【正文】 甲烷和其他烴的含量不同，天然氣大致可分為兩種。除此之外還含有N2，CO、H2S等。圖119步進(jìn)梁運(yùn)行速度示意圖天然氣通常指從不產(chǎn)油只產(chǎn)氣體的氣井中噴出的氣體。在步進(jìn)梁接近固定梁面時(shí)，放慢步進(jìn)梁的上升速度，以使步進(jìn)梁輕接觸固定梁上的鋼坯，同樣下降時(shí)也是如此。加熱爐步進(jìn)梁上升有四種速度：慢加速上升、快速上升、慢速上升、慢減速上升。加熱爐步進(jìn)梁前進(jìn)有三種速度：慢加速前進(jìn)、快速前進(jìn)、慢減速前進(jìn)。如安裝不當(dāng)容易發(fā)生坯料跑偏現(xiàn)象。但這種爐子步進(jìn)機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)備重量大，需要消耗一部分耐熱金屬材料，因此造價(jià)高，比一般連續(xù)武加熱爐投資高30％左右。經(jīng)驗(yàn)表明，在同樣小時(shí)產(chǎn)量情況下。⑦可以準(zhǔn)確計(jì)算和控制加熱時(shí)間，便于實(shí)現(xiàn)加熱過(guò)程的自動(dòng)化。推鋼式爐因推力振動(dòng)，而造成滑軌及絕熱材料經(jīng)常損壞，需要經(jīng)常維修，而步進(jìn)式爐不需要這些維修。而且步進(jìn)周期也是可調(diào)的，加大步距即可縮短鋼坯在爐時(shí)間，從而可以適應(yīng)不同鋼種加熱的要求。③爐子長(zhǎng)度不受推鋼比的限制，不會(huì)產(chǎn)生拱鋼、粘鋼現(xiàn)象。②爐子生產(chǎn)能力大，爐底強(qiáng)度可以達(dá)到800～1000kg/(m2該型傳感器位置控制精確，安裝，檢修方便[5]。在每個(gè)斜面的下部設(shè)有安全擋座，由于升降缸行程留有余量，步進(jìn)機(jī)械安裝，檢修時(shí)，可使框架降到斜軌上的擋座上，從而使液壓缸處于無(wú)負(fù)荷狀態(tài)，便于安裝，拆卸，檢修。運(yùn)行平穩(wěn)、抬起、踏步、倒退、并對(duì)步距加以修正。通過(guò)步進(jìn)梁的水平升降運(yùn)動(dòng)，將鋼坯從裝料側(cè)逐步送往出料側(cè)。升降框架為整體步進(jìn)式，上下定心裝置為導(dǎo)向輥形式，安裝于框架兩側(cè)，保證升降，平移框架正確運(yùn)行[15]。步進(jìn)機(jī)械采用雙層框架(升降框架及水平框架)結(jié)構(gòu)，雙輪斜軌，全液壓驅(qū)動(dòng)。步進(jìn)梁的水平運(yùn)動(dòng)：步進(jìn)梁的水平運(yùn)動(dòng)是通過(guò)一支液壓缸驅(qū)動(dòng)的，它直接作用在水平框架上，使水平框架及步進(jìn)梁在提升框架上層滾輪上作平移運(yùn)動(dòng)，在此過(guò)程中，升降液壓缸被鎖定。為了徹底消除板坯擦痕、避免慣性沖擊、保證軋制質(zhì)量，步進(jìn)梁的升降和平移過(guò)程都涉及速度控制即保證動(dòng)梁在接近定梁時(shí)保持低速做到輕抬和輕放物料，這就是說(shuō)在升降和平移過(guò)程中存在著勻速、勻加速、勻減速之間的轉(zhuǎn)化過(guò)程。第三步橫移缸推出，使步進(jìn)梁前進(jìn)，到位后停止。第二步提升缸縮回，帶動(dòng)牽引臂使復(fù)合輪沿斜滑軌滾動(dòng)上升，將步進(jìn)梁頂起。圖117加熱爐步進(jìn)機(jī)構(gòu)示意圖如圖117所示加熱爐動(dòng)梁支柱坐落在步進(jìn)框架上，步進(jìn)框架座落在6個(gè)復(fù)合輪上。步進(jìn)式加熱爐的工藝過(guò)程為:從連鑄機(jī)來(lái)的熱坯(或庫(kù)房的冷坯經(jīng)上料輥道)、裝料輥道、在裝料輥道上對(duì)中、定位、裝坯料入爐、加熱、出坯。軋鋼用加熱爐的步進(jìn)梁通常由水冷管組成，步進(jìn)梁式爐可對(duì)料坯實(shí)現(xiàn)上下雙面加熱。爐子有固定爐底和步進(jìn)爐底，或者有固定梁和步進(jìn)梁。爐頂錨固磚的一般固定形式為：工字鋼小梁+錨固鉤，如圖116。一般為耐火可塑料（230 mm）+陶瓷纖維毯（30 mm）+纖維澆注料或輕質(zhì)澆注料（70mm），保溫層厚度100 mm，爐頂總厚度330 mm。同時(shí)按一定規(guī)律布置爐墻錨固磚（LZ55），增加保溫層與工作層的連接，提高襯體的整體性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。爐墻包括側(cè)墻和端墻，都采用復(fù)合結(jié)構(gòu)，爐墻工作層為耐火澆注料整體澆注（或耐火可塑料搗打），保溫層為復(fù)合絕熱。（3）多層保溫襯體，保溫性能增加，節(jié)約能源。由于工作層為不定形耐火材料（澆注料、可塑料）整體澆注或搗打，整體性好、氣密性強(qiáng)，加之錨固磚連接爐襯的穩(wěn)定性增加，抗機(jī)械振動(dòng)和沖擊性能加強(qiáng)，爐子壽命延長(zhǎng)。20 世紀(jì)90 年代后，我國(guó)步進(jìn)梁式加熱爐爐襯結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)發(fā)展形成了輕體高強(qiáng)復(fù)合結(jié)構(gòu)。但汽包位置太高，上升管阻力增加很多，同時(shí)循環(huán)流速增大，會(huì)使汽水混合物中含汽量減少，反過(guò)來(lái)又影響上升動(dòng)力。汽包的位置越高，或汽水混合物密度ρ混越小(即其中含汽量越大)，則自然循環(huán)的動(dòng)力越大。圖 114強(qiáng)制循環(huán)原理圖 圖115 自然循環(huán)原理圖 自然循環(huán)時(shí)，水從汽包進(jìn)入下降管流人冷卻水管中，被加熱到沸點(diǎn)，形成的汽水混合物再經(jīng)上升管進(jìn)入汽包。另外，使用軟水的管子和汽包很少結(jié)垢，壽命可提高一倍以上[11]。一般連續(xù)加熱爐水冷卻造成的熱損失占熱總支出項(xiàng)的13％20％，而同樣爐子改為汽化冷卻時(shí)，熱損失可降到10％以下。由于水的汽化潛熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其顯熱，水在汽化冷卻時(shí)吸收的總熱量大大超過(guò)水冷卻時(shí)吸收的熱量。汽化冷卻的基本原理是：水在冷卻管內(nèi)加熱到沸點(diǎn)，呈汽水混合物狀態(tài)進(jìn)入汽包，在汽包中使蒸汽和水分離。800℃以上的高溫區(qū)用圖112水管的雙層絕熱 圖113無(wú)水冷滑軌 棕剛玉一碳化硅滑軌磚及高鋁碳化硅座磚，800℃以下可采用金屬滑軌和黏土座磚，800℃以下可以采用金屬滑軌黏土座磚金屬滑軌材料可用ZGMn13或者1GR18Ni9Ti。以85％的棕剛玉加入15％碳化硅，再加5％磷酸鋁作高溫膠結(jié)劑，可以得到達(dá)到滑軌要求的材料。國(guó)內(nèi)試驗(yàn)成功了棕剛玉一碳化硅滑軌磚，座磚用高鋁碳化硅制成，效果較好。以后在滑軌的材料方面進(jìn)行了很多研究，必須使材質(zhì)能承受鋼坯的壓力和摩擦，又能抵抗氧化鐵皮的侵蝕和溫度急變的影響。這樣的雙層包扎絕熱比單層絕熱可減少熱損失20％～30％。水冷管最好的包扎方式是復(fù)合(雙層)絕熱包扎，如圖112所示。這樣包扎的爐底水管，可以降低燃料消耗15％～20％，降低水耗約50％，爐子產(chǎn)量提高15％～20％，減少了黑印的影響，提高了加熱質(zhì)量。用耐火澆注料或可塑料包扎水管時(shí)，在管壁上焊上錨固釘或加耐熱鋼纖維，能將包扎層牢固地粘附在水管上。過(guò)去水管絕熱使用異型磚掛在水管上，由于耐火材料要受鋼料的摩擦和震動(dòng)、氧化鐵皮的侵蝕、溫度的急冷急熱、高溫氣流的沖刷等，使掛磚的壽命不長(zhǎng)，容易破裂剝落。例如當(dāng)爐溫為1300℃時(shí)，絕熱層外表面溫度為1230℃，即爐底滑管對(duì)金屬的冷卻影響不大。連續(xù)加熱爐節(jié)能的一個(gè)重要方面是減少冷卻水帶走的熱量，為此應(yīng)當(dāng)在所有水管外面加絕熱層。為了消除黑印的不良影響，通常在爐子的均熱段砌筑實(shí)爐底，使鋼坯得到均熱。由于水管的冷卻作用，使鋼料與水管滑軌接觸處的局部溫度降低200～250℃，在鋼坯下面出現(xiàn)兩條“黑印”，在軋制時(shí)很容易產(chǎn)生廢品。這樣一方面為了減少水管，可以減少熱損失，另一方面免得下加熱空間被占去太多，這一點(diǎn)對(duì)下部的熱交換和爐子生產(chǎn)率的影響很大。為了使鋼錠不掉道，鋼錠兩端應(yīng)比水管寬出100～150mm。有些爐子的預(yù)熱段縱水管用縱向黏土磚墻支承，為了加強(qiáng)下加熱，現(xiàn)在的趨勢(shì)是全部用橫水管支撐。當(dāng)爐子很寬，上面鋼坯的負(fù)荷很大時(shí)，需要采用雙橫水管，或回線形橫支撐管的結(jié)構(gòu)(圖19b)。支撐管的水冷卻不與爐底縱水管的冷卻連通，而是幾個(gè)管子順序連接起來(lái)。爐底水管承受鋼料的全部重量(靜負(fù)荷)，并經(jīng)受鋼坯推移時(shí)所產(chǎn)生的動(dòng)負(fù)荷。爐底水管是用厚壁無(wú)縫鋼管組成，內(nèi)直徑50～80mm，壁厚10～20mm。加熱爐的爐底水管和其他冷卻構(gòu)件構(gòu)成爐子的冷卻系統(tǒng)，冷卻方式分為水冷卻和汽化冷卻兩種方式。半水冷閘板是只冷卻閘板四周的框架，在框架內(nèi)砌筑耐火材料，這就大大節(jié)約了水的消耗。百葉窗式閘板用得較少，但這種閘板在調(diào)節(jié)甲對(duì)煙氣產(chǎn)生的偏流較小，用于預(yù)熱器前后對(duì)于保證預(yù)熱器中煙氣均勻流動(dòng)有好處[9]。但對(duì)大型閘板來(lái)說(shuō)，平衡物重量大，升程高，閘板與煙道的摩擦力也較大，因此機(jī)械設(shè)備較多，占地、空間也較大。由于升降閘扳構(gòu)造簡(jiǎn)單，它也是用得最普遍的閘板之一。空冷與水冷不一樣的是冷卻后的熱空氣不必回收，可以直接排人煙道，進(jìn)風(fēng)頭的嚴(yán)密性也可以稍差。蝶式轉(zhuǎn)動(dòng)閘板(水冷式的)另一個(gè)缺點(diǎn)是不論閘板開(kāi)與閉，閘板全部水冷面都暴露在煙道內(nèi)，除多消耗冷卻水外，還降低了煙氣溫度，不利于廢熱利用[3]。這種閘板的優(yōu)點(diǎn)是，調(diào)節(jié)靈活、自動(dòng)控制方便、占地少，易于標(biāo)準(zhǔn)化，因此使用最為普遍。從操作上有手動(dòng)和電動(dòng)之分，等等。從冷卻方式上分，有水冷式、風(fēng)冷式和無(wú)冷卻式等。圖18 蝶式轉(zhuǎn)動(dòng)閘板1轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄；2軸承座；3出水管；4進(jìn)水管；5閘板為了控制排煙量以及調(diào)節(jié)爐膛壓力，煙道上必須設(shè)置煙道閘板。煙道布置要盡量減少煙氣流動(dòng)阻力損失，要與廠房柱基、設(shè)備基礎(chǔ)和電纜等保持一定的距離，以免他們受煙道溫度的影 響。處于地下水位以下的煙道應(yīng)設(shè)有可靠的防水措施，通常是包以混凝土框，并在混凝土外面包以鋼板。埋設(shè)在地下的煙道結(jié)構(gòu)如圖1—7所示，埋設(shè)深度一般都布置離地面至少300mm以下。此外，煙道除了具有排煙功能外，還具有通過(guò)調(diào)節(jié)煙道閘門(mén)控制爐膛內(nèi)“壓力”的作用。因此，煙道和煙囪的作用是形成爐氣有序流動(dòng)的排煙系統(tǒng)。因此鋼坯的加熱過(guò)程可以看成為燃料不斷燃燒生成熱量，鋼坯不斷吸收熱量，同時(shí)不斷產(chǎn)生廢氣的過(guò)程。圖17 煙道1粘土磚；2紅磚；3混凝土鋼坯在爐內(nèi)加熱是通過(guò)燃料燃燒放出的熱量經(jīng)過(guò)熱交換(有爐氣和鋼坯之間的輻射、對(duì)流熱交換，爐墻對(duì)鋼坯的輻射熱交換，鋼坯本身的熱交換)得到熱量才使鋼溫不斷升高，最后達(dá)到出鋼溫度。煙道是連接爐膛和煙囪的煙氣通道。 它是用中小型工字鋼和大型寬邊工字梁及其支撐立柱焊接而成。 它是由6mm 厚的爐墻鋼板與工槽鋼立柱焊接而成。 它由8mm厚的爐底鋪板和大型工槽鋼的橫梁和立柱組成，用以安裝和支撐爐子支撐梁和爐子砌體，考慮到爐底橫梁的制作安裝對(duì)保證爐子固定梁安裝的平面度至為重要，以及在爐底鋼結(jié)構(gòu)下部要安裝步進(jìn)梁立柱要穿過(guò)爐底的開(kāi)孔與裙式水封刀及刮渣板，它們與水封槽的制作有一定的配合要求。拉桿圓鋼的直徑d與h有下列關(guān)系（表12）。所以鋼結(jié)構(gòu)的尺寸和材料規(guī)格除了計(jì)算外，常常是參照經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選定。也可以采用活動(dòng)連接的方式，即豎鋼架的上下端用可調(diào)整的拉桿連接起來(lái)，開(kāi)爐時(shí)可以根據(jù)爐子膨脹情況，調(diào)整螺絲放松拉桿，正常生產(chǎn)后很少再去調(diào)整拉桿的松緊（圖16b）。鋼結(jié)構(gòu)的型式與爐型和砌磚結(jié)構(gòu)有關(guān)。鋼結(jié)構(gòu)要能承受爐子拱頂?shù)乃椒至虻蹴數(shù)娜恐亓?，并把作用力傳給爐子基礎(chǔ)。煙道的實(shí)際阻力隨著時(shí)間發(fā)生變化，應(yīng)考慮生產(chǎn)中存在吸冷風(fēng)、煙道溫降、預(yù)熱器使用一段時(shí)間后積灰造成阻力增加的影響，煙道阻力損失隨爐子使用時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，煙囪抽力隨時(shí)間增加而減小。國(guó)外某些煉油裝置根據(jù)燃料含硫量，采用合適的高煙囪，以減少大氣污染，如使用含硫量1％燃料油的加熱爐，所用煙囪高度為106米，而使用含硫量3％的燃料油的加熱爐，則集中排的高為213米的高煙囪。設(shè)計(jì)煙囪時(shí)，煙囪的高度除了要使煙囪的有效抽力足以克服各阻力之和外，還要考慮到煙囪排出的煙氣對(duì)周?chē)h(huán)境污染的影響。：①磚煙囪，高度不超過(guò)50米，呈圓截錐形；②鋼筋混凝土煙囪，多用于高度超過(guò)50米的煙囪，抗風(fēng)、抗震性能好，施工簡(jiǎn)便，維修量?。虎垆摕焽?，自重小，有韌性，抗震性能好，適用地基差的場(chǎng)地，耐腐蝕性差，需經(jīng)常維護(hù)。基礎(chǔ)應(yīng)盡可能建在地下水位之上，如果地下水位太高，則爐子基礎(chǔ)（及煙道基礎(chǔ)）應(yīng)建成混凝土坑式基礎(chǔ)。圖15是各種型式的爐子基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。圖15 加熱爐的爐子基礎(chǔ)（a）連續(xù)式爐基；（b）發(fā)條式基礎(chǔ)；（c）墩式基礎(chǔ)；（d）邊緣加厚的板式基礎(chǔ)；（e）坑式基礎(chǔ)爐子基礎(chǔ)的材料可以選擇混凝土、鋼筋混凝土、紅磚、毛石?；A(chǔ)的大小不僅與爐子有關(guān)，還和不同土壤的承重能力有關(guān)。實(shí)爐底高溫區(qū)爐底結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖14所示。圖14 高溫區(qū)爐底結(jié)構(gòu)實(shí)爐底一般并非直接砌筑在爐子的基礎(chǔ)上，而是架空通風(fēng)的。在l000℃左右的熱處理爐或無(wú)氧化加熱爐上，因?yàn)檠趸F皮的侵蝕問(wèn)題較小，爐底也可以采用黏土磚砌筑。爐底的下部用絕熱材料隔熱。單面加熱的爐子，其爐底都是實(shí)心爐底，雙面加熱的爐子，爐內(nèi)的爐底通常分實(shí)底段(均熱段)和架空段兩部分，們也有的爐子的爐底全部是架空的。固定爐底的爐子，坯料在爐底的滑軌上移動(dòng)，除加熱圓坯料的斜底爐外，其他加熱爐的固定爐底一般都是水平的。爐底不僅要受被加熱金屬的負(fù)荷，而且要經(jīng)受爐渣和氧化鐵皮的化學(xué)侵蝕，以及金屬的摩擦和碰撞作用。吊頂磚的材料可以用粘土磚、高鋁磚和鎂鋁磚，吊頂外面再砌筑硅藻土磚或其他絕熱材料，但砌筑切勿埋住吊桿，以免燒壞失去機(jī)械強(qiáng)度，吊架被磚的重量拉長(zhǎng)。掛吊頂是由一些專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的異型磚和吊頂金屬掛件組成。拱頂?shù)暮穸扰c爐子的跨度有關(guān)，跨度越大爐頂厚度也應(yīng)適當(dāng)加大，可以參看圖表11的數(shù)據(jù)。耐火磚上可以用硅藻土磚絕熱，也可以用礦渣棉等散料做絕熱層。拱頂可以用耐火磚砌筑，也可用耐火混凝土預(yù)制塊。其特點(diǎn)是不產(chǎn)生水平分力，不需要鋼結(jié)構(gòu)加固，造價(jià)低，但爐頂下面的矢高h(yuǎn)太大，不利于爐內(nèi)氣體的合理流動(dòng)和實(shí)現(xiàn)均勻加熱，且有較大的上推力，當(dāng)上面沒(méi)有壓力時(shí)，這種拱頂反而不牢固故多用于埋在地下的煙道上。180176。水平分力大小可以表示為下式： F=KW2cotθ2式中 F——拱頂產(chǎn)生的水平分力； W——拱頂砌體質(zhì)量； θ——拱角； K——溫度系數(shù)，它是考慮拱頂受熱膨脹而產(chǎn)生的水平分力。拱頂?shù)膔等于爐子的跨度b拱頂矢高h(yuǎn)=，稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)拱頂。拱頂。、120176。之間，通常采用的有60176。拱頂?shù)墓敖铅瓤勺兓?0176。所以，當(dāng)爐子的跨度和拱頂質(zhì)量太大時(shí)，容易造成爐子的變形，甚至?xí)构绊斕?。如果采用預(yù)制好的拱頂，更換時(shí)就更方便。加熱爐的爐頂按結(jié)構(gòu)分為兩種：即拱頂式和吊頂式。爐墻較高時(shí)，爐底水管以下增加厚度116mm。增加穩(wěn)定性的辦法是增加爐墻的厚度或用金屬錨固件固定。為提高爐子強(qiáng)度和氣密性常在爐墻外包覆4～10mm厚的鋼板外殼。現(xiàn)在使用澆注料和可塑料的爐子也越來(lái)越多，澆注料和可塑料在耐火澆注料的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在：耐火澆注料同其他不定形耐火材料相比，結(jié)合劑和水分含量較高，流動(dòng)性較好，故而不定型耐火材料應(yīng)用范圍較廣，可根據(jù)使用條件對(duì)所用材質(zhì)和結(jié)合劑加以選擇。為保證爐墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，爐墻必須有一定的厚度，并應(yīng)隨爐子的尺寸的增大和爐膛溫度的升高而增厚。在爐子上配 備這兩個(gè)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)的自動(dòng)化操作，從而提高爐子的生產(chǎn)指標(biāo)。裝出科系統(tǒng)和熱工檢測(cè)及自動(dòng)控制系統(tǒng)，是現(xiàn)代化加熱爐不可缺少的兩個(gè)工作 系統(tǒng)。加熱爐一般由爐膛、燃料系統(tǒng)、供風(fēng)