目录
1 热风炉本体结构设计 (1)
1.1 热风炉的概述 (1)
1.2炉基的设计和选择 (3)
1.3炉壳的设计 (4)
1.4炉墙的设计 (4)
1.5拱顶的设计 (5)
1.6蓄热室的设计 (6)
1.7燃烧室的设计 (7)
1.8炉箅子与支柱的设计 (8)
2 燃烧器选择与设计 (9)
2.1金属燃烧器 (9)
2.2陶瓷燃烧器 (9)
3 格子砖的选择 (13)
4 管道与阀门的选择设计 (18)
4.1管道 (18)
4.2.阀门 (19)
5 热风炉用耐火材料 (21)
5.1 硅砖 (21)
5.2 高铝砖 (21)
5.3 粘土砖 (21)
5.4 隔热砖 (21)
5.5 不定形材料 (21)
6 热风炉的热工计算 (27)
6.1 燃烧计算 (27)
6.2 简易计算 (32)
6.3砖量计算 (35)
7 参考文献 (37)
1 热风炉本体结构设计
1.1 热风炉的概述
（1）热风炉的原理是借助煤气燃烧将热风炉格子砖烧热，然后再将冷风通入格子砖。冷风被加热并通过热风管道送到高炉。目前蓄热室热风炉有三种基本形式，即内燃式，外燃式，顶燃式热风炉。
（2）传统内燃式热风炉如下图所示，它包括蓄热室和燃烧室两大部分，并由炉基，炉底，炉衬，炉箅子，支柱等构成。热风炉的有效尺寸决定于高炉的有效容积，冶炼强度要求的风温。
图1-1 传统式热风炉
我国设计的尺寸参考表1-1。
表1-1 我国设计的尺寸参考下表：
V 有效 100 250 620 1036 1200 1513 1800
2050 2516 4063
D
上 4346
5400 7300 8000
8500
9000
9330 99600 9000
10100
下
5200
6780 9000 9500 H D
4.80
5.57 4.80
4.70
4.95
4.93
4.93
5.70
5.57 5.35
我所设计的热风炉是外燃式热风炉
（3）外燃式热风炉是内燃式热风炉的进化和发展，他是燃烧室和蓄热室分别在两个圆柱形壳体内，两个室的顶部以一定方式连接起来。根据连接的方式不同形成了四种主要的结构形式，即地得式，拷贝式，马琴式和新日铁式，如下图所示：
地得式外燃式热风炉拱顶由1/4小球拱和1/4的大球拱将燃烧室和蓄热室连成一体，如本钢的5号高炉；拷贝式外燃式热风炉两室的半球拱顶又配有膨胀圈的连接管连接；马琴式蓄热室的定不是有锥形缩口，拱顶是由两个半径相同的1/4球顶和一个平地半圆柱连接管组成，如鞍钢10503m 高炉；新日铁式热风炉的蓄热室拱顶有锥形缩口，拱顶由两个半径相同的半球形顶和一个圆柱形管组成，连接管上设有膨胀补缩器，如马钢的36003m 高炉和宝钢的所有高炉。
根据一序列的参考材料我选择设计新日铁式外燃式热风炉
新日铁是外燃式热风炉的特点：蓄热室拱顶有锥形缩口，拱顶由两个半径相同的半球形顶和一个圆柱形管组成，连接管上设有膨胀补缩器。为了使热风和混入的冷风混合均匀，在每一个热风炉燃烧室热风口处设有一个混风室，在混风室和燃烧室之间的连接管上亦设有通用型伸缩管，以吸收两者的不均匀膨胀和连接管的轴向膨胀。
我国目前使用的外燃式热风炉（地得式，马琴式，新日铁式）数量已达40多座，其中使用最多，应用效果最好的为新日铁式外燃式热风炉。
设计的过程中可参考太钢43503m 高炉热风炉的设计，其设计参数参照表1-2[6]。
表1-2 太钢4350m 3高炉设计参数：
项目 燃烧
室炉壳径mm 燃烧室炉壳外mm
拱顶温
度℃ 格子砖 高度 mm
送风风 温度℃
格子砖 类型
单位炉容加面积 m 2/m 3
燃料组
成 每座热风炉
热面 积m 2
参数
10000
6100
1450
35010
1250 七孔高效 74.4
高炉煤气，炉煤气
80910 新日铁式热风炉炉型结构如下图：
图1-3[9]新日铁式热风炉
1.2炉基的设计和选择
由于整个热风炉重量很大又经常震动，且荷重将随高炉容积的扩大和风温的提高而增加，故对炉基压球很严格。地基的耐压力不小于2.0~2.5kg/cm 2,为了防止热风炉产
生不均匀下沉而使冠达变形或撕裂，将全部热风炉基础做成一个整体，高出地面200～400mm，以防水浸基础由
A F或16Mn钢筋和325号水泥浇灌成钢筋混泥土结构。土
3
壤承载力不足时，需打桩加固。生产实践表明，不均匀下沉未超过允许值时，可将热风炉基础又做成单体分离形式，如武钢、鞍钢两座大型高炉，克节省大量钢材。
1.3炉壳的设计
热风炉的炉壳由8～20mm厚的钢板焊成。对一般部位可取：δ=1.4D（mm）。开孔多的部位可取：δ=1.7D（mm）, δ为钢板厚度（mm），D为炉壳内径（m），钢板厚度主要根据炉壳直径、内压、外壳温度、外部负荷而定。炉壳下部是圆柱体，顶部为半球体。为确保密封炉壳连同封板焊成一个不漏气的整体。由于炉内风压较高，加上炉壳耐火砖的膨胀，使热风炉底部承受到很大的压力，为防止底板向上抬起，热风炉炉壳用地脚螺栓固定在基础上，同时炉底封板与基础之间进行压力灌浆，保证板下密实，也可以把地脚螺栓改成锚固板，并在底封板上灌上混泥土。将炉壳固定使其不变形，或把平底封板加工成蝶形底，使热风炉成为一个手内压的气罐，减弱操作应力的影响。在施工过程中对焊接必须进行X光探伤检验，要求炉壳椭圆度不大于直径的千分之二，整个中心线的倾斜（炉顶中心与炉底中心差）不大于30mm。为了保证炉壳和炉内砌砖的密封性，在砌砖前后要试漏、试压，检查砌砖前试验压力为0.3~1.5kg/2
cm,砌砖后工作压力的1.5倍试压，每小时压力降<=1.5%.蓄热室、燃烧室的拱顶和连接管处采用（韧性耐龟裂钢板）含锰、铝的镇静钢。高温区炉壳外侧用0.5mm铝板包覆，铝板与炉壳间填充后3mm保温毡，使炉壳温度控制在150~250℃，防止内表面结露，也防止突然降温（暴雨）使炉壳急冷而产生应力。炉壳内表面涂硅氨基甲酸乙醋树脂保护层，防止
N O与炉壳接触。
X
1.4炉墙的设计
炉墙一般由耐火层、绝热层和隔热层组成。作用是保护炉壳和减少热损失。各层厚度应根据炉壳温度和所用耐火材料的界面温度确定。如图1-4所示。
因炉墙温度自上而下逐渐升高、所以不同高度耐火层和绝热层厚度不同。一般下部区域温度低、荷重大，宜选用较厚耐火砖，减薄的绝热层，所留膨胀缝可小。上部高温区，荷重小，但为了减少热损失，应增加绝热层的厚度，耐火层可较薄。
炉墙通常由345mm耐火砖砌筑，一般风温水平的热风炉和炉壳接触的是65mm后的硅藻土砖绝热层，绝热层和耐火砖之间是60~145mm后的干水渣填料层，用以缓冲
膨胀。两层绝热砖之间填以50~90mm后的干水渣或硅藻土或石粉。隔墙上部由于燃烧室位置在热风炉内的一侧，靠格子砖的隔墙为两面加热，而靠热风炉大墙一侧的隔墙为一面加热。因此，前者的温度比后者高，产生的高温蠕变大，而耐火材料不适应高温时，就使燃烧室向格子砖方向倾斜，并进而使上部格砖严重错孔。
图1-4炉墙的组成
我所设计的新日铁式外燃式热风炉燃烧室与蓄热室的炉墙是分开设计的，蓄热室根据内燃式的蓄热室炉墙要求来设计，燃烧室炉墙按燃烧室的要求来设计（上面讲述了设计方法）。
1.5拱顶的设计
拱顶是连接燃烧室和蓄热室的砌筑结构，它长期处于高温状态工作，应选用优质的内火材料，并保证砌体结构的稳定性，燃烧时高温烟气流均匀地进入蓄热室。外燃式热风炉拱顶有半球形，锥型，1/4球形等等，目前国内外燃式热风炉一般多采用新日铁式的半球形。拱顶所有的砖衬有设置在炉壳上得三层转托支撑，与大墙砌体脱离开，成为一个独立结构，以保持结构稳定性。
新日铁式热风炉的拱顶对称，尺寸小，拱顶，大墙，缩口相对独立，可以自由涨落，结构稳定性好，气流分布好。
外燃式拱顶结构如图1-5
在拱顶内衬的内火砖材质，决定拱顶温度水平。如表1-3所示，为了减少结构质量和提高拱顶的稳定性，应尽量缩小拱顶的直径，并适当减薄砌体的厚度。拱顶砌体厚度减薄后，其内外温度差降低，热应力减少，可相当延长拱顶寿命。中型热风炉砖厚以300~500mm为宜，大型高炉热风炉砖厚以350~400mm为宜。但是砖型过多制造麻烦，过少则施工困难。国内部颁标准以有了3组9种拱顶定型砖适用于砌筑内部半径为2100~3900mm的半球形拱顶。拱顶的下部第一层砖为拱脚砖。常用钢圈加固，使炉壳少受水平力作用。在拱顶的正中为特制的炉顶盖砖，上有安装测拱顶温度的电热偶孔。为了提高热效率，减少热损失好保护炉壳，拱顶的隔热是十分重要的。高风温热风炉拱顶隔热砖的厚度为400~500mm,一般由2~3层隔热砖组成。
表1-3 热风炉拱顶耐火衬材质与炉顶温度的关系
材质粘土砖高铝砖硅砖
标号RN-38 RL-48 L2-65 DG-95
炉顶温度1250 1350 1450 1550
1.6蓄热室的设计
蓄热室是热风炉进行热交换的主体，它由格子砖砌筑而成。砖的表面就是蓄热室的加热面，格子砖块作为贮热介质，所以蓄热室的工作既要传热快又要贮热多，而且
要有尽可能高的温度。格子砖的特性对热风炉的蓄热能力，换热能力以及热效率有直接影响。
蓄热室断面积，一般是从选定的热风炉蓄热室直径扣除燃烧室断面积而得到的，它应该用填满格子砖的通道面积中的气流速度来核算。为了保证传热速度，要求气流在紊流状态流动，即雷诺数大于2300。由于气体在高温下粘度增大，而且格孔小不易引起紊流，故现代高风温热风炉要求有较高的流速以满足传热的要求，在生产中常有这样的情况，蓄热面积不少，顶温很高，但风温上不去，烟道温度却上升很快，其原因主要是流速低造成的。
蓄热室工作的好坏，风温和传热效率如何，与格孔大小、形状、砖量等也有很大的关系。
蓄热室椎体部及上部圆筒大墙由内向外分别采用硅砖和高铝质隔热砖砌筑，砖衬和耐酸喷涂料之间填充隔热纤维板，硅砖和隔热砖之间填充高温下易发热的填充料，以吸收锥段砌体的热膨胀。整个炉衬由设置在炉壳上的砖托支撑，与拱顶及蓄热室直筒部砌体完全脱开。
外燃式的蓄热室与燃烧室分开，克服了内燃式隔墙的一些缺陷，增强了结构稳定性，使气流分布均匀。
1.7燃烧室的设计
传统内燃式热风炉燃烧室是煤气燃烧的空间，位于颅内的一侧，它的断面形状有三种，即圆形、眼睛形、复合型。
苹果型燃烧室如图1-6
外燃式热风炉的燃烧室是与蓄热室分离开的，一般放置在蓄热室的右侧，它一般有圆形，苹果型（复合型）。在本次的设计中，我采用的是复合型，燃烧能力大，气流在燃烧室内分布均匀，燃烧效果好，废气分布均匀。
1.8炉箅子与支柱的设计
蓄热室全部格子砖都通过炉箅子支持在支柱上，当废气温度不超过350℃，短期不超过400℃时，用普通铸铁就能稳定的工作，当废气温度较高时，可用耐热铸铁（Ni0.4%～0.8%，Cr0.6%～1.0%）或高硅耐热铸铁。
为避免堵住格孔，支柱和炉箅子（图1-7）的结构应和格孔相适应。支柱高度要满足安装烟道哦冷风管道的净空需要，同时保证气流畅通。炉箅子的块数与支柱相同，而炉箅子的最大外形尺寸，要能从烟道口进出。
2 燃烧器选择与设计
燃烧器种类很多，常见的有套筒式和栅格式，就其材质而言又分金属燃烧器和陶瓷燃烧器。
2.1金属燃烧器
煤气道与空气道为一套筒结构，进入燃烧室后相混合并燃烧。这种燃烧器的优点是结构简单，阻损小，调节范围大，不易发生回火现象，因此，过去国内热风炉广泛采用这种燃烧器。此次设计采用的为陶瓷燃烧器。
2.2陶瓷燃烧器
陶瓷燃烧器是用耐火材料砌成的，安装在热风炉燃烧室内部。一般是采用磷酸盐耐火混泥土或矾土水泥耐火混泥土预制而成，也有采用耐火砌筑成的。
常用的陶瓷燃烧器：
（1）套筒式陶瓷燃烧器
套筒式燃烧器是目前国内热风炉用得最普遍的一种燃烧器。这种燃烧器由两个套筒和空气分配帽组成，如图2-2a所示。燃烧时，空气从一侧进入到外面的环形套筒内，从顶部的环状圈空气分配帽上的狭窄喷口中喷射出来。煤气从另一侧进入到中心管道内，并从其顶部出口喷出，由于空气喷口中心线与煤气中性线成一定交角（一般为50左右），所以空气与煤气在进入燃烧室时能充分混合，完全燃烧。有的还在空气道与煤气之间的管壁上部开设与煤气道轴向正交的矩形一次空气进入口，形成空气与煤气两次混合，这就进一步提高了空气与煤气的混合及燃烧效果。
优点：结构简单，构件少，加工制造方便。但燃烧能力较小，一般适合于中小型高炉的热风炉。
（2）栅格式陶瓷燃烧器
栅格式陶瓷燃烧器的空气通道与煤气通道呈间隔布置，如图2-2b所示。燃烧时，煤气与空气都从被分成若干个狭窄通道中喷出，在燃烧器上部的栅格处得到混合后进行燃烧。这种燃烧器与套筒式燃烧器比较，其优点是空气与煤气混合更均匀，燃烧火焰短，燃烧能力在，耐火能力大，耐火砖脱落现象少。但其结构复杂，构件形式种类多，并要求加工质量高。大型高炉的外然式热风炉多采用栅格式陶瓷燃烧器（3）三孔式陶瓷燃烧器
如图2-2c所示。三孔式陶瓷燃烧器的显著特点是有按个通道，即中心分为焦炉煤
气通道，外侧圆环为高炉煤气通道，二者之间的圆环形空间为助燃空气通道。在燃烧器的上部设有气流分配板，各种气流从各自的分配孔中喷射出来，被分割成小的流股，使气体充分的混合，同时进行燃烧。
优点：不仅使气体流混合均匀，燃烧充分，燃烧火焰短，而且是采取了低发热值的高炉煤气将高发热值的焦炉煤气包围在中间燃烧的形式，避免了高温气流烧坏隔墙，特别是避免了热风出口处的砖被烧坏的弊病。另外，采取高炉煤气的焦炉煤气是从燃烧器的中心部位喷出的，所以燃烧气流的中心温度经边缘煤气的温度高，约200℃左右。
缺点：是结构复杂，使用砖种类多，施工复杂，目前只有部分大型高炉的外燃式热风炉采用这种燃烧器。
陶瓷燃烧器有如下优点：
（1）助燃空气与煤气流一定交角，交角将空气或煤气分割成许多细小流股，因此混合好，能完全燃烧。
（2）气体混合均匀，空气过剩系数小，可提高燃烧温度。
（3）燃烧气体向上喷出，消除“之”字形运动，不再冲刷隔墙，延长了隔墙的寿命，同时改善了气流分布。燃烧能力大，为进一步强化热风炉和热风炉大型化提供了条件。
图2-2几种常用的陶瓷燃烧器
a-套筒式陶瓷燃烧器；b-三孔式陶瓷燃烧器；c-栅格式陶瓷燃烧器
I-磷酸混凝土II-粘土砖
1-二次空气引入孔；2-一次空气引入孔；3-空气帽；4-空气环道；5-煤气直管；6-煤气收缩管；7-煤气通道；8-助燃空气入口；9-焦炉煤气入口；10-高炉煤气入口在这次设计中我选用的是圆形栅格式陶瓷燃烧器，如图2-3。
在焦炉煤气不够充足的条件下，可以采用两孔的栅格式陶瓷燃烧器。圆形栅格式陶瓷燃烧器已经在国内使用了多年，有成熟的使用经验，其砖型简单，加工量少，易
于砌筑施工，且具有空，煤气混合均匀，火焰短，耐火砖剥落少，燃烧稳定，燃烧能力打等优点，适用于外燃式热风炉，有利于减少制造和砌筑的费用。在设计的过程当中由于焦炉煤气很少，因此我首选圆形栅格式陶瓷燃烧器。
3 格子砖的选择
格子砖的选择对热风炉工作有相当大的关系。例如：蓄热室工作的好坏和转热效率如何。与格孔大小、形状、砖量等有很大关系。对格子砖选择很重要。对格子砖的要求是：
1）单位体积格子砖具有最大的受热面积。
2）有和受热面积相适应的砖量来储热，以保证一定的范围内，不引起过大的风温降落。
3）尽可能地引起气流扰动，保持较高的流速，以提高对流传热、速度。 4）有足够的建筑稳定性。
5）便于加工制造、安装、维护成本低。 格子砖的主要特性指数参见标3-1：
表3-1 格子砖的主要参数
（1）1m3格子砖的受热面积S （㎡/m3）。对方孔格子砖可按下式计算：
2
4()
δ=
+b s b
式中 b ——格孔边长，m ； δ——格子砖厚度，m 。
希望格子砖的受热面积大些，因为它是热交换的基本条件，同样体积的格子砖，受热面积大则风温和热效率高，一般板格子砖的受热面积小，穿孔格子砖的受热面积大。
（2）有效通道截面积?。对方孔格子砖可按下式计算：
2
2
()
?δ=
+b
b
由于热风炉中对流传热方式占比重较大，?值小可提高流速，从而提高传热效率。但?值过小会导致气流阻力损失的增加，消耗较多的能量。一般?值在0.28~0.46之间。
S ?
V=1-? ds σ m 加热面积
通道面积
填充系数
水力学直径
当量厚度
格子砖质量
（3）1m3格子砖中耐火砖的体积或称填充系数V。
V=1-?
它表示格子砖的蓄热能力，同样送风周期，填充系数大的砖型，由于蓄热能量多，风温降小，能维持较高的风温水平。一般要综合考虑V和?两个指标，不要追求其中一个指标而影响另一个指标。
（4）当量厚度σ。格子砖当量厚度可以用下式表示：
V2V2(1 S/2S S ?
σ
-) ===
如果格子砖是一块平板，两面受热，则当量厚度就是实际高度，但实际上蓄热功当量室内格子砖是相互交错的，部分表面被挡住，不起作用，所以格子砖的当量厚度总是比实际厚度大，这说明当实际砖厚度一定时，当量厚度小则格子砖利用好。
如果格子砖是任意形态的，则1m3格子砖的受热面积和有效通道截面积表达式分别为：
S=孔周长/（空面积+砖面积）
?=通道面积/(通道面积+砖面积)
减小格孔可增大砖占有的面积，也就是增大了蓄热能力。格孔大小取决于燃烧的含尘量，如果含尘量大，格孔小就容易堵塞。随煤气进化水平的提高，格孔又减小的趋势。
上述格子砖特性指数是相互影响，以正方形格孔砖为例。在砖厚度不同时计算得出的热工特性和格孔大小的关系，减少格孔尺寸可以增加砖占的体积V=1- ?，即增加了蓄热能力。当格孔尺寸大于砖厚时，减少格孔尺寸以增加热面积，即换热能力，当格孔尺寸等于砖厚时，加热面积最大，砖厚减薄可显著增加加热面积S，但却带来砖占的体积V=1-?，减少和通道面积?的增加。从热工角度来看，格孔小些，砖厚些，蓄热能力增强，而且易形成扰动，强化了换热过程，格孔小，通道面积?减小，可能使烟气和鼓风流速增高，增加了对流换热。但是格孔大小主要取决于燃烧所用煤气的净化程度，煤气含尘量多。格孔小了就容易堵塞，且不容易清灰。现代高炉的含尘量不断下降，格孔又逐渐减小的趋势。格孔尺寸与煤气含尘量关系如表3-2所示。
表3-2 格孔尺寸与煤气含尘之间的关系
煤气含尘量/-3
m g m
?<10 <30 >30
流体直径/mm 45 60 ≮80
我国大型高炉格孔多采用50~60mm，中小型高炉多用80mm。格孔是比较合理的结构，它是在上下部格孔数相同的条件下，上部高温区采用较大格孔与当量厚度，孔道平滑以利于高温下的辐射传染和多储存些高温热量。而下部低温区在条件许可的情况下，尽量能采用小格孔和薄的当量厚度，用增加波纹等修饰的方法增加涡流程度，以利于对流传热，但多段式砌筑麻烦，清灰困难。
我国常用五孔格子砖（50×50）的热工特性表3-3。
表3-3常用五孔格子砖的热工特性（50×50）
特性数值
流体直径（ds）51.79mm
格子砖厚（δ）36mm
1m3砖格子加热面积24.9m2
通道面子（?）0.322m2
砖占体积（1-?）0.677㎡
1m3
砖重（㎏）高铝砖1762㎏/m3粘土砖1491㎏/m3
当量厚度（σ）54.43㎜
重量系数（m/s）60.0㎏/㎡
常用的格子砖基本上分两类，板状转和块状穿孔砖。
板状砖的每个孔由4块砖组成。为增加砖的表面积或使气流产生紊流提高对流传热能力，还有波纹转和切角豆点砖。切角豆点砖切角形成的水平通道还可使整个蓄热室断面气流分布均匀。板状转具有价格低的优点，但砌成的蓄热室稳定性差，容易倒塌和错位。目前，无论是大高炉还是小高炉的热风炉已经很少采用这类砖了。
块状穿孔砖，是在整块砖上穿孔，而空形有圆形、方形、长方形、六角形等，采用较多是五孔砖和七孔砖。块状穿孔转的优点是砌成的蓄热室稳定性好，砌砖快，受热面积大。缺点是成本高。为了引起气流扰动和增加受热面积，常在孔内增加凸缘，或将孔做成有一定锥度，还可将长方形孔隔1~3层扭转90°。我国部分厂家使用的五孔砖和七孔砖性能参数见表3-4。
表3-4 五孔砖和七孔砖性能比较
蓄热室的结构可能分为两类，即在整个高度上格孔截面不变的单段式和格孔截面变化的多段式。从传热和蓄热角度考虑，采用多段式较为合理。热风炉工作中，希望蓄热室上部高温段多贮存一些热量，所以上部格子砖填充系数（V ）较大而有效通道截面积（φ）较小，这样送风期间不致冷却太快，以免风温急剧下降。在蓄热室下部由于温度低，气流速度也较低，对流传热效果减弱，所以应设法提高下部格子砖热能力，较好的办法是采用波浪形格子砖或截面互变的格孔，以增加紊流程度，改善下部对流传热作用。
蓄热室是热炉最重要的组成部分，砌筑质量必须从严要求。在炉箅子安装合格后，先在其上用浓粘土泥浆找平，厚度不大于5mm ，有的厂用机械加工的办法找平，炉箅子不用泥浆。第一层格子砖按炉箅子的格孔砌筑，根据炉箅子格孔中心画上两根相互垂直的十字中心线作为格子砖的控制线。再从中心线开始砌成十字形砖列，然后再四个区域内，沿十字砖列依次向炉墙方向砌筑。第一层格子砖砌完后，清点完整的格孔数并做出记录。以后各层格子砖均匀为干砌，要确保格孔垂直，格子砖边缘与炉墙留10~15mm 的膨胀缝，膨胀缝内填以草绳或木楔以防格子砖松动。整个格子砖砌完后，应进行格子砖清理，格孔堵塞的数量不应超过第一层格子砖完整孔的3%。
格子砖有“独立砖柱”和“整体交错”两种砌筑方式。独立砖柱结构，在砌筑高度上公差要求不太严格，但稳定性差；交错砌筑法是上、下层格子砖相互咬砌，使蓄热室
项目 五孔砖
七孔砖 攀钢 攀钢 首钢 鞍钢 攀钢 宝钢 首钢 首钢 本钢 格孔尺寸 /mm 52×52
50×70 48×68
55×55 45×65 52×52 Φ43 Φ43 Φ47 Φ48 Φ42 Φ48 Φ45 当量直径 /mm 53.81 58.30
53.20
53.81
43
43
47.5
45
45
有效通道截 面积/m 2
.m -2
0.331 0.434 0.41 0.432 0.409 0.409 0.456 0.41 0.364
受热面积 /m 2.
m
-3 24.65 29.75 30.6 28.733 38.07 38.06 38.06 38.36 32.375 当量厚度/mm 54.33 38 35.4
31.02
31.01 28.4 32.5 39 格子厚度/mm
38
30.32
30
30～40
19.5
形成一个整体的砌筑方法，该方法可以有效地防止格子砖的倾斜位移。整体砌筑对格子砖本身公差要求严格，砌筑前要认真挑选、分类。交错砌筑法如图3—2所示。
七孔格子砖如图3-1
4 管道与阀门的选择设计
热风炉是高温高压装置，其燃料易燃易爆且有毒，因此热风炉的管道与阀门必须工作可靠，能够承受高温和高压，阀门应具有良好的密闭性，便于检修，方便操作，阀门的启闭传动装置均应没有手动操作机构，启闭速度应能满足工艺操作的要求。4.1管道
热风炉系统设有冷风管、热风管、混风管、燃料用净煤气管和助燃风管、倒流休风管。一般采用10~20mm厚的普通碳素钢板焊制成管道直径。根据气体在管道内流量和合适的流速决定。
4V
d=
ωπ
式中 d——圆形管道内径
V——气体在实际状态下的体积流量，m/s
ω——气体在实际状态下的流速，m/s
表4-1管道内气体参考数据
ω，nm/s
名称标准流速0
热风炉净燃煤气支管（煤气不预热）6～10
助燃空气管道6～8
风压>0.9×101-MPa的冷风管道9～12
风压<0.5×101-MPa的冷风管道7～10
风压>0.9×101-MPa的热风管道6～8
风压>0.5×101-MPa的热风管道5～7
冷风管——应保证密封，常用4～12mm钢板焊成，由于冷风温度在冬季约为70～80℃。夏季常超出100℃甚至高达150℃，为了消除热应力，故在冷风管道上设置伸缩圈。
热风管——由10mm厚的普通钢板焊成，要求管道的密封性好，热损失少，热风管道一般用标准砖砌筑，内层砌粘土砖或高铝砖，外层砌隔热砖。
混风管——为了稳定热风温度而设，它根据热风炉的出口温度而参入一定的冷风。倒流休风管道应有千分之五的排水坡度，并在进入坡度支管前设置排水设备。
表4-2 我国高炉热风管道内径（mm）
高炉容积（m3）
管道50 100 255 620 1000 1500 2000
名称
净煤气总管500 500 800 1300 1400 1600 1500
净煤气支管400 400 700 900 1100 1100 1100
冷风总管520 520 700 1000 1400 1400 1500
冷风支管400 400 700 900 1200 1200 1200
热风总管500 500 700 900 1500 1522 2000
热风围管500 500 700 850 1200 1222 2000
冷风混风管400 400 400 900 1200 1200 800
混风阀后1600
4.2.阀门
根据热风炉周期性工作的特点可将热风炉的阀门分为控制燃烧系统的阀门和鼓风系统的阀门。
控制燃烧系统阀门的作用是把助燃空气及煤气送入热风炉燃烧，并把废气排出热风炉，注意有燃烧阀、煤气调节阀、煤气切断阀、烟道阀等。鼓风系统的阀门将鼓风送入热风炉，并把热风送到高炉。有点阀门还起着调节热风温度的作用。主要有放风阀、混风阀、冷风阀、热风阀。
要求设备坚固结实，能承受一定的强度，保证高压下密封性能好，开头灵活，便于检修，故选择设计闸式阀门，结构复杂，阻力小，密封性好，按构造式分为三类：（1）蝶式阀：它是中间有轴可以自由旋转的翻板，利用转角的大小采用调节流量。它调节灵活，但密封性差。
（2）盘式阀：结构比较简单，多用于切断含尘气体。气流方向平行于阀的开启方向。多用于含尘气体，如烟道阀。
（3）闸式阀：结构比较复杂，但密封性好。气流方向与阀的动作方向垂直，适用与洁净气体的切断。
放风阀：从鼓风机采的冷风管道上安装放风阀，它是为了不停止鼓风机运转的情况下，减少或完全停止向高炉供风而设计的。它是一个蝶型阀和一个柱塞阀组成。
混风阀：想热风总管中掺入一定量的冷风，以保持温度稳定不变。其位置在混风管与热风总管相接处，它由调节阀和阻隔阀组成。
冷风阀：设在冷风管上的切断阀。它是冷风进入热风炉的闸门。当热风送风时，
直燃式燃煤热风炉Direct Coal—Fired Hot Air Furnace 工作原理Principle of Operation BHL-Z邦华直燃式燃煤热风炉炉由BHM燃煤机、高温气体净化沉降室和配风室组成。热风炉输出热量为50～2000×104 kcal/h，输出温度为100～1200℃。 原煤（烟煤）通过上煤机加入到燃煤机的煤斗中，再由链条炉排匀速送入燃烧室，在助燃鼓风机鼓入的空气作用下剧烈燃烧，煤燃烧所产生的含尘高温烟气进入高温气体净化沉降室内进行二次燃烧，烟气中所夹带的少量粉尘在净化室内经高温熔融、聚合、沉降。净化室内出来的洁净热风掺入一定量的冷风，能够提供不同温度的洁净热烟气，可为各类大型干燥系统（如流化床、闪蒸、喷雾塔、回转圆筒、烘房、气流干燥器等）提供热源。连续供热风温度稳定性±５℃。煤渣由燃煤机另一端的除渣机排出。 The BHL-Z Direct Coal-Fired Hot Air Furnace consist of BHM Coal-Fired machine, hot flue gas purity room and air feeding room. The range of heat output is from 50×104 kcal / h to 2000×104 kcal / h and the range of temperature output is from 100℃to 1200 ℃. R aw Coal(Bituminous Coal) is fed into coal scuttle through coal feeder, and then delivered into combustion chamber by the chain grate stoker. With the air of combustion blower, the coal burned and generated high temperature flue gas with dust. The hot flue gas with dust burned again and the dust fused, polymerization and deposition in the purity room, certain amount of fresh air is mixed into the cleaned hot flue gas (about 1000 ℃,drawing from the purity room) to adjust the temperature of the hot flue gas in the air feeding room. And then the degree temperature hot flue gas flows into the various large-scale drying systems (such as fluidized bed, flash dryer, spray tower, rotating drum dryer, drying room, etc.). The fluctuation range of continuous heating air temperature is about ± 5 ℃. The cinder is discharged by the auto-deslagging. 优势Advantages 1）煤种适应性广； 2）燃烧充分，燃烧效率高，热效率>95％. 3）输出热负荷稳定，机械燃烧，操作简单，调节非常方便；
热风炉———高炉高风温的重要载体 来源：中国钢铁新闻网作者：毛庆武张福明发布时间：2008.04.29 高风温是现代高炉的重要技术特征。提高风温是增加喷煤量、降低焦比、降低生产成本的主要技术措施。近几年，国内钢铁企业高炉的热风温度逐年升高，2007年重点企业热风温度比上年提高25℃。特别是新建设的一批大高炉（大于2000立方米）热风温度均超过1200℃，达到国际先进水平。如2002年后，首钢技术改造或新建高炉的热风温度均实现高于1200℃的目标。 热风炉是为高炉加热鼓风的设备，是现代高炉不可缺少的重要组成部分。提高风温可以通过提高煤气热值、优化热风炉及送风管道结构、预热煤气和助燃空气、改善热风炉操作等技术措施来实现。理论研究和生产实践表明，采用优化的热风炉结构、提高热风炉热效率、延长热风炉寿命是提高风温的有效途径。 高风温有赖热风炉的结构优化 20世纪50年代，我国高炉主要采用传统的内燃式热风炉。这种热风炉存在着诸多技术缺陷，且随着风温的提高而暴露得更加明显。为克服传统内燃式热风炉的技术缺陷，20世纪60年代，外燃式热风炉应运而生。该设备将燃烧室与蓄热室分开，显著地提高了风温，延长了热风炉寿命。20世纪70年代，荷兰霍戈文公司（现达涅利公司）对传统的内燃式热风炉进行优化和改进，开发了改造型内燃式热风炉，在欧美等地区得到应用并获得成功。与此同时，我国炼铁工作者开发成功了顶燃式热风炉，并于上世纪70年代末在首钢2号高炉（1327立方米）上成功应用。自上世纪90年代KALUGIN顶燃式热风炉（小拱顶）投入运行，迄今为止在世界上已有80多座KALUGIN（卡鲁金）顶燃式热风炉投入使用。 截至目前，顶燃式热风炉由于具有结构稳定性好、气流分布均匀、布置紧凑、占地面积小、投资省、热效率高、寿命长等优势，已在国内几十座高炉上应用。首钢第5代顶燃式热风炉自投产以来，已正常工作22年3个月，曾取得月平均风温≥1200℃的业绩。生产实践证实，顶燃式热风炉是一种长寿型的热风炉，完全可以满足两代高炉炉龄寿命的要求。然而，由于国内有的企业高炉煤气含水量高、煤气质量差，致使顶燃式热风炉燃烧口出现过早破损；而且采用的大功率短焰燃烧器在适应助燃空气高温预热（助燃空气预热温度≥600℃）方面还存在一些技术难题。因此，国内钢铁企业进行了技术改造，Corus（康力斯）高风温内燃式热风炉也因此得到应用。 合理的热风炉配置保持高炉稳定 根据实践，现代大型高炉配置3～4座热风炉比较合理。大型高炉如果配置4座热风炉，可以实现交错并联送风，能提高风温20℃～40℃，在炉役的中后期，还可以在1座热风炉检修的情况下，采用另外3座热风炉工作，使高炉生产不会出现过大的波动。目前，国内外许多大型高炉都配套建设了4座热风炉，但采用3座热风炉可以大幅度降低建设投资，减少占地面积，也同样具有非常大的吸引力。随着设计和安装大直径热风炉条件的改进，热风炉设计的日趋合理，热风炉使用的耐火材料质量也得到提高，设备更经久耐用，控制系统也日益成熟可靠，形成了多种多样的热风炉高风温和长寿技术，使得热风炉操作可以更加平稳可靠，从而保证了高炉稳定操作。以此为基础，现代热风炉的发展方向转变为减少热风炉座数、延长热风炉寿命、强化燃烧能力、缩短送风时间、减少蓄热面积、回收废气热量、提高总热效率上。另外，尽量缩短送风时间的操作方式也得到重视，基于新设计理念和完备的技术支撑，国内钢铁企业将热风炉数量由4座减少为3座，热风炉的操作模式改为“两烧一送”，风温的调节控制依靠混风实现，也同样达到了高风温的效果。 提高加热炉传热效率和寿命是可靠保证
秦冶煤粉热风炉技术说明书
一．炉子设计计算 1．原始设计参数 （1）干燥能力：50t/h，含水率从33%降为18%。蒸发水分为7.5t/h。（2）混合风温：350℃ （3）燃料：褐煤干燥后成品煤粉作为煤粉炉燃料， 褐煤的地位发热值：3300kcal/kg （4）助燃空气温度：20℃ （5）所兑冷风温度：20℃/50℃（20℃是冷空气，50℃是烟气）2．设计参数 (1)蒸发物料中水分所需热量Q Q＝60×104 kcal/t×7.5t/h=4.5×106 kcal/h 注：每蒸发一吨水需要60万kcal的热量。 （2）燃料消耗量B B＝Q÷Q低＝4.5×106÷3300＝1363.6kg/h 为设回转窑及热风炉系统综合热效率为65%，则热风炉燃耗B 实B实＝1363.6÷65%＝2098kg/h (3)烧嘴能力的选择 根据燃料用量,选择普通煤粉烧嘴1个，烧嘴燃烧能力为3000kg/h。 MFP3000可调旋流煤粉烧嘴性能如下 最大燃烧煤量: 3000kg/h 调节比：1:2 一次风压: ≥980Pa 二次风压: ≥1960Pa 一次风量: 4130Nm3/h 二次风量: 12380Nm3/h 火炬射程: 4~6m 火炬张角: 40~60° (4)燃烧理论空气需要量L0及实际需要量L n L o＝2.42×10-4Q低＋0.5＝2.42×3300×4.186÷10000＋0.5 ＝3.843Nm3/kg L n＝n×L0＝1.2×3.843＝4.612Nm3/kg
(5)助燃风机的选择 a.燃烧过程总的风量Q Q＝L n×B＝4.612×2098＝9676m3/h b.风机的选择 扣除一次风量的25%，二次风占总需要的75%，所以风机实际所需风量为Q2＝0.75×9676＝7257m3/h 则所选风机为9-19系列N06.3A,其参数如下： 流量：7729 m3/h，全压：8208Pa, 功率：29.58kw，转速:2900r/min。 电机型号：Y200L1-2，电动机功率30KW。 ⑹燃烧产物生成量V n ＝3300kcal/kg,则空气过剩系数取n＝1.2，燃烧发热量取Q 低 V n＝2.13×10-4Q低＋1.65+（n-1）L0 =2.13×10-4×3300×4.186＋1.65+0.2×3.843 =5.36Nm3/kg 燃烧产物总体积V V＝2098×5.36＝11246 Nm3/h ⑺理论燃烧温度t理及实际炉温t炉 t理＝（Q低+L n C空t空）÷（V n C产） ＝（3300×4.186+4.612×1.296×20）÷（5.36×1.592） ＝1633℃ 取炉子系数η＝0.8则实际炉温t 为 炉 t炉＝0.8×1633＝1300℃ （8）烟气被兑到350℃所需掺的冷风量V2 烟气量V1：11246 Nm3/h 烟气温度t1：1300℃ 烟气比热容c1：1.56KJ/(Nm3?℃) 冷空气量/回兑烟气量V2：待求 冷空气/回兑烟气温度t2：20/50℃ 冷空气/回兑烟气比热容c2：1.296/1.43 KJ/(Nm3?℃) 掺冷风后烟气体积V：V1+V2 掺冷风后整个烟气温度t：350℃
学号： 课程设计 题目热风炉送风温度控制系统设计 学院自动化学院 专业自动化卓越工程师 班级自动化zy1201班 姓名 指导教师傅剑 2015 年12 月8 日
课程设计任务书 学生：专业班级：自动化zy1201 指导教师：傅剑工作单位：理工大学 题目: 热风炉送风温度控制系统的设计 初始条件：炼钢高炉采用燃式热风炉,燃烧所采用的燃料为高炉煤气和转炉煤 气。两种燃料混合后进入热风炉燃烧室,再与助燃空气一起燃烧,要求向高炉送 风温度达到1350 ℃，则炉顶温度必须达到1400 ℃±10℃。 要求完成的主要任务: 1、了解燃式热风炉工艺设备 2、绘制燃式热风炉温度控制系统方案图 3、确定系统所需检测元件、执行元件、调节仪表技术参数 4、撰写系统调节原理及调节过程说明书 时间安排 11月3日选题、理解课题任务、要求
11月4日方案设计 11月5日-11月8日参数计算撰写说明书 11月9日答辩 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 前言 (1) 1.热风炉工艺 (2) 1.1主要结构............................................................................. .. (2) 1.2工作方式 (3) 1.2.1 直接式高净化热风炉 (3) 1.2.2 间接式热风炉 (3) 1.3工作原理 (3) 1.4高炉炼铁、转炉炼钢工艺流程 (4) 2.热风炉温度控制方案设计 (7) 2.1熟悉工艺过程，确定控制目标 (7) 2.2选择被控变量 (7) 2.3选择操纵变量 (7)
燃气热风炉 使用说明书河南省四通锅炉有限公司
目录 一、概述 二、主要技术参数 三、工作原理 四、安装调试 五、使用操作 六、常见故障及处理方法 七、安全操作规程 八、维护保养及部件润滑方式
一、概述 燃气热风炉技术性能与特点如下： 1.燃料适用范围广：天然气、液化石油气、焦炉煤气、发生炉煤气、高炉煤气以及混合煤气等多种煤气。 2.燃烧器的选配灵活，以热风温度为目标，程序点火，也可选配简易烧嘴，人工进行辅助操作控制，经济适用，热效率高。本产品结构简单、布置灵活，内衬耐火层，施工周期短，设备基础简易，可移动使用，结构紧凑，体积小，占地面积小，金属消耗量低。以快装型式出厂，便于安装；可以节省大量的基建投资。 3.供热稳定，供热能力可调节性大，本体上装有调风门，供热风温可调。冷风经炉壳内外夹层通道进入本体内，对炉体起到一定的冷却作用，可提高炉胆寿命，减少散热损失，并能让低热值煤气的燃烧更加稳定。 4.热风以负压流供热，可调调风门补风，炉膛内存留可燃气体极少，确保点火安全，运行可靠。 6.热工及动力控制有远程控制、现场干预和现场控制、中央控制显示两种方式供用户选择，能很好满足多种工况需要，广泛用于水泥、化工、冶金等行业烘干、焙烧、冶炼等。 7.烟气排放符合GB13271-2014《锅炉大气污染物排放标准》。
二、主要技术参数 三、工作原理： 燃气热风炉结构简单、布置灵活、体积小巧，自动化程度高，操作简单，性能可靠。 燃气热风炉由炉体、引风机、调风门、出烟管、燃烧器、燃烧控制系统等部件组成。 炉体部分主要由外壳、内炉胆、支撑板等制作成两个腔室，内腔为燃烧炉
目录 第一章热风炉热工计算 (1) 1.1热风炉燃烧计算 (1) 1.2热风炉热平衡计算 (6) 1.3热风炉设计参数确定 (9) 第二章热风炉结构设计 (10) 2.1设计原则 (10) 2.2 工程设计内容及技术特点 (11) 2.2.1设计内容 (11) 2.2.2 技术特点 (11) 2.3结构性能参数确定 (12) 2.4蓄热室格子砖选择 (13) 2.5热风炉管道系统及烟囱 (15) 2.5.1顶燃式热风炉煤气主管包括： (15) 2.5.2顶燃式热风炉空气主管包括： (16) 2.5.3顶燃式热风炉烟气主管包括： (16) 2.5.4顶燃式热风炉冷风主管道包括： (17) 2.5.5顶燃式热风炉热风主管道包括： (17) 2.6 热风炉附属设备和设施 (18) 2.7热风炉基础设计 (21) 2.7.1 热风炉炉壳 (21) 2.7.2 热风炉区框架及平台（包括吊车梁） (21) 第三章热风炉用耐火材料的选择 (22) 3.1耐火材料的定义与性能 (22) 3.2热风炉耐火材料的选择 (22) 参考文献 (25)
第一章热风炉热工计算 1.1热风炉燃烧计算 燃烧计算采用发生炉煤气做热风炉燃料，并为完全燃烧。已知煤气化验成分见表1.1。 表1.1 煤气成分表
热风炉前煤气预热后温度为300℃，空气预热温度为300℃，干法除尘。发生炉利用系数为 2.3t/m3d，风量为3800m3/min，t热风=1100℃，t冷风=120℃，η热=90%。 热风炉工作制度为两烧一送制，一个工作周期T=2.25h，送风期T f=0.75h，燃烧期Tr=1.4h，换炉时间ΔT=0.1h，出炉烟气温度tg2=350℃，环境温度te=25℃。 煤气低发热量计算 查表煤气中可燃成分的热效应已知。0.01m3气体燃料中可燃成分热效应如下： CO:126.36KJ , H2:107.85KJ, CH4:358.81KJ, C2H4:594.4KJ。则煤气低发热量： Q DW=126.36×30.3＋107.85×12.7+258.81×1.7+594.4×0.4=6046.14 KJ 空气需要量和燃烧生成物量计算 (1)空气利用系数b空=La/Lo计算中取烧发生炉煤气b空=1.1。燃烧计算见表2.13。 (2)燃烧1m3发生炉煤气的理论Lo为Lo=25.9/21=1.23 m3。 (3)实际空气需要量La=1.1×1.23=1.353 m3。
热风炉的有关计算
5.1.1 计算的原始数据 高风量 1381686008.2302'=?=f V 标米3/小时 热风出口处的平均温度 ,1100R f t =℃ 冷风入口温度 ,30L f t =℃ 规定的拱顶烟气温度14001=y t ℃ 平均废气出口温度 2502=y t ℃ 净煤气温度 35=m t ℃ 助燃空气温度 20=k t ℃ 热风炉座数 3=n 座 热风炉工作制度“二烧一送”，其中送风周期1=f τ小时，燃烧周期时间 9.1=r τ小时，换炉时间1.0=?τ小时，总的周期时间3=?++=ττττr f z 小时。 高炉煤气成分（干）%： C O 2 C O H 2 C H 4 N 2 共计 2 1.07 2 0.45 1 .29 0.63 5 6.57 10 0.00 5.1.2 燃烧计算 （1）煤气成分换算 净煤气在35℃时饱和水含量为47.45克/标米3，1标米3干煤气的总含水量为 45.6700.2045.47=+克/标米3。 换算水蒸气的体积百分含量： %74.745 .6760.80345 .6710060.803100222=+?= += O H O H W W O H 则湿煤气成分的换算系数 923.0100 74 .71001001002=-=-=O H m 湿煤气成分的体积含量（%）： 2CO 37.18923.09.19=?
CO 89.23923.08.25=? 2H 369.0923.04.0=? 4CH 554.0923.06.0=? O H 2 74.7 2N 09.49923.019.53=? 总和 00.100 （2）煤气发热值计算 S H H C CH H CO Q H P 242423.551428.857.252.30++++= 千卡/标米3 式中 S H H C CH H CO 24242,,,,——煤气中各成分的体积含量，%。 49.778554.08.85369.07.2589.232.30=?+?+?=P H Q 千卡/标米3 （3）燃烧1标米3煤气的空气需要量 21 5.1325.05.02242420S H O H C CH CO H L +-+++= 标米3/标米3煤气 则 63.021554.00.289.235.0369.05.00=?+?+?=L 标米3/标米3 煤气 计算实际空气需要量，设过剩空气系数20.1=α，则 756.063.020.10=?=?=L L α 标米3/标米3煤气 （4）燃烧1标米3煤气生成的烟气量百分组成 助燃空气中带入的水忽略不计，按下式计算： 22222,SO O N O H CO m y V V V V V V ++++= 标米3/标米3煤气 )22(01.0'22224242L O H O H S H H H C CH V O H ?+++++= )2(01.042422H C CH CO CO V CO +++= )79(01.022L N V N += L V O )1(21.02-=α S H V SO 201.02= 式中 S H O CH CO CO 2242,,,,等——湿煤气中各成分的体积含量，%； '2O H ——助燃空气中水的体积含量，%。 则 43.0)554.037.1889.23(01.02=++?=CO V 16.0)768.074.7369.074.7554.02(01.02=?+++??=O H V 10.1)768.07909.49(01.02=?+?=N V 032.0768.0)120.1(21.02=?-?=O V
LPG1500型离心喷雾干燥机设备清单一览表 一、技术参数: 1、物料名称：生物农药， 2、初水份：90.5％。终水份＜5％ 3、进风温度:230℃（可调） 4、出风温度:87℃（可调） 5、水分蒸发量:1000kg/h 6、热源：180万大卡直接式燃气热风炉加热 7、收料方式：主塔+两级旋风除尘器收料 8、装机总功率：125.25 KW 9、材质：主塔内外及物料接触处不锈钢304制作，其余为碳钢制作。 二、阐述 常温空气经空气过滤器净化后，由加热器将冷风加热，热风温度为230℃左右，经热风管道进入安装在干燥塔顶部的整流形热风分配器，热风分配器将热风均匀地送入干燥塔内。 物料由螺杆泵输送到安装在干燥塔顶部的离心雾化器内，在高速离心力的作用下，雾化器将料液雾化成细小的雾滴群，使料液的表面积大大增加，然后在与热空气充分交换的情况下，水份迅速蒸发，干燥成小颗粒，产品随尾气进入旋风除尘器分离，后经引风机排出。整个系统为全封闭式。卫生指标高，产品外观好，速溶性和流动性好，色泽一致等优点。 三、设备配置 1.进料系统：无级调速的螺杆泵和不锈钢管件、阀门、弯头等组成，来 完成把浆料输送到固定在干燥塔顶上的喷嘴进行雾化。与物料接触部 分材料采用不锈钢制作。 2.雾化系统：由高速离心雾化器、雾化器支座、雾化器专用工具、冷却 器、循环油泵等组成。 3.热风系统：由空气过滤器、调节风门、送风机、加热系统、热空气送 风管、热风分配器、热风蜗壳等组成。它们的主要工作原理是将常温 空气经过滤器、送风机进入热风炉进行热交换，达到所设定的温度， 将热风送入热风分配器，通过分配器及热风蜗壳均匀地进入干燥塔。 4.干燥塔，主要有热风分配器、顶盖、内筒体、骨架、外壳、支架、岩 棉、清洗门、观察窗、仓壁振动器等组成。它的主要作用是将喷雾的 液滴与热空气接触，瞬时交换蒸发水份，是完成干燥蒸发的一个容器。 为了考虑在生产过程中的产品附壁现象，本公司特定设计了仓壁震动 器敲击主塔下锥体，最终使干燥塔粘粉迅速下落，避免产品长时间在 高温下停留，影响产品质量。 5.除尘系统：它由两级高效的旋风除尘器组成。 6.废气排放系统：它主要出风管道、空气调节阀、引风机、等组成。 7.控制系统：它由进料系统、喷雾系统、热风系统、干燥系统、排料系 统、等组成，它将根据各个系统的控制要求来配合和完成控制的目的。 其中，引风机、加热器、螺杆泵进行连锁，控制点由仪表显示调节， 进风温度自控，排风温度可调，操作器件、显示器件等元件均选用国 内名牌产品。
山西安龙重工有限公司热风炉系统设备 技 术 方 案 湖北神雾热能技术有限公司 2009.12.02
一、前言 该项目是遵循山西安龙重工有限公司所提技术要求设计，所采用的技术核心主要是目前国内外先进的燃气半预混双旋流燃烧技术等。 二、设计基础 1、原始参数及现场条件 1).处理原料 待定 2).处理能力：待定 2 热风炉工况参数 1).最大热负荷：2000×104Kcal/h 2).热风炉出口热风温度：50～300℃ 3).热风炉出口热风流量：187000 Nm3/h(在300℃工况下) 4).燃料参数 煤气(具体种类待定)：热值约1000 Kcal/Nm3 压力：6～8 kPa 5).液化气或其它高热值燃气（启炉和长明火燃料） 热值：20000 kcal/Nm3 压力：10kPa 6).煤气吹扫气参数 氮气：压力：～0.2 MPa 三、方案内容
2、耐火材料选型参数 低水泥高铝浇注料：用于炉膛耐火内衬 容重～2.3kg/m3 烧后抗压强度110℃×24h ≥15MPa 1000℃×3h ≥25MPa 烧后线变化率1000℃×2h 0～-0.2％ 耐火度＞1700℃ 3、热风炉设备特点综述 热风炉是根据终端设备对温度的要求，输出适合温度和一定流量热烟气的设备，在满足此基本要求的基础之上，我们重点考虑了如下方面： a)热风炉在运行过程中对炉内温度实现检测，满足终端设备所 需要风温及风量。燃烧器调节范围大，火焰长度、扩散角均 能和炉子合理匹配，且配有自动点火和火检，保证安全稳定 运行； b)炉子采用合理的钢结构来支撑本体；选用性能良好的耐火材 料砌筑，采用二次风冷却的方式，确保炉体表面温度符合技 术要求； c)合理配置炉子检修口、观察孔，结构设计做到开启灵活，关 闭严密，减少炉气外溢和冷风吸入的现象； d)配备完善的热工控制系统设备，自动化程度高。确保严格的 空燃比和合理的炉压等控制，使热损失减少到最小； e)满足低耗、节能的工艺要求； f)在环保方面，烟气中有害成分游离碳和NO X通过强化燃料
工号：JG-0054889 酒钢炼铁保障作业区 论文设计 题目热风炉燃烧温度控制系统设计 厂区炼铁厂 作业区保障作业区 班组维护班 姓名陈现伟 2011 年05 月08 日
论文设计任务书 职工姓名：陈现伟工种：维护电工 题目: 热风炉燃烧温度控制系统的设计 初始条件：炼铁高炉采用内燃式热风炉,燃烧所采用的燃料为高炉煤气和转炉 煤气。两种燃料混合后进入热风炉燃烧室,再与助燃空气一起燃烧,要求向高炉送风温度达到1350℃，则炉顶温度必须达到1400℃±10℃。 要求完成的主要任务: 1、了解内燃式热风炉工艺设备 2、绘制内燃式热风炉温度控制系统方案图 3、确定系统所需检测元件、执行元件、调节仪表技术参数 4、撰写系统调节原理及调节过程说明书 时间安排 4月29－30日选题、理解设计任务，工艺要求。 5月1－3日方案设计 5月4－7日参数计算撰写说明书 5月8日整理修改 主管领导签字：年月日
目录 摘要.............................................................. I 1内燃式热风炉工艺概述. (1) 2热风炉温度串级控制总体方案 (2) 2.1内燃式热风炉送风温度控制方案选择... (2) 2.2内燃式热风炉温度串级控制系统框图 (4) 3系统元器件选择 (4) 3.1温度变送器 (5) 3.2温度传感器 (5) 3.3控制器及调节阀 (6) 3.3.1调节阀的选择 (6) 3.3.2控制器即调节器的选择 (6) 4参数整定及调节过程说明 (7) 4.1参数整定 (7) 4.2调节过程说明 (8) 学习心得及体会 (10) 参考文献 (11)
450m3高炉自身空煤气双预热热风炉设计计算 热风炉的加热能力（1m3高炉有效容积所具有的加热面积） 一般为80～100m2/m3或更高。前苏联5000m3的高炉蓄热面积为104 m2/m3，设计风温1440℃，为目前最高设计风温水平。 蓄热体面积120×450=54000 m2，设计三座热风炉，每座蓄热面积为18000m2，蓄热体单位体积传热面积48 m2/m3，每座热风炉蓄热体体积为375 m3。 蓄热室设计中，烟气流速起主导作用。小于100 m3炉容，烟气流速1.1～1.3Nm/s。炉容255～620 m3，烟气流速1.2～1.5Nm/s。炉容大于1000 m3，烟气流速1.5～2.0Nm/s。 根据资料核算，参考以上烟气流速差异，设计时可采用：蓄热体高度L/蓄热体直径D的方法进行计算。炉容大于1000 m3，L/D=3.5～4；炉容255～620 m3，L/D=3～3.5。 热风炉结构计算实例 450m3高炉热风炉设计计算。为实现热风炉外送热风温度～1150℃，确定热风加热能力为120 m2/m3，如果设置三个热风炉，则每个热风炉的蓄热面积为18000 m2。 热风炉结构的确定：假设蓄热室高/径=3.5，则 3.14×r2×7r×48=18000，r=2.57m，蓄热室直径5.14m，蓄热体高度18m。 燃烧器计算实例 假设高炉利用系数为K=3.5t铁/m3·昼夜，年工作日按355天计算。450m3高炉年产铁量估算为3.5×355×450=559125t。 焦比1：0.5，则冶炼强度i=1.75t焦/m3·昼夜。 高炉入炉风量V 0=Vu·i·v/1440（V 高炉入炉风量，Nm3/min；Vu高炉有效容积， m3；i冶炼强度，t焦/m3·昼夜；v每吨干焦的耗风量，Nm3/ t焦）V =450×1.75×2450/1440=1340 Nm3/min(实际1400)。 热风平均温度1150℃，送风期间热风带走的热焓为：363×1340=486420kcal/ min。(1250时,431.15-46.73=384.42热焓为538188 kcal/ min,供热717584 kcal/ min) 热风炉一个工作周期2.25h，送风期0.75h，燃烧期1.5h。 热风炉效率为75％时，燃烧器每分钟的供热量为1/2×648560(717584)kcal/min，假设高炉煤气的热值为800 kcal/Nm3，则燃烧器每分钟的燃气量为405(448.5) Nm3/ min，燃烧器能力24300(26910) Nm3/h。 根据郝素菊等人编著的《高炉炼铁设计原理》所提供数据，金属套筒式燃烧器烟气在燃烧室内的流速为3～3.5Nm/s，陶瓷燃烧器烟气在燃烧室内的流速为6～7Nm/s。 根据郝素菊等人编著的《高炉炼铁设计原理》所提供数据，陶瓷燃烧器空气、煤气喷口以25～300角相交。一般空气出口速度为30～40m/s，煤气出口速度15～20 m/s。 燃烧器能力27000 Nm3/h，空气量21600 Nm3/h，烟气量48600 Nm3/h。 燃烧混合室直径φ2530mm，烟气流速2.62m/h。 喉口直径Φ1780mm，烟气流速5.3m/h。 由于增加了旁通烟道,燃烧器能力提高10%,29700 Nm3/h,空气20790 Nm3/h,烟气 量50490 Nm3/h, 燃烧混合室直径φ2300mm，面积4.15m2,烟气流速3.38m/h. 喉口直径Φ1736mm，面积2.37m2, 烟气流速5.92m/h。
目录 1 热风炉本体结构设计 (1) 1.1炉基的设计 (2) 1.2炉壳的设计 (2) 1.3炉墙的设计 (3) 1.4拱顶的设计 (3) 1.5蓄热室的设计 (5) 1.6燃烧室的设计 (5) 1.7炉箅子与支柱的设计 (6) 2 燃烧器选择与设计 (7) 2.1金属燃烧器 (7) 2.2陶瓷燃烧器 (7) 3 格子砖的选择 (10) 4 管道与阀门的选择设计 (15) 4.1管道 (15) 4.2.阀门 (16) 5 热风炉用耐火材料 (18) 5.1 硅砖 (18) 5.2 高铝砖 (18) 5.3 粘土砖 (18) 5.4 隔热砖 (18) 5.5 不定形材料 (18) 6 热风炉的热工计算 (22) 6.1 燃烧计算 (22) 6.2简易计算 (26) 6.3砖量计算 (28) 7 参考文献 (30)
1 热风炉本体结构设计 热风炉的原理是借助煤气燃烧将热风炉格子砖烧热，然后再将冷风通入格子砖。冷风被加热并通过热风管道送往高炉。 目前蓄热式热风炉有三种基本结构形式，即内燃式热风炉、外燃式热风炉、顶燃式热风炉。 传统内燃式热风炉（如图1-1所示）包括燃烧室和蓄热室两大部分，并由炉基、炉底、炉衬、炉箅子、支柱等构成。热风炉主要尺寸（全高和外径）决定于高炉有效容积、冶炼强度要求的风温。 图1-1 内燃式热风炉 我国实际的热风炉尺寸见表1-1。
表1-1我国设计的热风炉尺寸表 1.1炉基的设计 由于整个热风炉重量很大又经常震动，且荷重将随高炉炉容的扩大和风温的提高而增加，故对炉基要求严格。地基的耐压力不小于2.0～2.5kg/2cm ，为防止热风炉产生不均匀下沉而是管道变形或撕裂，将三座热风炉基础做成一个整体，高出地面200～400mm ，以防水浸基础由3A F 或16Mn 钢筋和325号水泥浇灌成钢筋混泥土结构。土壤承载力不足时，需打桩加固。 生产实践表明，不均匀下沉未超过允许值时，可将热风炉基础又做成单体分离形式，如武钢、鞍钢两座大型高炉，克节省大量钢材。 1.2炉壳的设计 热风炉的炉壳由8～20mm 厚的钢板焊成。对一般部位可取：δ=1.4D （mm ）。开孔多的部位可取：δ=1.7D （mm ）, δ为钢板厚度（mm ），D 为炉壳内径（m ），钢板厚度主要根据炉壳直径、内压、外壳温度、外部负荷而定。炉壳下部是圆柱体，顶部为半球体。为确保密封炉壳连同封板焊成一个不漏气的整体。由于炉内风压较高，加上炉壳耐火砖的膨胀，使热风炉底部承受到很大的压力，为防止底板向上抬起，热风炉炉壳用地脚螺栓固定在基础上，同时炉底封板与基础之间进行压力灌浆，保证板下密实，也可以把地脚螺栓改成锚固板，并在底封板上灌上混泥土。将炉壳固定使其不变形，或把平底封板加工成蝶形底，使热风炉成为一个手内压的气罐，减弱操作应力的影响。在施工过程中对焊接必须进行X 光探伤检验，要求炉壳椭圆度不大于直径的千分之二，整个中心线的倾斜（炉顶中心与炉底中心差）不大于30mm 。为了保证炉壳和炉内砌砖的密封性，在砌砖前后要试漏、试压，检查砌砖前试验压力为0.3~1.5kg/2cm ,砌砖后工作压力的1.5倍试压，每小时压力降<=1.5%.蓄热室、燃烧室的拱顶和连接管处采用（韧性耐龟 v 有效 100 250 620 1036 1200 1513 1800 2050 2516 4063 H 21068 28840 33500 37000 42000 44450 44470 54000 49660 54050 D 上 4346 5400 7300 8000 8500 9000 9330 99600 9000 10100 下 5200 6780 9000 9500 H/D 4.80 5.57 4.80 4.70 4.95 4.93 4.93 5.70 5.57 5.35
I ndustrial Furnace V ol . 26 No . 3 May 2004 文章编号:1001 - 6988 (2004) 0320041205 高效节能热风炉设计与计算 胡秀和 (黑龙江省庆钢股份有限公司设计院,绥化152400) 摘要:热风炉是为粮食烘干提供洁净空气的热源设备。为了解决烘干过程粮食污染问题,开发设计出RF L 系列燃煤热风炉。该炉具有机械化程度高,故障率低,操作方便,高效节能,无污染等优点。广泛应用于世行贷款的国储库改造等粮食干燥机招标项目中。 关键词: 燃煤热风炉; 参数选择; 设计原则; 工作原理; 应用效果 中图分类号: T S21013 文献标识码:B Design and C alculation of H igh E ff iciency & E nergy S aving H ot2Air Furnace H U X iu2he ( Design Instiute Qing’an Iron & Steel Co. , L t d. , S u ihua 152400 , China) Abstract : H ot- air furnace is the heat- s ource equipment for supplying clean- air to dry grain. RF L series coal- burning hot- air furnace is developed and designed ,in order to deal with the grain pollution. The furnace has the ad2 vantages of high mechanization ,low failure ,convenient operation ,and high efficiency & energy- saving , n o-pollution etc . It is widely used in the bidding projects such as of the W orld Bank loan ,reconstrction of national storage ware2 house etc . K ey w ords :coal- burning hot- a ir furnace ; selection of parameters ; design principles ; w orking principles ; ef2 fectiveness of application 0 前言 随着粮食干燥技术与规模的不断发展,对粮食干燥过程使用燃煤热风炉的技术性、科学性、适用性提出了更高要求。从提高炉膛燃烧温度,降低不完全燃烧损失入手,科学地确定炉体结构尺寸,提出了高效节能、低污染FR L 系列热风炉设计原则。该炉采用了机械链条炉排燃煤机,炉内采用新型节能拱燃烧技术,各拱采用掺304 不锈钢纤维的耐热混凝土浇注,耐高温,抗氧化,显著提高了炉体的使用寿 收稿日期:2004 - 04 - 15 作者简介:胡秀和(1966 —) ,男,工程师,从事燃煤热风炉和粮食烘干机的开发和设计工作. 命。换热器采用螺旋管和热浸铝新技术,既强化了传热过程又提高了换热器的耐高温性能,延长了使用寿命。RF L 系列热风炉的各项技术指标及性能居国内领先地位,可满足粮食干燥的需要。 1 热风炉燃烧理论计算 111 煤种及其成分 热风炉适应煤种较多,可燃烧无烟煤、烟煤、优质煤、劣质煤等。但是,热风炉的设计计算及实际选用一般都以工业锅炉设计代表性煤种( Ⅱ类烟煤) 为依据,其成分见表1 。 41
吗 10-1 煤气成分如何换算？………… 10-2 煤气低发热值如何计算？ 10-3 实际空气需要量如何计算？………………………………………… 10-4 空气过剩系数如何计算？ 10-5 混烧高热值煤气如何计算？………………………………………… 10-6 理论燃烧温度如何简易计算？……………………………………… 10-7 热风炉需要冷却水压力如何计算？………………………………… 10-8 热风炉热效率如何计算？………………………………………… 10-9 高炉煤气发生量的理论计算与简易计算如何？ 10-10 煤气标准状态下的重度如何计算?…………………………… 10-11 煤气流速如何计算？……………………………………………… 10-12 烟道废气的流速如何计算？……………………………………………… 10-13 炉顶煤气取样管如何计算？……………………………………………… 10-14 煤气管道盲板与垫圈如何计算？……………………………… 10-1 煤气成分如何换算？ 热风炉燃烧所用的高炉煤气常以干煤气成分表示，实际上是含有水分的。因 此计算时要先将干煤气成分换算成湿煤气成分。 已知煤气含水的体积百分数，应用下式换算。 100 1002O H V V -? =干湿 (10-1) 若已知每21m3干煤气在任意温度下的饱和水蒸汽量(g/m3)，可以用下式换算。 干干 湿V g V O H ?+= 2124.0100100 (10-2) 式中：湿V ——湿煤气各组成的含量，%； 干V ——干煤气各组成的含量，%；
O H 2——湿煤气中含水量，%； 干 O H g 2 ——13m 干煤气所能吸收的饱和水蒸汽量，3/m g 。 计算实例： 已知某热风炉使用高炉煤气，其干煤气成分如下：CO2 18.5%，CO 23.5%，H2 1.5%， N2 56.5%，并已知煤气含水5%，求湿煤气成分。 解：根据公式： 100 1002O H V V -? =干湿 100 5100-? =干V =0.95干 V 则：CO2 18.5×0.95=17.575% CO 23.5×0.95=22.325% H2 1.5×0.95=1.425% N2 56.5×0.95=53.675% H2O 5% 合计100% 计算实例： 某厂所在地年平均气温为20℃，该厂热风炉采用冷高炉煤气，其干成分为：CO 23.6%，H2 3.1%，CO2 17.4%，CH4 0.1%，O2 0.1%，N2 55.7%，试计算高炉煤气的湿成分。 解：根据公式： 干干 湿V g V O H ?+= 2124.0100100 查表可知在20℃下13m 干煤气所能吸收的饱和水蒸汽量为193/m g 所以干干 湿V g V O H ?+= 2124.0100100 干V ??+= 19 124.0100100
前言 通过长时间的生产实践，人们已经认识到，只有利用热风作为介质和载体才能更大地提高热利用率和热工作效果。传统 电热源和蒸汽热动力在输送过程中往往配置多台循环风机，使之最终还是间接形成热风进行烘干或供暖操作。这种过程显然存在大量浪费能源及造成附属设备过多、工艺过程复杂等诸多缺点。而更大的问题是，这种热源对于那种需要较高温度干燥或烘烤作业的要求，则束手无策。针对这些实际问题经过多年潜心研究，终于研制出深受国内外用户欢迎的JDC系列螺旋翅片管换热间接式热风炉和JDC系列高净化。 热风炉作用 炼铁高炉热风炉作用是把鼓风加热到要求的温度，用以提高高炉的效益和效率；它是按“蓄热”原理工作的。在燃烧室里燃烧煤气，高温废气通过格子砖并使之蓄热，当格子砖充分加热后，热风炉就可改为送风，此时有关燃烧各阀关闭，送风各阀打开，冷风经格子砖而被加热并送出。高炉装有3-4座热风炉/…单炉送风”时，两或三座加热，一座送风;轮流更换/…并联送风”时，两座加热。 热风炉工作原理 热风炉直接式高净化热风炉 就是采用燃料直接燃烧，经高净化处理形成热风，而和物料直接接触加热干燥或烘烤。该种方法燃料的消耗热风炉量约比用蒸汽式或其他间接加热器减少一半左右。因此，在不影响烘干产品品质的情况下，完全可以使用直接式高净化热风。 燃料可分为： ①固体燃料，如煤、焦炭。 ②液体燃料，如柴油、重油、醇基燃料 ③气体燃料，如煤气、天然气、液体气。
燃料经燃烧反应后得到的高温燃烧气体进一步与外界空气接触，混合到某一温度后直接进入干燥室或烘烤房，与被干燥物料相接触，加热、蒸发水分，从而获得干燥产品。为了利用这些燃料的燃烧反应热，必须增设一套燃料燃烧装置。如：燃煤燃烧器、燃油燃烧器、煤气烧嘴等。 常用：这种直接加热式热风炉不可用于养殖等取暖。 热风炉间接式热风炉 主要适用于被干燥物料不允许被污染，或应用于温度较低的热敏性物料干燥。如：奶粉、制药、合成树脂、精细化工等。此种加热装置，即是将蒸气、导热油、烟道气等做载体，通过多种形式的热交换器来加热空气。 间接式热风炉的最本质问题就是热交换。热交换面积越大，热转换率越高，热风炉的节能效果越好，炉体及换热器的寿命越长。反之，热交换面积的大小也可以从烟气温度上加以识别。烟温越低，热转换率越高，热交换面积就越大。 经过燃料和加热源的分离，可用于人类取暖。 工作原理可分为蓄热式和换热式两种 蓄热式，按热风炉内部的蓄热体分球式热风炉（简称球炉）和采用格子砖的热风炉，按燃烧方式可以分为顶燃式，内燃式，外燃式等几种。如何提高风温，是业内人士长期研究的方向。常用的办法是混烧高热值燃气，或增加热风炉格子砖的换热面积，或改变格子砖的材质、密度，或改变蓄热体的形状（如蓄热球），以及通过种种方法将煤气和助燃空气预热。 热风炉系统 优点：换热温度高，热利用率高。 缺点：体积大，占地面积大，热风温度不稳定,切换机构多，容易出问题，蓄热体寿命短，维修成本高，购置成本极高。