【文章內(nèi)容簡介】 1. 基礎(chǔ)熱風(fēng)爐基礎(chǔ)不僅承載熱風(fēng)爐本體的重量，還要承受其附屬設(shè)備及相應(yīng)構(gòu)筑物的重量?！；A(chǔ)不能發(fā)生不均勻下沉和過分沉降，以避免管道被撕裂影響熱風(fēng)爐正常的工作，為此，同一座高爐的熱風(fēng)爐組建在一個鋼筋混凝土基礎(chǔ)上。2. 爐殼爐殼不僅承受磚襯的熱膨脹力，還要承受爐內(nèi)氣體的壓力，后者所引起的壓力比前者大很多，因此，爐殼各部分的形狀應(yīng)按耐壓容器設(shè)計，圓弧過度。為確保密封，爐殼和底封板焊成一個不漏氣的整體，它和地基之間用地腳螺栓把緊。爐頂部分爐殼為懸鏈線形，厚度為20mm；爐身部分爐殼為圓筒形，厚20mm；爐底部分爐殼為平板，厚度為36㎜。為適應(yīng)高風(fēng)溫，在高風(fēng)溫爐殼設(shè)計中，利用了以下措施：1） 爐殼選用焊接性能好、精粒細(xì)、耐高壓及抗腐蝕的低合金鋼材料制作。2） 在高溫區(qū)域，內(nèi)側(cè)表面先進(jìn)行噴砂除銹處理，然后噴涂耐酸漆，最后噴涂不定型耐火材料。3） 。4） 爐殼轉(zhuǎn)折點處采取曲線過渡連接，以減少應(yīng)力集中。特別是爐殼底板，為避免鋼板變形，底部中央部位向外鼓起，導(dǎo)致開裂漏風(fēng)，在底板和爐殼下部的連接區(qū)域除采取圓弧形過渡和加厚鋼板外，在底板上面焊接大型工字鋼和澆筑一層干沙，以減少膨脹。3. 爐墻爐墻由耐熱層、絕熱層和隔熱層組成。其作用為保護爐殼，減少熱損失，保持爐?內(nèi)高溫。熱風(fēng)爐砌體的破損機理：1） 熱震破損。熱風(fēng)爐爐襯及格子磚經(jīng)常處于加熱和冷卻的變化之中，承受著熱應(yīng)力作用，到一定時間氣體便會產(chǎn)生裂紋和剝落，嚴(yán)重時氣體倒塌。2） 煙氣粉塵的化學(xué)侵蝕。特別是蓄熱室上部，化學(xué)侵蝕更為嚴(yán)重。3） 機械載荷作用。耐火材料在使用溫度下，長期負(fù)載，已發(fā)生蠕變變形而損壞。4. 燃燒室燃燒室是煤氣燃燒的空間，位于爐內(nèi)的一側(cè)。其斷面形狀有三種：圓形、眼睛形和復(fù)合形 。本設(shè)計中選用圓形燃燒室，它的形狀簡單，穩(wěn)定性好，熱應(yīng)力小，當(dāng)量直徑大，有利于煤氣燃燒。本設(shè)計采用陶瓷燃燒器，其優(yōu)點在于：1) 空氣與煤氣混合好，能完全燃燒。2) 空氣過剩系數(shù)小，可提高燃燒溫度。3) 燃燒氣體向上噴出，不沖刷隔墻。4) 燃燒能力大。5. 蓄熱室蓄熱室是熱風(fēng)爐進(jìn)行熱交換的空間，它由格子磚砌筑而成。格子磚的特性對熱風(fēng)爐的蓄熱能力、熱交換能力以及熱效率有直接影響。對格子磚的要求為：1) 有較大的受熱面積進(jìn)行熱交換。2) 有一定的重量進(jìn)行蓄熱,保證送風(fēng)時不產(chǎn)生大風(fēng)降溫。3) 能引起氣流擾動,保持高流速,提高對流體的傳熱效率。4) 七成格子時候結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,不產(chǎn)生磚間錯動。6. 拱頂拱頂是連接燃燒室與蓄熱室的砌筑結(jié)構(gòu)，它在高溫氣流作用下保持穩(wěn)定，同時要使得燃燒煙氣均勻分布在蓄熱室斷面上。拱頂是熱風(fēng)爐溫度最高的部位，必須選擇優(yōu)質(zhì)耐火材料砌筑,并應(yīng)絕熱保溫。本設(shè)計采用錐球形拱.。7. 支柱及爐篦子蓄熱室格子磚通過爐篦子支撐在支柱上。爐篦子和支柱由耐火灰鑄鐵鑄成。爐篦子和支柱的結(jié)構(gòu)與隔孔應(yīng)對應(yīng),以避免堵塞格子磚孔。支柱高2500mm，爐篦子高500mm。 熱風(fēng)爐閥門熱風(fēng)爐是高溫、高壓裝置，其燃料易燃易爆并且有毒。因此熱風(fēng)爐設(shè)有復(fù)雜的閥門系統(tǒng)，以用以控制燃燒和送風(fēng)過程。其中燃燒系統(tǒng)的閥門有：空氣燃燒閥、高爐煤氣燃燒閥、高爐煤氣閥、高爐煤氣放散閥、焦?fàn)t煤氣燃燒閥、焦?fàn)t煤氣閥、吹掃閥、焦?fàn)t煤氣放散閥、助燃空氣流量調(diào)節(jié)閥、高爐煤氣流量調(diào)節(jié)閥、焦?fàn)t煤氣劉力量調(diào)節(jié)閥及煙道閥等。送風(fēng)系統(tǒng)的閥門有：熱風(fēng)閥、冷風(fēng)閥、混風(fēng)閥、混風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥，充風(fēng)閥、廢氣閥及冷風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥等。主要閥門有：1. 熱風(fēng)閥：安裝在熱風(fēng)出口和熱風(fēng)主管之間的熱風(fēng)短管上。其作用是：在燃燒期關(guān)閉，割斷熱風(fēng)爐與熱風(fēng)管道之間的聯(lián)系。2. 切斷閥：由閘板閥、曲柄盤式閥、盤式煙道閥構(gòu)成。其作用是：切斷煤氣、助燃空氣、冷風(fēng)及煙氣3. 調(diào)節(jié)閥：一般采用蝶形閥，其作用是：調(diào)節(jié)煤氣流量、助燃空氣流量、冷風(fēng)流量及混風(fēng)的冷風(fēng)流量等。4. 充風(fēng)閥：其作用是：熱風(fēng)爐從燃燒期轉(zhuǎn)換到送風(fēng)期，當(dāng)冷風(fēng)閥上沒有設(shè)置均壓小閥時，在冷風(fēng)閥打開之前必須使用充風(fēng)閥提高熱風(fēng)爐的壓力。5. 廢氣閥：其作用在于：熱風(fēng)爐從送風(fēng)期轉(zhuǎn)入燃燒期時，在煙道閥打開之前應(yīng)打開廢氣閥，將熱風(fēng)爐內(nèi)相當(dāng)于鼓風(fēng)壓力的壓縮空氣由廢氣閥放掉以降低爐內(nèi)壓力。6. 放風(fēng)閥和消音器：位于鼓風(fēng)機和熱風(fēng)爐組織間的冷風(fēng)管道上。其作用在于：在鼓風(fēng)機不停止工作的情況下，用放風(fēng)閥把一部分或全部鼓風(fēng)排放到大氣中去的方法來調(diào)節(jié)入爐風(fēng)量。7. 冷風(fēng)閥：是位于冷風(fēng)之管上的切斷閥。其作用是：在送風(fēng)期，打開冷法可以把高爐鼓風(fēng)機鼓出的冷風(fēng)送入熱風(fēng)爐。燃燒期則關(guān)掉冷風(fēng)閥，以切斷冷風(fēng)管。 1) 增加蓄熱面積；2) 余熱助燃空氣和煤氣以提高拱頂溫度；3) 交錯并聯(lián)送風(fēng)；4) 采用高效率格子磚；5) 熱風(fēng)爐自動控制：（1） 燃燒自動控制；（2） 換爐自動控制；（3） 風(fēng)溫自動控制；6) 熱風(fēng)爐計算機控制。本設(shè)計采用整體是熱管換熱器作為熱風(fēng)爐煙氣余熱回收裝置。熱管式換熱器具有換熱效率高，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造成本低，安裝方便，壓力損失小，以及可以把兩種介質(zhì)阿完全隔離等優(yōu)點，十分適用于熱風(fēng)爐的中低溫度余熱回收。整體式熱管換熱器的加熱箱體和冷卻箱體連為一個整體 。在預(yù)熱配置方式上采用對高爐煤氣和助燃空氣雙預(yù)熱形式。整體式熱管換熱器是由空氣換熱器（冷卻箱體）和煙氣換熱器（加熱箱體）集合而成，空氣換熱器在上面，煙氣換熱器在下面?？諝鈸Q熱器與煙氣換熱器內(nèi)部的氣體反方向流動，以增強換熱效果。 以高爐風(fēng)口裝置吹入粉沫狀的固體、液體和氣體燃料以代替部分價格昂貴且資源日見缺乏的焦碳，降低了成本，改善了高爐操作指標(biāo)。選擇噴吹工藝流程和設(shè)備時有以下工藝要求：1. 能持續(xù)穩(wěn)定的噴入爐內(nèi)；2. 各風(fēng)口的噴入量接近，其誤差不應(yīng)影響高爐爐鋼周圍工作的均勻性；3. 計量準(zhǔn)確，并可按高爐操作的需要調(diào)節(jié)噴入量；4. 設(shè)備簡單、安全。高爐噴煤系統(tǒng)主要有原煤貯運、煤粉制備、煤粉噴吹、熱煙氣和供氣幾部分組成。噴吹的工藝流程如下： 煤粉制備供氣（氮氣、空氣、蒸汽）氧氣原煤貯運 　 煤粉噴吹高 爐??熱煙氣 煤粉的制備工藝是指通過磨煤機將原煤加工成粒度及水分含量均符合高爐噴煤要求的煤粉的工藝過程。它包括原煤卸車、貯存、干燥、制粉、粉煤貯存和輸送到噴吹系統(tǒng)等工序。高爐噴吹系統(tǒng)對煤粉有如下要求：粒度74占80%以上，水分不大于1%。 原煤由火車或船運入煤場，按煤種堆放。用膠帶運輸機運至貯煤槽，槽下設(shè)給料機。在轉(zhuǎn)運過程中有的經(jīng)過一、二次破碎篩分，并依次通過木屑捕除器、磁性分離器和鐵礦石捕除器。貯煤槽的容積一般按磨煤機工作兩個小時來考慮。 原煤經(jīng)過給料機，按需要均勻地送入磨煤機，利用熱風(fēng)爐的廢氣和燃燒爐的煙氣混合物作為原煤的干燥劑。 煤粉允許濕度＜2%，干燥煤粉不僅是冶煉上的要求，也是煤粉破碎和運輸?shù)囊蟆Ｒ驗闈穸却蟮拿悍壅承源?，它能降低破碎效率，并且容易堵塞管道和噴槍，也容易使噴吹罐下料不暢? 本設(shè)計中采用球磨機，中速磨，處理煤硬度為60～300。中速磨與低速磨相比具有電耗?。ㄆ骄?～10煤），噪聲?。?5～90），煤粉的均勻性、調(diào)節(jié)性和防爆性好等優(yōu)點。 粗粉分離器的任務(wù)是把磨煤機出來的過粗的煤粉分離出來，送回磨煤機再磨。采用離心式粗粉分離器。對一定容積的分離器，若提高磨煤通風(fēng)量，磨煤機出來的煤粉分離度增加，而在分離器內(nèi)停留時間又將縮短，結(jié)果煤粉將變粗，因此磨煤機的通風(fēng)量是一重要參數(shù)。 旋風(fēng)分離器的任務(wù)是把粗粉分離器出來的合格的煤粉送入煤粉倉。本設(shè)計中采用二級旋風(fēng)分離器，其下部裝有鎖氣器煤粉收集設(shè)備和排粉風(fēng)機，收塵率可達(dá)75—85%。螺旋泵的后面連接并列分配器直接將煤粉送到風(fēng)口。煤粉由煤粉倉底部經(jīng)過閥門進(jìn)入螺旋泵的煤粉入口，再由旋轉(zhuǎn)的螺桿將煤粉壓入混合室，借助于通過混合室的壓縮空氣將煤粉送出。 旋風(fēng)除塵器出來的氣流經(jīng)過排粉風(fēng)機后送入布袋收集器進(jìn)行精除塵。布袋收集器收集的煤粉直接落入煤粉倉。布袋收集器下設(shè)星形閥，細(xì)粉通過它落到細(xì)粉倉中。在布袋收集器后設(shè)置二次風(fēng)機，使其在負(fù)壓下工作，用它將氣體由布袋收集器抽出后放到大氣中，使整個制粉系統(tǒng)為負(fù)壓操作，沒有外泄煤粉，生產(chǎn)時沒有粉塵飛揚，車間內(nèi)空氣含塵量小，生產(chǎn)環(huán)境好。 噴煤系統(tǒng)是從制煤粉倉后面到高爐煤粉噴槍間的整套設(shè)施。1. 對于噴煤系統(tǒng)的技術(shù)要求是：1) 總的噴入高爐的煤粉計量要準(zhǔn)確，而且單位時間噴吹量的波動要小，不出現(xiàn)脈沖??????????????流、集團流等現(xiàn)象。計量精度不應(yīng)小于最大噴吹量的2%。2) 各風(fēng)口的噴煤量可以隨意控制，即能做到均勻分配，又能做到任意分配。在均勻分配時，不均勻程度應(yīng)小于3%。3) 在噴吹爆炸性強的粗煤時，能保證系統(tǒng)安全運行。2. 按照不同標(biāo)準(zhǔn)，對噴吹工序有不同分類：1) 按高爐噴吹煤粉工藝流程布置不同分為直接噴吹和間接噴吹。（1） 直接噴吹工藝：在煤粉制備站與高爐之間距離較小情況下，將噴吹設(shè)施布置在制粉站的煤粉倉下面不設(shè)輸粉設(shè)施的工藝稱為直接噴吹。該種工藝簡化了噴吹工藝流程和設(shè)施。不僅降低了工程投資（約降低25%），而且減小了噴吹煤粉的中間環(huán)節(jié)。對噴吹易爆煤粉，可大大降低不安全因素。（2） 間接噴吹工藝：當(dāng)制粉站與高爐相距較遠(yuǎn)，需增設(shè)輸粉設(shè)施，將煤粉由制粉站的煤粉倉輸送到噴吹站，這種工藝稱為間接噴吹工藝。現(xiàn)代高爐較少采用。 本設(shè)計采用直接噴吹工藝。2) 按噴吹罐組布置形式不同分為以下兩類：（1） 串罐噴吹：即將煤粉倉、中間罐與噴吹罐自上而下重疊設(shè)置，串罐式噴吹罐可連續(xù)噴吹，噴吹量穩(wěn)定，廠房占地面積小。（2） 并罐式噴吹：即將兩臺或多臺噴吹罐并列布置，由一臺噴吹罐噴吹煤粉，另一臺噴吹罐貯煤和沖壓。其優(yōu)點在于：工藝簡單，設(shè)備少，廠房低，建設(shè)投資少，計量方便，常用于單管路噴吹。 本設(shè)計采用雙罐并列式噴吹裝置。3) 按噴吹罐出粉方式不同可分為單管路噴吹和多管路噴吹。（1） 單管路噴吹：即由噴吹罐到高爐僅設(shè)一條管線稱為單管路噴吹。該工藝具有以下特點：①工藝簡單、設(shè)備少，投資低，維修量小，操作方便，易于實現(xiàn)自動控制；②下料順暢，不易產(chǎn)生積；③可在管路上安裝濾網(wǎng)和防止回火緊急切斷裝置及自動調(diào)節(jié)煤量裝置。因此單管路噴吹可滿足噴吹易爆易揮發(fā)煤種的要求，是目前噴煤高爐廣泛采用的一種噴煤形式。（2） 多管路噴吹：即由噴吹罐引出多條噴煤管線到風(fēng)口，通常一個風(fēng)口一條管線，多管路噴吹建設(shè)投資多，噴煤均勻性及噴吹煙煤適應(yīng)性都不及單管路形式，且能源消耗大，設(shè)備維護量大。 本設(shè)計采用單管路噴吹。1. 噴吹罐有效容積的確定噴吹罐有效容積按向高爐連續(xù)噴吹料時的噴吹量來設(shè)計。指最低和最高料面間的容積，最低料面指在料面以下保留2～3噸煤粉的料面；最高料面指在離罐頂?shù)那蛐蔚霓D(zhuǎn)折處800～1000的料面。可以用以下公式確定： …………………………………………………〔4〕式中：—噴吹罐有效容積，；　　—倒罐周期， , ； —小時煤粉噴吹量 ， ；　—煤粉堆密度,設(shè)= 噴吹量 ……………………………………〔5〕 式中： — 噴煤量， = 　　　　　　=3963 則 = 2. 貯煤罐貯煤罐有效容積指大于噴煤罐，最低料面是斜閥，最高料面以上也是要留出800～100的距離。取 = 4。含揮發(fā)分高的煙煤粉是易燃易爆物質(zhì)，在高壓噴吹系統(tǒng)中，貯煤罐和噴煤罐又是高壓容器，一旦爆炸，破壞相當(dāng)大，因此在設(shè)計與操作中須十分注意安全。構(gòu)成煤粉爆炸的三要素是火源、氣氛氧濃度和煤粉的懸浮濃度?？諝庵忻悍郾ǖ南孪逎舛确秶鸀?5—55g/m3，上限濃度范圍為1300—2000g/ m3，一般煙煤氣體中含氧量低于15%時，煤粉不會爆炸，但有的煤粉要求更低。若火源是1000℃的大面積火焰。則含氧量須低于10%，才能防止爆炸的傳播。煤粉的著火溫度300—400℃，一旦燃燒可產(chǎn)生1000℃以上的火焰溫度。本設(shè)計采用以下安全措施：1. 噴吹煙煤時，中間罐和噴吹罐用N2沖壓，流化。2. 煤粉倉、中間罐、噴吹罐設(shè)溫度計。3. 噴吹罐道設(shè)自動切斷閥。4. 避免死角，應(yīng)小于70℃。7 高爐煤氣除塵系統(tǒng)高爐冶煉過程中，從爐頂排出大量煤氣，其中含有CO、HCH4等可燃?xì)怏w，可以做為熱風(fēng)爐、焦?fàn)t、加熱爐等的燃料。但是由高爐爐頂排出的煤氣溫度為150～300℃，標(biāo)態(tài)含有粉塵約40～100g/m3。如果直接使用，會堵塞管道，并且會引起熱風(fēng)爐和燃燒器等耐火磚襯的侵蝕破壞。因此，高爐煤氣必須除塵后才能作為燃料使用。高爐煤氣除塵要達(dá)到以下指標(biāo)：1. 降低煤氣含塵量，使其小于10mg/N m3；2. 降低溫度，使其小于40℃；3. 除去機械水含量小于30gm3，壓力大于8000Pa。本設(shè)計中高爐煤氣采用重力除塵器和一文、二文除塵設(shè)備；高爐出鐵均采用布袋除塵；料斗內(nèi)漏斗、篩分處用布袋除塵。 荒煤氣管道高爐煤氣由爐頂封板（爐頭）引出，經(jīng)導(dǎo)出管、上升管、下降管進(jìn)入除塵器。1. 導(dǎo)出管：采用四根導(dǎo)出管沿爐周圍均勻分布。高爐爐頂導(dǎo)出口處的截面積取爐喉面積的45%，導(dǎo)出管與水平面的傾斜角為53176。，故每根導(dǎo)出管的截面積為： = = 導(dǎo)出管的內(nèi)徑為：= 。2. 上升管：導(dǎo)出管上部成對地合并在一起，過渡到上部的垂直部分，此垂直部分稱為煤氣上升管，上升管總面積為爐喉截面積的35%。 其總截面積為: =每根管直徑為 = 煤氣流速為6。 內(nèi)砌一層113輕質(zhì)粘土磚，殼厚10；上升管高度應(yīng)保證下降管的傾角不小于40176。3. 下降管：由下降管通向重力除塵器的一段管道為煤氣下降管，為保證下降管內(nèi)不沉積灰塵，為此下降管總截面積應(yīng)為上升管總截面積的80%，同時應(yīng)保證下降管傾角大