱風(fēng)閥 1.0冷風(fēng)閥 0.81.0防風(fēng)閥 1.01.2煤氣切斷閥 0.71.0燃燒閥 0.71.0煙道閥 2.02.8混風(fēng)閥 0.30.4廢氣閥 0.050.12充風(fēng)閥 0.050.12各調(diào)節(jié)閥、切斷閥直徑應(yīng)與管道直徑相適應(yīng)。5熱風(fēng)爐用耐火材料5.1 硅磚硅磚主要成分是SiO2，其含量在95%左右。由鱗石英、方石英和玻璃相組成。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)

42、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是Al2O3和SiO2，隨著Al2O3和SiO2含量的不同，性質(zhì)也發(fā)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

43、磚襯。粘土磚用量約占熱風(fēng)爐用磚總量的30%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NOX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54.目前國產(chǎn)FN-130

44、噴涂料在理化性能和施工性能上均達(dá)到或超過日本的CN-130G噴涂料，且價格只有其1/7。先已有50余座高爐應(yīng)用。另外，國產(chǎn)MS耐酸質(zhì)噴涂料也全面達(dá)到了日方MIX-387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；外燃式熱風(fēng)爐，高溫部分一般采用硅磚砌筑，中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1420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，不同部位選用不同的耐火磚，同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1520年。熱風(fēng)爐選用耐

45、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。6 熱風(fēng)爐的熱工計算6.1 燃燒計算煤氣成分的確定：表6-1 已知煤氣（干）成分種類CO2COH2CH4N2共計成分20222155100（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： V濕VF×(100H2O)100×100 （61） 若已知干煤氣含水的重量(g/m)則用下式換算：V濕VF×100（1000.124gH2O）×100 （62）以上兩式中V濕 濕煤氣中

46、各組分的體積含量，VF 干煤氣中各組分的體積含量，H2O濕煤氣中含水體積，gH2O干煤氣中含水的重量，g/m（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35.10 g/m，代入式（62）即得濕煤氣成分，如表62。 表62 煤氣成分整理表（）種類CO2COH2CH4N2H2O合計干成分20222155100濕成分19.1721.081.920.9652.714.16100（2）煤氣低發(fā)熱量的計算。 煤氣中含可燃成分的熱效應(yīng)見表6-3表6-3 0.01m氣體燃料中可燃成分的熱效應(yīng)可燃成分COH2CH4C2H4C2H6C3H6C4H10H2S熱效應(yīng)KJ126.36107.85358.81594.4643.55931.811227.74233.66煤氣低發(fā)熱量QDW的計算:QDW126.36CO+107.85H2+358.81CH4+594.4C2H4+233.66H2S KJm3（63）126.36×24.92+107.85×1.53+358.81×0.382663.6688+207.072+344.45763