第6章 送風系統(tǒng)(2)

1、6.2 內燃式熱風爐,熱風爐的加熱能力：,內燃式熱風爐——傳統(tǒng)型和改進型外燃式熱風爐頂燃式熱風爐,用每m3高爐有效容積所具有的加熱面積表示，一般為 80～110m2/m3三種基本結構形式：,6.2.1 傳統(tǒng)型內燃式熱風爐,一. 基本結構： 由爐襯、燃燒室、蓄熱室、爐殼、爐篦子、支柱、管道及閥門等組成。燃燒室和蓄熱室砌在同一爐殼內，之間用隔墻隔開。結構圖：,熱風爐主要尺寸是外徑和全高，一般新建熱風爐的高徑比（H

2、/D）在5.0左右。,不同爐容熱風爐的高徑比見下表,二 工作原理,,燃燒室和蓄熱室砌在同一爐殼內，之間用隔墻隔開。煤氣和空氣由管道經閥門送入燃燒器并在燃燒室內燃燒，燃燒的熱煙氣向上運動經過拱頂時改變方向，再向下穿過蓄熱室，然后進入大煙道經煙囪排入大氣。在熱煙氣穿過蓄熱室時，將蓄熱室內的格子磚加熱。格子磚被加熱并蓄存一定熱量后，熱風爐停止燃燒，轉入送風。送風時冷風從下部冷風管道經冷風閥進入蓄熱室，空氣通過格子磚時被加熱

3、，經拱頂進入燃燒室，再經熱風出口、熱風閥、熱風總管送至高爐。,燃燒室是燃燒煤氣的空間，位于爐內一側緊靠大墻。1. 斷面形狀有三種：圓形、眼睛形、復合形,三. 燃燒室：,,燃燒室斷面形狀A－圓形；B－眼睛形；C－復合形,燃燒室截面積（包括隔墻面積）占熱風爐總內截面積的22～30％，大高爐取小值，小高爐取大值。3. 燃燒室隔墻： 由兩層互不錯縫的高鋁磚砌成，大型高爐345mm＋230mm；中、小型高爐兩層230mm

4、。,2. 燃燒室尺寸：,四. 蓄熱室,蓄熱室是熱風爐進行熱交換的主體，它由格子磚砌筑而成。1. 對格子磚的要求：①有較大的受熱面積進行熱交換；②有一定的磚重量來蓄熱；③能引起氣流擾動；④砌成格子室后結構穩(wěn)定。,2. 格子磚的主要特性指數(shù)有：,（1）1m3格子磚的受熱面積 ： （2）有效通道截面積 （3）填充系數(shù) （4）當量厚度,3. 常用的格子磚類型：,板狀磚：每個孔由四塊磚組成。 塊狀穿孔磚：是在整塊磚上穿孔。采用

5、較多的是五孔磚和七孔磚。4.蓄熱室的結構：單段式：在整個高度上格孔截面不變。多段式：格孔截面變化。,五. 爐墻,1. 作用： 爐墻起隔熱作用并在高溫下承載。2. 組成： 由砌體（大墻）、填料層、隔熱層組成。大墻：厚度：中小高爐為230mm，大高爐345mm。材質：上部高溫區(qū)用高鋁磚，下部低溫區(qū)用粘土磚。隔熱磚：一般為65mm硅藻土磚，緊靠爐殼。填料層：在隔熱磚和大墻之間留有60～80mm的

6、 水渣——石棉填料層。,在上部高溫區(qū)大墻外增加一層113或230mm的輕質高鋁磚；,注意：熱風口、燃燒口周圍一米半徑范圍內的砌體緊靠爐殼，以防止填料脫落時竄風。,六. 拱頂,1. 作用：連接燃燒室和蓄熱室 。2. 結構：半球形、錐球形和懸鏈線型。3. 拱頂磚：厚度（磚長）一般380～450mm，外砌113mm隔熱磚，常用硅藻土磚。對拱頂溫度大于1400℃的熱風爐，在拱頂磚外砌二層隔熱磚，一層230mm（輕質高鋁磚），一層65～1

7、13mm硅藻土磚。,七. 燃燒器,燃燒器是用來將煤氣和空氣混合，并送進燃燒室內燃燒的設備。1. 對燃燒器的要求：①有足夠的燃燒能力。②有足夠的調節(jié)范圍。③避免煤氣和空氣在燃燒器內燃燒、回火。,2. 金屬燃燒器,,金屬燃燒器1－煤氣；2－空氣；3－冷凝水,結構簡單，阻損小，調節(jié)范圍大，不易發(fā)生回火現(xiàn)象。（2）缺點：①空氣與煤氣混合不好；②需較大的空氣過剩系數(shù)；③氣流直接沖擊燃燒室隔墻。,（1）優(yōu)點：,3. 陶瓷燃燒器,是

8、用耐火材料砌成的，安裝在熱風爐燃燒室內部。優(yōu)點： 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。,八. 支柱及爐箅子,蓄熱室格子磚通過爐箅子支撐在支柱上。 支柱高度要滿足安裝煙道和冷風管道的凈空需要，保證氣流暢通。 爐箅子的塊數(shù)與支柱數(shù)相同。,6.2.2

9、 熱風爐閥門,熱風爐設備分兩類,控制燃燒系統(tǒng)的閥門及裝置 作用：⑴調節(jié)煤氣和助燃空氣的流量　　　 ⑵調節(jié)燃燒溫度　　　 ⑶送風時隔離控制鼓風系統(tǒng)的閥門 作用：⑴將冷風送入熱風爐，熱風送到高爐　　 ⑵調節(jié)熱風溫度,,,1－焦爐煤氣壓力調節(jié)閥；2－高爐煤氣壓力調節(jié)閥；3－空氣流量調節(jié)閥；4－焦爐煤氣流量調節(jié)閥；5－高爐煤氣流量調節(jié)閥；6－空氣燃燒閥；7－焦爐煤氣閥；8－吹掃閥；9－高爐煤氣

10、閥；10－焦爐煤氣放散閥；11－高爐煤氣放散閥；12－焦爐煤氣燃燒閥；13－高爐煤氣燃燒閥；14－熱風放散閥；15－熱風閥；16－點火裝置；17－燃燒室；18－混合室；19－混風閥；20－混風流量調節(jié)閥；21－蓄熱室；22－充風閥；23－廢風閥； 24－冷風閥；25－煙道閥；26－冷風流量調節(jié)閥6－16 外燃式熱風爐系統(tǒng)示意圖,熱風閥直徑的 確定：,實際流速不高于75m/s。,其它閥門與熱風閥的截面積之比為：,一. 閥門直徑的確定：

11、,二. 熱風閥,1. 位置： 安裝在熱風出口和熱風主管之間的熱風短管上。2. 作用： 在燃燒期關閉，隔斷熱風爐和熱風管道之間的聯(lián)系。,三. 切斷閥,1. 作用： 切斷煤氣、助燃空氣、冷風及煙氣。2. 結構： 有閘板閥、曲柄盤式閥、盤式煙道閥。,四. 調節(jié)閥,1. 作用： 用來調節(jié)煤氣流量、助燃空氣流量、冷風流量以及混風的冷風流量等。2. 結構：

12、 一般采用蝶形閥。,五. 充風閥,作用： 熱風爐從燃燒期轉換到送風期，當冷風閥上沒有設置均壓小閥時，在冷風閥打開之前必須使用充風閥提高熱風爐內的壓力。,作用： 熱風爐從送風期轉換到燃燒期時，在煙道閥打開之前需打開廢風閥，將熱風爐內相當于鼓風壓力的壓縮空氣由廢風閥排放掉，以降低爐內壓力。,六. 廢風閥,七. 放風閥和消音器,1. 位置： 放風閥安裝在鼓風機與熱風爐組之間的冷風管道上。

13、2. 作用： 在鼓風機不停止工作的情況下，用放風閥把一部分或全部鼓風排放到大氣中的方法來調節(jié)入爐風量。,八. 冷風閥,1. 位置： 設在冷風支管上的切斷閥。2. 作用： 在送風期，打開冷風閥可把高爐鼓風機鼓出的冷風送入熱風爐。燃燒期，關閉冷風閥，切斷了冷風管。,6.2.3 熱風爐用耐火材料及特性,一. 熱風爐砌體破損機理①熱震破損；②煙氣粉塵的化學侵蝕；③機械荷載作用。,二. 熱

14、風爐用耐火材料的主要特性,①耐火度：較高的耐火度和荷重軟化溫度；②抗蠕變性 ；③體積穩(wěn)定性 ；④導熱性；⑤熱容量 ；⑥抗壓強度,三. 熱風爐用耐火材料,1. 硅磚：SiO2含量在95％左右。特性：①高溫性能好；②蠕變溫度高且蠕變率低；③體積密度小，蓄熱能力差。 用于拱頂、燃燒室和蓄熱室爐襯的上部以及上部格子磚。,2. 高鋁磚,用于高溫區(qū)，如拱頂、中上部格子磚、燃燒室隔墻等。3. 粘土磚

15、 用于熱風爐中、低溫區(qū)磚襯及中下層格子磚。,4. 隔熱磚,包括硅藻土磚、輕質硅磚、輕質粘土磚、輕質高鋁磚以及陶瓷纖維磚等。特性： 氣孔率大，密度小，導熱性低，機械強度低。,噴涂料：包括耐火、隔熱及耐酸三種。耐火噴涂料：用于高溫部位爐殼及熱風管道內。隔熱噴涂料：導熱系數(shù)低，減少熱損失。耐酸噴涂料：用于拱頂、燃燒室及蓄熱室 上部鋼殼。,5. 不定形材料,通常下部采用粘土磚，中部采用高鋁磚，上部高溫區(qū)

16、采用硅磚、低蠕變高鋁磚等 。,熱風爐,我國幾座典型熱風爐選用的耐火材料,6.2.4 改進型內燃式熱風爐,一. 傳統(tǒng)型內燃式熱風爐的特點：①金屬套筒燃燒器；②拱頂為半球形；③蓄熱室冷、熱煙氣分布不均。,二. 改進型的主要特征：,①懸鏈線拱頂且拱頂與大墻脫開；②眼睛形火井和與之相配的矩形陶瓷燃燒器；③ 燃燒室下部隔墻增設絕熱磚和耐熱不銹鋼板。,,改進型內燃式熱風爐,1. 懸鏈線拱頂,特點：①內襯由鋼結構支撐，拱頂與大墻分開；②

17、采用關節(jié)磚，使拱腳磚與關節(jié)磚、關節(jié)磚拱頂上部磚之間能相對轉動 ；③拱頂由一層致密磚代替了傳統(tǒng)的兩層致密磚；④蓄熱室斷面氣流分布均勻 。,2. 特殊的隔墻結構,①合理設置膨脹縫；②隔墻兩層致密磚間加入隔熱層；③隔墻各層砌體間、隔墻與熱風爐大墻間設置滑動縫；④隔墻靠近蓄熱室側在一定高度上增加一層不銹鋼板。,3. 眼睛型燃燒室,①隔墻斷面小，增加了蓄熱室的有效蓄熱面積。②蓄熱室的煙氣流分布均勻。③燃燒室隔墻與大墻不咬砌。,4.

18、矩形陶瓷燃燒器,①與眼睛型燃燒室相配的燃燒器，能充分利用眼睛型燃燒室斷面的空間。②矩形燃燒器氣體混合效果好，燃燒穩(wěn)定，效率高，燃燒強度大；③氣流阻力損失小,三. 內燃式熱風爐優(yōu)缺點：,1. 優(yōu)點： 結構簡單，建設費用較低，占地面積較小。2. 缺點：①蓄熱室煙氣分布不均勻；②燃燒室隔墻結構復雜，易損壞。,6.2.5 熱風爐計算,例題： 高爐容積為1260m3，配備四座熱風爐，做熱風爐設計。,1.

19、確定基本參數(shù),（1）取單位爐容蓄熱面積為90m2/m3 （2）定熱風爐鋼殼下部內徑為φ7960mm，爐殼及拱頂鋼板厚度為20mm，爐底鋼板厚度為36mm 。,2. 確定爐墻結構及熱風爐內徑,下部：（1） 大墻厚：345mm（2） 隔熱磚（輕質粘土磚）：113mm（3） 填料層（水渣石棉填料）：60mm（4） 不定型噴涂料：40mm共計：345＋113＋60＋40＝558mm（5） 熱風爐內徑：d內＝7960－558&

20、#215;2＝6.844m,火井隔墻結構：,上部：230高鋁磚＋345高鋁磚＋20滑動縫下部：230高鋁磚＋345高鋁磚＋20滑動縫注：上部高鋁磚較下部高鋁磚更耐高溫,3. 選火井面積（包括隔墻）,根據(jù)經驗，選火井面積占熱風爐內截面積的28％（1） 熱風爐內截面積：,（2） 火井面積：,4. 蓄熱室截面積：,5. 選格子磚,選七孔磚，格孔直徑為Ф43mm，查表知1m3格子磚加熱面積：,6. 蓄熱室加熱面積,（1）四座熱風爐總加

21、熱面積： 1260×90＝113400m2 （2）每座熱風爐加熱面積：,7. 一米高蓄熱室加熱面積：,8. 蓄熱室高度,9. 拱頂高度：采用錐球形,,錐球型拱頂,熱風爐拱腳內徑：,據(jù)經驗：,拱頂由球冠和圓錐臺組成，具體尺寸如下：據(jù)經驗：球冠弦長,球冠圓心角為120°；圓錐斜邊與水平面夾角為60°,10. 熱風爐全高及高徑比,支柱及爐篦子高：2.0+0.5=2.5m

22、燃燒室比蓄熱室高：0.4m大墻比燃燒室高：1.2m拱頂磚襯：400高鋁磚＋230輕質高鋁磚＋113硅藻土磚＋40噴涂層＝0.783m則：,校核：,,符合要求,6.2.6 懸鏈線拱頂計算,一. 懸鏈線拱頂： 是指耐火磚砌體的內輪廓線（或外輪廓線）是一條懸鏈線。二. 數(shù)學表達式：,式中a 與x 值相對應， a 值決定著懸鏈線的開度，各點的曲率半徑也隨之變化。,,三. 懸鏈線示意圖如下:,四. 懸鏈線拱頂計算,例如

23、，在設計1260m3高爐的熱風爐時，選擇熱風爐拱高（h）與拱頂張開度（2R＝7760）一半的比值為9.84∶8。當 x＝R 時，,即：,解方程求出a值，則標準懸鏈線方程就定下來了。,用牛頓迭代法求解方程式中a值:,直到:,得出:,因此拱頂內輪廓線方程為:,選取拱頂砌磚厚度為400mm，可以得到拱頂外輪廓線方程。 當拱頂?shù)膬?、外輪廓線方程確定之后，便可以進行豎直方向磚型的計算。,,在內輪廓線方程取x=R=3880作為起點