【文章內容簡介】 等技 術的應用，每座高爐配置四座熱風爐。三座 (或四座 )熱風爐交替地燃燒和送風就保證了不間斷地供給高爐熱風。蓄熱式熱風爐的工作原理，簡言之，就是在燃燒過程中熱風爐的磚格子將熱量儲備起來，當轉為送風后，磚格子又把熱 量傳給冷風，把冷風加熱后送至高內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 5 爐煉鐵。其實質是燃燒煤氣的熱量以 格子 磚 為媒介傳給高爐冷風的過程。熱風爐的工藝過程如圖 所示 煙 道煤 氣空 氣熱 風 出 口冷 風熱 風 出 口a b a 燃燒期 b 送風期 圖 熱風爐燃燒期與送風期 熱風爐的爐體結構 熱風爐本體由爐基、爐殼、大墻、拱頂、燃燒室、蓄熱室、隔墻、支柱和爐箅子組成。 (1) 爐基 熱風爐是由鋼結構和大量的耐火砌體及附屬設備組成的，具有較大的荷重。這就要求必須有相應的基礎，即爐基。 熱風爐的爐基不僅要承載熱風爐本體的重量，還要承載其附屬設備及相應構筑物的重量；這些荷重將隨高爐爐容的擴大和風溫的提高而增加，故要求地基耐熱壓力不小于 ~。土壤承載力不足時，應打樁加固?？傊?，熱風爐的爐基必須能承受全部荷重，并保持熱風爐穩(wěn)定。 (2) 爐殼 爐殼的作用 ： ① 承受磚襯的熱 膨脹力 ； ② 承受爐內氣體的壓力 ； ③ 確保密封。爐殼下部是圓柱體，頂部為半球體；現代高溫熱風爐爐殼，是由 8~20mm厚度不等的鋼板，與爐底一起焊成一個不漏氣的整體，內襯為耐火磚砌體，并用內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 6 地腳螺絲將爐殼固定在爐基上。 隨著高爐大型化，風壓愈來愈高，熱風爐成為名副其實的“受壓容器”。因此對爐殼材質的選擇和焊接工藝的要求越來越高，有向厚爐殼發(fā)展的趨勢。 (3) 大墻 大墻即熱風爐爐體外圍的爐墻，由耐熱層、絕熱層、隔熱層組成。耐熱層由345mm 厚的耐火磚砌成，磚縫應小于 2mm；大墻與爐殼之間是絕熱層， 65mm厚，用硅 藻土磚砌筑；在絕熱層和大墻之間是隔熱層， 60~145mm厚，用于水渣料填充。在上部高溫區(qū)耐火磚外增加一層厚度為 113mm或 230mm的輕質黏土磚，以加強絕熱，減少熱損失。 現代大型熱風爐爐墻為獨立結構，可以自由膨脹，在穩(wěn)定狀態(tài)下，爐墻僅成為保護爐殼和減少熱損失的保護性砌體。 (4) 拱頂 拱頂是連接蓄熱室和燃燒室的空間，長期在高溫狀態(tài)下工作，除選用優(yōu) 質耐火材料砌筑外，還必須在高溫氣流作用下保持砌體結構的穩(wěn)定性，滿 足燃燒時高溫煙氣流在蓄熱室橫斷面上均勻分布，還要求砌體品質好，隔熱性能好，施工方便。 (5) 燃 燒室 煤氣燃燒的空間稱燃燒室，又稱火井。內燃式熱風爐的燃燒室位于爐內一側，其斷面形狀有圓形、眼睛形和蘋果形三種。 (6) 蓄熱室 蓄熱室是進行熱交換的主要場所，是砌滿格子磚的格子房，磚的表面就是蓄熱室的加熱面，格子磚塊就是儲藏熱量的介質，所以蓄熱室的工作既要求傳熱快又要求蓄熱多，還要具有盡可能高的溫度水平。 熱風爐的管道和閥門 熱風爐是高壓、高溫設備，所用 燃料為易燃、易爆、有毒氣體。因此，熱風爐的管道與閥門必須有良好的密封性，工作可靠性，能夠承受高溫及高壓；設備結構應盡量簡單，方 便操作；閥門的啟閉、傳動 裝置均應設有手動操作機構，啟閉速度應能滿 足工藝要求。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 7 管道 熱風爐系統設有冷風管道、熱風管道、混風管道、燃燒用高爐煤氣管道、助燃空氣管道 (指集中鼓風的熱風爐 )、主煙道管道 (指高架煙道的熱風爐 )、廢氣管道等。 (1) 冷風管道 ： 冷風管應保持密封，常用 4~12mm鋼板焊接而成；在冬季冷風溫度為 70~80℃ ，夏季常超過 100℃ 甚至高達 150℃； 為了消除熱應力的影響，在冷風管道上要設置伸縮圈，風管的支柱要遠離伸縮圈，而支柱上的管托與風管間制成活結，以便冷風管能伸縮自如。 (2) 熱風管道 ： 熱風管道由約 10mm厚的 普通鋼板焊成；要求管道的密封性好，中間隔熱層砌輕質黏土磚或硅藻土磚。近些年，大中型高爐還在熱風管道內表面噴涂不定形耐火材料。 (3) 混風管道：混風管道為穩(wěn)定熱風溫度而設，根據熱風爐的出口溫度而摻入一定量的冷風，使熱風溫度稍有降低。如果采用一座爐為主送風，一座爐為副送風。這種雙爐并聯送風方式，高低風溫互相配合使用，可取消混風管道。 閥門 熱風爐用的閥門應該堅固結實，能承受一定的高溫，保證高壓下密封性好，漏氣減少到最小程度，開關靈活使用方便，結構簡單易于檢修和操作。熱風爐系統主要閥門有熱風閥、冷風閥、煤氣閥、 燃燒閥、煤 氣調節(jié)閥、空氣閥、空氣調節(jié)閥、煤氣放散閥、煙道閥、廢氣閥、混風調節(jié)閥 等。 (1) 閥門類型：根據熱風爐周期性工作的特點，熱風爐用的閥門可分為控制燃燒系統的閥門和控制送風系統的閥門。 控制燃燒系統的閥門使將空氣及煤氣送入熱風爐燃燒，并把燃燒產生的廢氣排出熱風爐，起調節(jié)煤氣和助燃空氣的流量，調節(jié)燃燒溫度作用。當熱風爐送風時，燃燒系統的閥門又把煤氣管道、空氣風機及煙道與熱風爐隔開，以保證設備的安全。主要有燃燒器煤氣調節(jié)閥、煤氣切斷閥、煙道閥等。 送風系統的閥門是將鼓風機的冷風送入熱風爐，并把熱風送到高 爐 ；有的閥門還起著調節(jié)熱風溫度的作用。 該系統的閥門主要有混風閥、冷風閥、熱風閥、廢氣閥等。 熱風爐用的閥門按結構造形可分為三類： 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 8 ① 蝶式閥：中間有軸，軸上有翻板也稱蝶 板，可以自由旋轉翻動；通過轉角的大小來調節(jié)流量。蝶式閥調節(jié)靈活、準確，但密封性差；由于翻板就在氣流中，氣流會產生漩渦，故阻力最大，不能用于切斷。通常空氣調節(jié)閥、煤氣調節(jié)閥、混風調節(jié)閥等是蝶式閥類。 ② 盤式閥：閥盤開閉的方向與氣流運動方向平行，構造比較簡單；多用于切斷含塵廢氣，密封性差，氣流經過閥門時方向轉 90176。，阻力較大。通常放散閥、煙道閥等 為盤式閥。 ③ 閘式閥 ： 閘板開閉方向與氣流運動方向垂直，構造較復雜，但密封性好；由于氣流經過閘式閥時氣流方向不變，故阻力最小。適用于潔 凈氣體的切斷。通常燃燒閥、煤氣閥、冷風閥、熱風閥、廢氣閥 等均為閘式閥。 閥門的驅動有手動、液壓傳動、電動、氣動等。為了提高熱風爐設備的利用率，縮短換爐時間，確保安全生產，減輕勞動強度，大中型高爐熱風爐閥門普遍采用自動聯鎖操作。 (2) 煤氣調節(jié)閥：它安裝在與燃燒器連接的煤氣管上，閥板為橢圓形，關閉時不必另為設密封閥；轉軸伸出閥外的部分，在轉角位置指示針，還與驅動拉桿相連。熱風 爐在燃燒期，燃燒閥 (又稱燃燒閘板 )與煤氣閥 (又稱煤氣閘板 )全開后，打開調節(jié)閥，通過調節(jié)閥開度來調節(jié)煤氣量；自動燃燒的熱風爐，該閥由電氣控制，可根據熱風爐所需煤氣量，進行自動調節(jié)。 (3) 空氣調節(jié)閥：它安設在與燃燒器連接的助燃空氣管道支管上，用于調節(jié)熱風爐燃燒所需的助燃空氣量。 (4) 混風調節(jié)閥： 它安設在冷風管道與熱風管道的連接管上。一般與一臺隔熱閥 (又叫冷風大閘 )，用來調節(jié)風溫。混風調節(jié)閥一般為蝶式閥。 (5) 燃燒 閥： 燒器大閘。帶水冷的閘式閥，僅在套筒式燃燒器的高爐上使用，將煤氣送入燃燒器，送風時切斷 煤氣管道和熱風爐的聯系。 (6) 煙道閥 ： 熱風爐在燃燒期，打開閥門，將廢氣排入煙道；送風時，關閉煙道閥，以切斷熱風爐與煙道的通路。 (7) 放風閥：放風閥是在鼓風機運轉的情況下，減少或完全停止向高爐供風而設的。正常送風時，全風送入高爐。放風時，將風全部轉放進入大氣。為了減少放風時的噪聲，可將風排至煙道，或安裝消聲器，放風閥安裝在從鼓風機來的內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 9 冷風管道上。 (8) 混風閥：混風閥由調節(jié)閥和割斷閥組成，裝于混風管與熱風管相接處。他的作用是向熱風總管內送入一定量的冷風，以保持熱風溫度穩(wěn)定不變；調節(jié)閥為調節(jié)摻入的冷風 量；割斷閥是防止冷風管道內風壓降低時，熱風或高爐煤氣進入冷風管道；當休風時，在切斷熱風之前關閉割斷閥，以防煤氣倒流進入冷風管道，造成嚴重的爆炸事故，所以有叫混風保護閥。 (9) 廢氣閥 ： 當高爐需要緊急放風，但放風閥失靈或爐臺上無法進行放風操作時，可通過廢氣閥進行放風。當熱風爐從送風期轉為燃燒期時，爐內充滿高壓風，而煙道閥閥盤的下面卻是負壓，此時煙道閥閥盤雖然很高，但由于作用時間短，故不需冷卻。 (10) 冷風閥：設在冷風管上的切斷閥，是冷風進入熱風爐的閘門。當熱風爐送風時，打開冷風閥，鼓風機的冷風送入熱風爐 ；當熱風爐燃燒時，切斷冷風，使熱風爐與冷風隔開。 (11) 熱風閥：熱風閥是一個閘式閥，它安裝在熱風出口與熱風主管之間的短管上；當熱風爐處于燃燒期時，它割斷熱風爐和熱風管道；熱風爐送風時打開熱風閥閥門。 熱風爐用煤氣的種類及成分 燃料 的種類 凡是在燃燒時能夠放出大量的熱，且該熱量能經濟而有效地用于工業(yè)或其他方面的物質稱為燃料。 冶金生 產用燃料應具有如下基本條件； (1) 燃燒所放出的熱量，必須滿足生產工藝的要求； (2) 燃燒過程容易控制與調節(jié)； (3) 蘊藏量豐富，成本低，使用方便； (4) 燃燒產物是氣體，對人、動植物、廠房、環(huán)境、 設備無害。 燃料可根據其物態(tài)或來源進行劃分，燃料 分類的具體情況見表 。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 10 表 燃料 的分類 燃 料 的 物 態(tài)固 體 燃 料液 態(tài) 燃 料氣 體 燃 料天 然 產 物木 柴 、 泥 煤 、 褐 煤 、 煙 煤 、 無 煙 煤 等石 油天 然 氣加 工 產 品木 炭 、 焦 煤 、 煤 粉 、 煤 磚 等汽 油 、 煤 油 、 重 油 、 煤 焦 油 等高 爐 煤 氣 、 焦 爐 煤 氣 、 轉 爐 煤 氣 等燃 料 的 來 源與其他燃料相比，氣體燃料 具有以下優(yōu)點： (1) 煤氣與空氣能很好地混合，供給少量的過?？諝饩涂梢酝耆紵瘜W和物理熱損失少； (2) 煤氣可以預熱，從而能夠大大提高燃料的燃燒溫度； (3) 燃燒裝置簡單，利于燃燒過程的自動調節(jié)和控制，滿足工藝要求和熱工制度； (4) 輸送簡單方便，節(jié)省人力或動力消耗，大大減輕工人的勞動強度，改善勞動條件； (5) 燃燒干凈，有利于減輕對環(huán)境的污 染； (6) 便于聯網，利于統一管理。 熱風爐用煤氣的成分 高爐熱風爐用燃料為氣體燃料，主要是高爐煤氣、焦爐煤氣和轉爐煤氣。 (1) 高爐煤氣：是高爐冶煉過程中產生的，從高爐爐頂排出，經過凈化系統凈化后得到的煤氣。其主要可燃成分是 CO， 還有少量的 H CH4等，非可燃成分 N2含量最多，超過 50%。 (2) 焦爐煤氣：是煉焦過程中產生的煤氣。其主要可燃成分是 H CH4 和CnHm，含量較高，還有少量的 CO、 O N CO2等。屬高熱值煤氣，具有易燃性。 (3) 轉爐煤氣：是轉爐在吹煉過程中生成的，從爐口噴出經凈化后使用。其主要可燃 成分是 CO，另外還含有一定的 O CO H2和 N2等。 一般熱風爐以高爐煤氣為主要燃料，由于高爐煤氣發(fā)熱值較低，為了獲得高風溫，可與焦爐煤氣或轉爐煤氣混合使用。各種煤氣的理化性能指標見表 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 11 各種煤氣的理化性能指標 煤 氣 種 類高 爐 煤 氣焦 爐 煤 氣轉 爐 煤 氣C O2 6 . 66 . 35 6 . 3C O21 2 . 01 . 91 8 . 5H22 . 45 5 . 71 . 4N25 6 . 46 . 41 9 . 2C H40 . 32 4 . 6H2O2 . 32 . 34 . 2O20 . 80 . 4C n H m2 . 0低 發(fā)熱 值/ k j . m 3煤 氣密 度/ k g . m 3燃 燒 時空 氣 過剩 系 數煙 氣 量/ m3. m 3空 氣 量/ m3. m 33 2 7 61 6 8 7 37 2 8 51 . 2 90 . 4 81 . 3 51 . 11 . 11 . 11 . 51 . 51 . 51 . 6 61 . 9 55 . 36 . 9 72 . 2 32 . 7 80 . 81 . 14 . 66 . 2 71 . 5 12 . 7 8成 分 （ 濕 體 積 分 數 ） / % 熱風爐的檢測與控制參數 熱風爐自動化包 括 ① 自動換爐 ； ② 自動燃燒 ； ③ 風溫調節(jié) ； ④ 煤氣熱值自動調節(jié) ； ⑤ 交叉并聯自動控制 ； ⑥ 熱風爐系統所有溫度、壓力、流量的檢測、處理、打印、報表及報警。生產過 程中，計算機控制系統、電氣傳動控制系統和儀表檢測系統通常被稱為“三電”?！叭姟毕到y是現代化大型冶金設備不可缺少的重要組成部分。 熱風爐熱工參數 自動檢測，按其檢測對象分為：