目录
第一章热风炉热工计算 (2)
1.1热风炉燃烧计算 (2)
1.2热风炉热平衡计算 (4)
1.3热风炉设计参数确定 (5)
第二章热风炉结构设计 (6)
2.1设计原则 (6)
2.2 工程设计内容及技术特点 (6)
2.2.1设计内容 (6)
2.2.2 技术特点 (6)
2.3结构性能参数确定 (7)
2.4蓄热室格子砖选择 (7)
2.5热风炉管道系统及烟囱 (8)
2.5.1顶燃式热风炉煤气主管包括： (8)
2.5.2顶燃式热风炉空气主管包括： (9)
2.5.3顶燃式热风炉烟气主管包括： (9)
2.5.4顶燃式热风炉冷风主管道包括： (9)
2.5.5顶燃式热风炉热风主管道包括： (10)
2.6 热风炉附属设备和设施 (10)
2.7热风炉基础设计 (11)
2.7.1 热风炉炉壳 (11)
2.7.2 热风炉区框架及平台(包括吊车梁) (11)
第三章热风炉用耐火材料的选择 (12)
3.1耐火材料的定义与性能 (12)
3.2热风炉耐火材料的选择 (12)
参考文献 (14)
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Tf=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：
QDW=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。
(4)燃烧1m3发生炉煤气的实际生成物量V产=2.1416 m3。
(5)助燃空气显热Q空=C空×t空×La
=1.319×300×1.353
=535.38 KJ/ m3。
式中C空－助燃空气t空时的平均热容，t空－助燃空气温度。
(6)煤气显热：Q煤=C煤×t煤×1=1.350×300×1=405 KJ/ m3。
(7)生成物的热量Q产=(Q空＋Q煤＋QDW)/V产
=(535.38＋405＋6046.14)/2.1416
=3262.29 KJ/ m3。
表1.2煤气计算
4.理论燃烧温度计算
t理=(Q空＋Q煤＋QDW－Q分)/V产C产
Q分CO2＝12600×V`CO2×Vn×f分CO2×10-4
Q分H2O＝10800×V`H2O×Vn×f分H２O×10-4
Q分＝Q分CO2 ＋Q分H2O
t理－理论燃烧温度，C产燃烧产物在t理时的热量。由于C产取决于t理。须利用已知的Q产用迭代法和内插法求得t理。
其过程如下：
猜理论燃烧温度在1900℃和2000℃之间,查表得C产(1900℃) =1.6807kJ/( m3. ℃) ,f分CO2(1900℃)＝3.6, f分H２O(1900℃)＝1.4；C产(2000℃) = 1.6906kJ/( m3. ℃), f分CO2(22000℃000℃) ＝6,f分H２O(2000℃)＝2;
则取C产=1.6817 kJ/( m3. ℃), f分CO2＝4.0, f分H２O＝1.5,再代入上式,则有
Q分＝12600×V`CO2×Vn×f分CO2×10-4＋10800×V`H2O×Vn×f分H２O×10-4
＝122600×16.4×2.1416×4×10-4＋10800×9.85×2.1416×1.5×10-4
＝121.5
t理=(Q空＋Q煤＋QDW－Q分)/V产C产=(535.38+405+6046.14－121.5)/(2.1416×1.6817)
=1906 ℃。
热风炉实际燃烧煤气量和助燃空气量计算
η热=V风×(t热c热－t冷c冷)/[V煤×(Q空＋Q煤＋QDW)]
0.9=3800×45×(1100×1.424－120×1.306)/[ V煤×1.4×(535.38＋405＋6046.14)]
则V煤=27383.26 m3/h取27383m3/h。
V空=V煤×La=27383×1.353=37049.2 m3/h。
1.2热风炉热平衡计算
1.热平衡基础参数确定
(1)周期时间和介质流量确定
Tr =1.4h,ΔT=0.1h, Tf=0.75h=45min。
烟气流量Vm=53603 m3/h。冷风流量Vf=3800 m3/min。
(2)热风炉漏风率Lf，取3%。
2.热平衡计算
(1)热量收入项目
①燃料化学热量：Q1=VmTr QDW=27383×1.4×6046.14=231795999.7KJ/周期。
②燃料化学热量：Q2= VmTr(cmtm－Cme-te)
=27383×1.4×(300×1.35－25×1.332)
=14249565.54 KJ/周期。
③助燃空气物理热量：Q3= VmTrLas(CKtK－Ckete)
=27383×1.4×1.53×(300×1.319－25×1.300)
=21303273KJ/周期。
④冷风带入的热量：Q4=VfβTf(1-Lf)×(cf1tf1-cfete)
=3800×0.86×45×(1-0.03)×(1.31×120-1.30×25)
=17788230.54KJ/周期。
⑤热收入总热：ΣQ=Q1＋Q2＋Q3＋Q4
=231.80＋14.25＋21.30＋17.79=285.14GJ/周期。
(2)热量支出项目
①热风带出的热量：Q1′= VfβTf(1－Lf)×(cf2tf2－cfete)
=3800×0.86×45×(1－0.03)×(1.424×1100－1.30×25)
=218808074KJ/周期。
②烟气带走的热量：Q2′=VmTrVgb(cg2tg2－cgete)
=27383×1.4×2.28×1×(1.435×350－1.3933×25)
=40855344.54KJ/周期。
③化学不完全燃烧损失热量：Q3′=0 KJ/周期。
④煤气中机械水吸收的热量：
Q4′=0 KJ/周期。
⑤冷却水吸收的热量：Q5′=2198513 KJ/周期。
⑥冷风管道散热量：Q6′=K(Δtf×Ai) Tf=62.8×50.33×438.1×0.75
=107243.25 KJ/周期。
⑦炉体表面散热：Q7′=ΣK(Δtf×Ai) T=431385 KJ/周期。
⑧热风管道散热量：Q8′=3029374 KJ/周期。
⑨热平衡差值：ΔQ=ΣQ-( Q1′＋Q2′＋…＋Q8′)
=285.14－(218.81＋40.86＋0＋0＋2.2＋0.10＋0.43＋3.03)
=19.71 GJ/周期。
1.列热平衡表1.3。
表1.3 热平衡表
4.热效率计算
(1)热风炉本体热效率：
η1 =[(Q1′－Q4＋Q6′＋Q8′)/(ΣQ－Q4)]×100%
=[(218.81－17.79＋0.10＋3.03)/(285.14－17.79)]×100%
=76.36%
(2)热风炉系统热效率[(Q1′－Q4)/(ΣQ－Q4)]×100%
= (218.81－17.79)/(285.14－17.79)×100%
=75.19%
1.3热风炉设计参数确定
由以上计算确定热风炉的主要设计参数如表1.4。
表1.4 热风炉设计参数
第二章热风炉结构设计
2.1设计原则
(1)本着技术先进成熟、完善和节能的原则；
(2)热风炉工艺布置合理顺畅，充分考虑施工及生产过渡的可行性。
(3)因地制宜，充分利用现有地形，最大限度的减少占地面积。
(4)采用适用可靠的设备和材料，以确保稳定、安全生产的需要。
2.2 工程设计内容及技术特点
2.2.1设计内容
设计三座热风炉，三座热风炉送风时，可实现两烧一送制，
(1)设计三座热风炉，包括炉壳、基础(与原有基础的连接)、炉蓖子、燃烧器和耐火材料等；
(2)烟道、热风支管、煤气管道、助燃空气支管、新建三列框架；
(3)设计三座热风炉的阀门(每座共11台)，及相应的液压控制和供电；
(4)相应设计三座热风炉的自动化检测设备和控制系统；
2.2.2 技术特点
·热风炉采用顶燃式热风炉；
·热风炉炉底采用弧形板；
·热风出口采用组合砖；
·炉篦子单独支撑在柱子上。
2.3结构性能参数确定
已知：发生炉有效容积为1800m3，每立方米发生炉有效容积应具有的蓄热面积为98m2/m3，选定三座热风炉。
热风炉全部蓄热面积为：98×1800=176400m2。
蓄热室有效断面积为：55.4m2。
每座热风炉的蓄热室受热面积为：58790 m2。
热风炉主要性能参数列表如表2.1。
2.4蓄热室格子砖选择
20世纪50年代，我国热风炉用耐火材料主要是黏土砖，格子砖是片状平板砖，品种也比较单一。基本上满足了当时800～900℃风温要求。60年代，由于发生炉喷煤技术的发展，风温有了很大的提高，在热风炉的高温部开始用高铝砖砌筑，格子砖也由板状砖，发展到整体穿孔砖，基本上满足了风温1000～1100℃的要求。70年代，开始将焦炉用硅砖移植应用到热风炉，使热风炉的耐火材料又上升了一个新台阶。80年代和90年代，我国进入改革开放时期，热风炉耐火材料又有了新的长足的进步和发展。具体情况概述为：
1.低蠕变高铝砖的开发与研制。
2.在热风炉炉壳内侧喷涂一层约60mm的陶瓷喷涂料。热风炉投产后在高温的作用下，喷涂料可与钢壳结成一体，有保护钢壳和绝热的双重作用，热风炉的各不同部位采用不同的喷涂料。
3.热风炉砌体的开口部位，如人孔、热风出口、燃烧口等处是砌体上应力集中的部位，这些部位广泛的使用组合砖，使各口都成为一个坚固的整体。
4.广泛地开发了带有凹凸口的上下左右咬合的异型砖，达到了相邻砖之间自锁互锁作用，增强了砌体的整体性和结构强度。
5.用耐火球代替格子砖的球式热风炉，在中小发生炉得到广泛的应用。
为了适应高风温要求，本次设计中格子砖采用19孔型式，从顶部至炉篦子表面分4段砌筑，各段材质如下(由上至下)：硅砖、低蠕变粘土砖、粘土砖、低蠕变粘土砖。蓄热室格子砖热工性能见表2.2。
2.5热风炉管道系统及烟囱
2.5.1顶燃式热风炉煤气主管包括：
发生炉煤气供应管道直径1220x6 mm；
煤气换热装置(HESG)，用于将煤气预热到180 ℃。使用带中间液态导热的换热器；连接每座热风炉的煤气支管，至分配阀处具有外部保温。
每座热风炉的煤气管线应安装下列装置：
垂直段装有两个波纹补偿器，煤气切断阀和流量孔板。当煤气管道内的温度增加时波纹补偿器用于进行补偿。
水平段设有煤气调节节流阀和一个波纹补偿器构成的“万向”补偿器，带配重的煤气快速切断阀和三杆分配阀；
带调节螺丝的支架用于在更换分配阀时提升连接管线并将其保持在预设的水平位置；
弹簧架用于承重垂直段煤气管线以及分配阀后的设备。同时在加热热风炉炉壳时支架还可用于提升垂直段和上述设备且没有任何拉伸应力；
从闸阀至预燃室的煤气管道连接件有两层(114mm和5mm)。
从接到停炉信号至关闭带配重的煤气快速切断阀所用时间应不超过3秒。在密封状态下，阀门的紧密度应保证完全没有煤气泄漏。
煤气切断阀，煤气分配阀和空气燃烧分配阀应在安装前测试密封度，在设备安装时也应对阀的密封度进行检测。
2.5.2顶燃式热风炉空气主管包括：
两台风机，每台输出量为160000m3/h(1台工作，1台备用)；
热管道上的“烟－气”换热器(HESA)用于将煤气加热到180 ℃；
预热的助燃空气收集器；
每座热风炉的空气支管直径为1420x10mm，至分配阀处带有外部保温；
垂直管路段设有补偿器，类似于煤气补偿器，板阀和流量孔板；
水平管路段设有调节节流阀，“万向型”补偿器，助燃空气三杆分配阀；
带调节螺丝的支架用于更换分配阀时提升连接件并将其保持在预设的水平位置；
弹簧架用于承重垂直段煤气管线以及分配阀后的设备。同时在加热热风炉炉壳时支架还可用于提升垂直段和上述设备且没有任何拉伸应力；
从分配阀至预燃室，空气管道连接件有两层(114mm和5mm)；
空气主管路分配阀的要求与煤气主管分配阀的要求相同。
2.5.3顶燃式热风炉烟气主管包括：
两路内径为1600mm的水平烟气支管，与每座热风炉成轴向45o；
两个三杆烟气分配阀，直径1600mm；
两个波纹补偿器；
外部烟道，直径4520x10mm，带内外保温；
烟道至煤气和助燃空气换热器间的带烟气节流切断阀的支管，内径为2800mm，位于煤气换热器前，内径为2600mm，位于助燃空气换热器前；
内径为2600mm的煤气换热器和内径为2400mm的空气换热器之间的支管，换热器用于预热煤气和空气；
装配冷却烟道；
带烟气节流阀的旁路烟道，用于将烟道和烟囱隔开，节流阀直径为4000mm。
2.5.4顶燃式热风炉冷风主管道包括：
冷风主管，直径1220x6mm；
冷风支管，直径1220x6mm；
“万向”型补偿器；
冷风阀，直径1100mm；
冷风混风管道，直径900mm；
混合节流阀，直径900mm；
混合切断阀，直径900mm。
2.5.5顶燃式热风炉热风主管道包括：
每座热风炉热风连接管道；
砌衬热风闸阀，直径1500mm；
两个波纹补偿器通过调节装置连接，形成“万向”补偿器；
在热风闸阀和补偿器间应装有带螺丝的支架。用于在维修阀门时提升连接件并将其支撑在要求位置处；
从各热风炉至热风主管道的热风支管；
热风管道，标高26.600mm，内径1598mm；
补偿器间通过气流调节装置连接，形成“万向”型补偿器，以及“直抽烟囱”与垂直段间的连接段；
本次设计在热风管道间为每座热风炉安装“万向”补偿器，由于压力的经常变化会影响补偿器的寿命，进而导致周期性金属疲劳。从热风炉方面看，压力在每个切换周期均会改变。从主管道方面看，压力只有在发生炉停炉时发生改变，这种情况很少发生。因此，“万向”补偿器的使用寿命更长。
2.6 热风炉附属设备和设施
(1)热风炉主要阀门
热风炉在高温下长期运行，其辅助设备特别是热风炉各主要阀门必须与高风温相适应。尤其是隔热阀，热风炉的燃烧期与送风期的正常工作和切换，都要靠热风阀门的开闭来实现，热风阀在1000-1300℃的高温和约0.25Mpa的压力的恶劣条件下工作。采用具有耐火材料保护的汽化冷却热阀门，其他阀门也要提高质量，特别是密封性。
根据热风炉周期性工作的特点，可将热风炉用的阀门分为控制燃烧系统阀门和控制鼓风系统阀门。控制燃烧系统阀门主要有燃烧阀、煤气调节阀、煤气切断阀、助燃空气调节阀、烟道阀等；控制鼓风系统的阀门有放风阀、混风阀、冷风阀、热风阀、废风阀等。送风通路时，热风炉除冷却阀门和热风阀门关闭外，其它阀门全部打开；休风时，热风炉全部阀门都关闭。
本次设计中热风炉阀门采用液压阀门，每座热风炉的各种阀门规格及数量见下表2－3。
(2)波纹补偿器
热风炉系统在热风管道、冷风管道设置各种波纹补偿器，以吸收管道的变形。
(3)炉篦子及支柱
采用蘑菇型无缝格子砖蓖子。篦子单独支撑在柱子上，可使废气温度可升高500оС。可减少格子砖的高度，同时在平均烟气温度升高时也可提高预热煤气和空气温度。
(4)热风炉检修设施
热风阀侧为框架结构，设置一台Q＝20t，LK＝9.5m的电葫芦，起重能力为10t的电动葫芦一台，对框架内的各阀门进行检修和更换。
(5)维护平台应安置在热风炉的下列位置：
－带烧嘴的拱顶上；
－煤气和空气支管的入口处，且装有控制观察孔和熄火传感器的位置；
－热风连接件下部
－其他设备周围
所有主要设备都应安装在KSS热风炉支架处的桥式吊车和单轨的操作区域。
2.7热风炉基础设计
基础为钢筋混凝土大体积基础。
2.7.1 热风炉炉壳
炉壳材质采用Q345C级钢。
2.7.2 热风炉区框架及平台(包括吊车梁)
热风炉区框架采用钢框架，钢筋混凝土独立基础。柱断面为双工字形断面，梁为工字形断面。柱脚为插入式柱脚。
第三章热风炉用耐火材料的选择
3.1耐火材料的定义与性能
耐火材料在冶金过程中，在各种设备上都有广泛的应用。凡在高温下(耐火度大于1580℃以上)，能够抵抗高温骤变及物理化学作用，并能承受高温荷重作用和热应力侵蚀的材料叫做耐火材料(又叫耐火砌体)。
耐火材料用于各种高温设备中，它受着高温条件的物理化学侵蚀和机械破坏作用。耐火材料的性能应满足如下要求：
(1)耐火度要高，在高温作用下具有不易熔化的性能；
(2)高温结构强度要大，荷重软化点要高；
(3)热稳定性要好，当温度急剧变化时不致破裂和剥落；
(4)抗渣性能强，能抵抗炉渣、金属及炉气等的化学侵蚀作用；
(5)具有一定的高温体积稳定性；
(6)外形尺寸规整、公差要小。
3.2热风炉耐火材料的选择
选取高质量耐火材料的目的是为了防止在长期高温或高载荷工作条件下，砌体变形、下陷、扭曲等不良现象的出现，是保证热风炉高风温长寿的重要条件。
为了适应热风温度1200℃，满足热风炉长寿的要求，热风炉在不同区域采用不同的耐火材料。首先给出设计中参考耐火材料理化性能表：
格子砖蓄热室的上部区采用硅砖RGZ-94。中部区采用低蠕变粘土砖RN-42a。下部区采用粘土砖RN-42。采用的隔热材料如下：轻质高铝砖GGR-1.2(用于高温区)，比重为 1.0 kg/m3(NG-1.0)和0.8 kg/m3(NG-0.8)的轻质粘土砖以及耐火纤维材料。
本次设计的顶燃式热风炉拱顶由其炉壳下部的圆柱段独立支承。热风连接管件位于拱顶的圆柱段。点火燃烧器连接管件位于同一区段。在拱顶的圆柱段上方设有一个带喉管的锥形部分。煤气与空气混合燃烧气体经喉管自预热室进入拱顶的下部。
该顶燃式热风炉拱顶区的耐火材料衬的内层采用450 mm厚的RGZ-94硅砖。隔热层采用轻质高铝砖，轻质粘土砖和耐火纤维材料。。此外，顶燃式热风炉炉壳外喷涂隔热喷涂料。
燃烧器位于拱顶的顶部，同时其格子砖独立地支承在炉壳上。该燃烧器有其自己的钢外壳，燃烧器的头部为半球面覆盖。燃烧器本身为耐热粘土砖HRN-48制作，并设有莫来石-硅酸纤维隔热材料。燃烧器段也为耐热粘土砖HRK制作。炉壳的球形区设有喷涂层。燃烧器设有环形气煤-空气两用收集器。为了使耐火材料衬砌筑坚实，并具有非常好的可靠性，应在收集器周围敷设模制砖。煤气与空气通过喷嘴自收集器进入预热室。然后，进行混合，并通过预热的预热室格子砖进行点燃。
下列管线应敷设至燃烧器：
-管子内径为1400 mm的两层衬煤气管线，一层衬厚度为114 mm，另一层衬厚度为5 mm；
-内径为1400mm的空气管线；
将通过拱顶上的热风支管送热风。连接管设有热风阀和两个万向补偿器，当热风炉炉壳发生热膨胀时，适用连接管与直热风管之间所产生的伸缩。
靠近热风炉的热风连接管线的耐火砖层采用莫来石-刚玉砖(RDL-75)，厚度为230 mm。连接管线的隔热材料采用轻质粘土砖和莫来石-硅酸盐纤维材料(L YGX-364)。
参考文献
[1]、高风温长寿热风炉研讨会论文集[C]．北京：中国金属学会,2005：45-53．
[2]、成兰伯．发生炉炼铁工艺及计算[M]．北京：冶金工业出版社,1990：243-258．
[3]、唐兴智，唐冬宁，汪浩．我国大型顶燃式热风炉的技术进步[R].鞍钢修建公司．1-3．
[4]、张福明．高温长寿型顶燃式热风炉的应用[R]．首钢总公司．1-2．
[5]、重庆钢铁设计研究院.炼铁机械设备设计[M]．北京：冶金工业出版社,1985：381-383．
[6]、Roland Wanker，Harald Raupenstrauch，Gernot Staudinger．A fully distributed model for the simulation of a catalytic combustor[J]．Chemical Engineering Science,2000(55)4709-4718．
[7]、周传典．发生炉炼铁生产技术手册[M]．北京：冶金工业出版社，2003：482-496．
[8]、唐兴智唐冬宁汪浩陈静之陈习文，高温长寿型顶燃式热风炉的应用，鞍钢技术，2005年第五期。
[9]、贾国栋窦庆和刘宝成(安阳钢铁股份有限公司)，ZSD顶燃式热风炉的改造，河南冶金期刊，2004年6月第12卷第3期。
[10]、万新主编《炼铁设备及车间设计》第2版冶金工业出版社2007年8月。
[11]、《钢铁设计参考资料》编写组. 钢铁设计参考资料[M].北京：冶金工业出版社，1974年.
[12]、张树勋主编《钢铁厂设计原理》(上册) 冶金工业出版社2007年。
[13]、傅燕乐主编《发生炉操作》冶金工业出版社2006年2月。
[14]、王筱留主编《炼铁冶金学》炼铁部分第2版冶金工业出版社2000年1月。
[15]、周为民陈龙勇节水型热风炉阀门水冷系统设计[R]，现代机械，2000年第三期。
[16]、刘德明钢铁冶炼新技术讲座之二，钢铁冶金新技术2004年第五期。
[17]、王明磊，李大伟，侯金红．新型顶燃式热风炉设计实践，金属材料与冶金工程第36卷，第一期。
[18]、林素娟，邢铭．包钢炼铁厂热风炉余热回收装置设计及使用，包钢科技第30卷第一期。
[19]、那树人.炼铁计算[M]，北京：冶金工业出版社，2005，223—243.
[20]、吴启常，张建梁，苍大强.我国热风炉的现状及提高风温的对策[J]，炼铁，2002，21(5)：1—4.
[21]、刘全兴.我国发生炉热风炉的新技术应用回顾与展望[J]，炼铁，2007，26(2)：56.
[22]、李春路，唐纪学，刘文杰．卡鲁金顶燃式热风炉在莱钢750m3发生炉的应用,山东冶金第27卷第二期。
[23]、孙德民,窦宝芬,杨士岭．顶燃式空气、煤气自身双预热热风炉的开发与应用[J]，钢铁，第42卷第三期。
[24]、唐兴智，唐冬宁，汪浩．高温长寿型顶燃式热风炉的应用[J]，鞍钢技术，2005年第5期。
[25]、Report of 45th Ironmaking Committee,The Joint Research Soc.,ISIJ,Ironmaking 45-8,(1975)
[26]、王子金，郝玉步等.热风炉烟气余热回收装置评述[J]，炼铁，2000，19(5)：29～32
[27]、金玉喜，现代热风炉新技术的开发与应用[J]，包钢科技，1994年第一期。
[28]、Hongzhi Guo.Resistance characteristics of the ball packed-bed regenerator of the new-type swirl flow hot blast stove[J]，Journal of University of Science and Technology Beijing，2003，10(1)：21.
[29]、项钟庸.再论提高热风温度的途径[J]，钢铁，1998，33(10)：12
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℃
山东寿光巨能特钢12503 M高炉热风炉操作说明书 莱芜钢铁集团电子有限公司 2011．04
1、系统概述 热风炉控制室设有PLC一套，PLC采用西门子S7-400系列CPU 和ET200M远程站及图尔克现场总线远程站，上位机与PLC间通过以太网进行通讯，CPU与远程站通过PROFIBUS DP进行通讯，完成对三座热风炉的所有参数检测、控制及事故诊断。 2、工艺介绍 本控制系统主要完成本系统上各种开关、模拟量的检测与控制;利用热风炉烟气，设置热风炉助燃空气和高炉煤气双预热系统，以节省能源。并设助燃风机两台，以及各种切断阀和调节阀，以实现热风炉焖炉及燃烧、送风的控制要求。本控制系统设有微机两台及各阀现场操作箱，正常状况下三座热风炉的操作都通过微机实现，微机操作有单机和联锁两种操作模式，现场操作箱主要用于现场调试。微机操作和操作箱操作受联锁关系限制。 热风炉的工作状态有燃烧、焖炉、送风三种状态，状态的转换靠控制各阀门的动作，热风炉各阀门按照：燃烧→焖炉→送风→焖炉循环的工作过程，自动或手动进行换炉切换工作。其受控阀门及三种状态对应的阀门状态如下图所示：受控阀门内容及状态表（K=开，G=关）
3、监控功能 根据生产实际情况和操作需要，在监控站制作多幅监控画面，全部采用中文界面，具有极强的可操作性。具体的监控画面包括：热风炉主工艺画面、助燃风机监控画面、煤气空气调节画面、历史趋势画面。 在画面上可显示热风炉各部分的温度、压力、流量分布状况，采集的数据，历史趋势、报警闪烁画面，完成各阀门、设备的开启及操作，完成煤气、助燃空气的调节阀的操作及调节，各系统的自动调节与软手动调节、硬手动调节的无扰自动切换，各调节阀的操作及调节和保持各数据的动态显示。 主要画面及其功能如下： 热风炉主工艺画面：可显示热风炉的整个工艺生产流程及相关的主要参数值，报警闪烁，切入其他画面的功能按钮，热风炉的单机/联锁切换，单机模式下实现对每个阀的单独开关控制，联锁模式下实现焖炉、燃烧、送风三个状态的自动转换。 分画面：各调节系统的画面，包括参数设定的功能键、控制流程图、报警纪录，相关信息；历史趋势，相关的PID参数设定等等。切
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
营口钢厂热风炉自动燃烧控制的方案 一、背景说明： 热风炉是高炉炼铁生产过程中的重要设备之一，是提供高炉热风热量的，其提供的热量约占高炉炼铁生产耗热的25%左右，热风温度对高炉炼铁生产产量和节能至关重要，热风炉风温对提高高炉炼铁的许多经济技术指标非常明显，其主要表现在：降低焦比、提高煤比、提高产量。 热风炉的主要作用是把鼓风机站供来的冷风加热到高炉要求的温度，供高炉生产用，热风炉是一种利用蓄热原理工作的换热设备，其工作原理决定它的工作方式是循环周期性的。需要多座（通常是3到4座）交替循环工作，才能满足高炉连续生产的需要。每座热风炉工作又分燃烧阶段和送风阶段。 燃烧阶段：将热风炉内的蓄热体加热，先将冷风阀关闭，煤气和助燃空气按一定的空燃比燃烧，烟气通过烟道排出。 送风阶段：鼓风机站送来冷风进入热风炉与蓄热体充分热交换，达到一定温度时由热风管道送入高炉。对每一座热风炉是一种序批式生产过程。不同的送风制式有：两烧一送，交错并联，两烧两送，半并联方式。 这种序批式生产过程是对燃烧阶段和送风阶段在相对时间内互相 衔接切换，只有燃烧自动化的实现，才有可能实现燃烧阶段和送风阶段相互按照管理要求切换，达到最大节能效果。实现热风炉优化操作。热风炉在其结构上有多种形式，其工作原理是基本相同的，而热风炉的自动化控制也基本相同，主要分为燃烧控制和各设备间的逻辑顺序控制，顺序控制基本能够实现自动。 热风炉自动燃烧控制，据掌握的资料情况和现在的文献看，除引进的高炉外，实现有效的自动燃烧控制很少见，其热风炉的燃烧控制几乎都是在操作站画面上手动（HMI手动），由于手动受人为的因素影响，一人不可能同时操作煤气和助燃空气两个调节阀，就不可避免的出现燃烧状况时好时坏的波动现象。也不能保证空燃比的恒定，经常造成时而煤气过量不能充分燃烧，时而空气过量温度烧不上来，达不到节省能源效果。 二、具体说明： 利用PLC控制系统控制热风炉自动燃烧的方法： 系统构成除工艺和电气的相关设备外，主要仪表设备包括PLC控制系统及热风炉操作站，热风炉各部位温度检测，煤气总管压力调节阀，助燃空气压力调节阀及助燃风机调节门，每座热风炉煤气流量检测和流量调节阀、助燃空气流量检测和流量调节阀，热风炉烟道烟气
本文是我根据我的上传的上一个文库资料继续修改的，以前那个因自己也没有吃透，没有条理性，现在这个是我在基本掌握高炉冶炼的知识之后再次整理的，比上次更具有系统性。同时也增加了一些图片，增加大家的感性认识。希望本文对你有所帮助。 本次将高炉炼铁工艺流程分为以下几部分： 一、高炉炼铁工艺流程详解 二、高炉炼铁原理 三、高炉冶炼主要工艺设备简介 四、高炉炼铁用的原料 附：高炉炉本体主要组成部分介绍以及高炉操作知识 工艺设备相见文库文档：
一、高炉炼铁工艺流程详解 高炉炼铁工艺流程详图如下图所示：
二、高炉炼铁原理 炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。 炼铁方法主要有高炉法、 直接还原法、熔融还原法等，其 原理是矿石在特定的气氛中（还 原物质CO、H2、C；适宜温度 等）通过物化反应获取还原后的 生铁。生铁除了少部分用于铸造 外，绝大部分是作为炼钢原料。 高炉炼铁是现代炼铁的主 要方法，钢铁生产中的重要环节。 这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95％以上。 炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锰矿等）按一定比例自高炉炉顶装入高炉，并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料），在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧
化碳和氢气。原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降，在炉料下降和上升的煤气相遇，先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生铁，铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣，炉底铁水间断地放出装入铁水罐，送往炼钢厂。同时产生高炉煤气，炉渣两种副产品，高炉渣铁主要矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成，自渣口排出后，经水淬处理后全部作为水泥生产原料；产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。炼铁工艺流程和主要排污节点见上图。
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。
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
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)
操作前请仔细阅读使用说明书
前言 HY-F 热风炉是保定市恒宇机械电器制造有限公司开发研制，主要用于棉花等物料烘干的专用供热设备。该炉以煤为燃料，采用机械化给煤燃烧方式，使燃煤得以充分燃烧，是一种新型的高效、节能、低污染的供热设备。可替代现行的燃油、燃气及电加热设备。产品投放市场以来深受广大用户的欢迎，在国内成为广大棉花加工厂的首选产品，部分产品出口到非洲一些国家和地区。 一、结构说明 HY-F系列热风炉分四部分构成，分别为换热器、高效燃烧系统、除尘系统和电气系统。其中高效燃烧系统由炉排总成、燃烧室、上煤机三部分组成。 换热器为列管式换热器，合理的分布辐射和对流换热面；炉体两侧设有清理换热通道灰尘的清灰门及清灰通道。在换热器上部有检修门。 除尘系统采用的是水膜除尘，锅炉燃烧产生的烟气，先经过一次水膜除尘，去掉火星和烟尘，最后将不会产生火灾隐患的烟气排入大气中。 燃烧室内腔由耐火材料预制而成，分引燃区、燃烧区和燃尽区。炉排采用链条式炉排。炉排总成设有分风室、调风门和调风杆，用来调节各风室的供风量；炉体侧面设有点火门、看火门，炉排采用的是除渣机自动除渣。煤仓内有闸板，通过调节煤闸板的高度来控制煤层厚度，用来控制热温度。 上煤机由煤斗车、导轨架、支撑平台、提升电机和减速箱等构成（见图1），位于主机前方。燃煤由此机构提升送至煤仓，为燃烧用煤储备燃料。 二、工作原理 通过上煤机由煤斗车将煤送至煤仓，煤随炉排的缓慢运动经煤闸板刮成一定厚度的煤层进入燃烧室引燃区，迅速起火燃烧。燃烧所需的空气由炉排离心通风机提供，通过炉排分风室分配到燃烧室各区。燃烧后所形成的灰渣通过炉排的循环运动落至尾部的除渣机中。 利用锅炉离心引风机，将烟气均匀的引入换热器外表面，使鼓入换热器内
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
目录 一、公司简介 二、用途 三、设备主要技术参数 四、设备结构简介 五、安装 六、使用和安全 七、维护及保养 八、常见故障排除 九、安全注意事项 十、成套供应范围
一：公司简介 新乡市鼎升炉机科技有限公司（中国国防科工委定点企业）1972年成立于新乡胙城工业区，是一个开发设计制造综合公司。 我公司位于河南北部，与S307,S308，；新济高速，京深高速，京广铁路紧连，交通便利，运输方便。 我公司综合实力强，技术力量雄厚，专业工种齐全，工作经验丰富，技术装备先进，公司组建以来共完成580项大中型整体工程设计和总承包工程，项目遍及20多个省，市，自治区，自1995年以来 连年被新乡市授予“重合同守信用单位”称号，多次被新乡市工商局评为“消费者信得过单位”，并取得了中国工商行AAA企业信誉等级证书，2001年通过ISO9001：2000质量管理体系认证。树立了良好的形象。 我公司近十年来经营状况非常良好，在同行业中也处于领先地位，公司拥有厂房4180平方米，职工268人，工程技术人员26人，高级工程师7人，具有丰富的理论知识和实践经验，依靠雄厚的技术实力，运行新颖实用的设计理念，公司研发了一系列“高效、先进、可靠、环保、节能”的热处理自动生产线。并取得多项国家专利。在大型工业炉项目投标中，我公司取得了骄人的成绩。主要涉及的行业有军工，航空，机械，冶金，航海，铁路行业等。 近年来，企业本着“科技兴厂”的指导方针，公司积极与国内知名院校及专业科研机构广泛合作，使公司的创新能力有了一个质的飞跃。公司相继设计开发出各种高、中、低温箱式、台车式、井式、网带式、连续推杆式、盐浴式、滚筒式电阻炉等炉型，满足了气、固体渗碳、渗氮、
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。
本次将高炉炼铁工艺流程分为以下几部分： 一、高炉炼铁工艺流程详解 二、高炉炼铁原理 三、高炉冶炼主要工艺设备简介 四、高炉炼铁用的原料 附：高炉炉本体主要组成部分介绍以及高炉操作知识 工艺设备相见文库文档： 一、高炉炼铁工艺流程详解 高炉炼铁工艺流程详图如下图所示：
二、高炉炼铁原理 炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中 还原出来的过程。 炼铁方法主要有高炉法、直 接还原法、熔融还原法等，其原 理是矿石在特定的气氛中（还原 物质CO、H2、C；适宜温度等） 通过物化反应获取还原后的生 铁。生铁除了少部分用于铸造外， 绝大部分是作为炼钢原料。 高炉炼铁是现代炼铁的主要
方法，钢铁生产中的重要环节。这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95％以上。 炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锰矿等）按一定比例自高炉炉顶装入高炉，并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料），在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气。原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降，在炉料下降和上升的煤气相遇，先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生铁，铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣，炉底铁水间断地放出装入铁水罐，送往炼钢厂。同时产生高炉煤气，炉渣两种副产品，高炉渣铁主要矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成，自渣口排出后，经水淬处理后全部作为水泥生产原料；产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。炼铁工艺流程和主要排污节点见上图。
热风炉自动控制系统 孟照崇控制工程2015 153085210040 摘要：本论文主要叙述中小型高炉炼铁自动化系统结构、功能及主要系统的自动控制的原理及 其实际应用。着重叙述了热风炉的参数控制过程（热风炉检测仪表及控制系统，热风炉换炉自动控 制系统，）和应用。 关键词：热风炉；自动控制；应用 Abstract ：This thesis mainly narrates the middle and small scale blast furnace iron-smelting automated system structure, function and mainly control the principle of the system automatically and it is physically applied. Emphasized to describe a process (hot-blast stove detection instrumentation and control system, the hot-blast stove trades the stove automatic control system) that hot-blast stove parameter control and aplly. Keywords: Hot-blast stove； automatic control； application 1.前言 高炉热风炉是给高炉燃烧提供热风以助燃的设备，是一种储热型热交换器。国内大部分高炉均采用每座高炉带3至4台热风炉并联轮流送风方式，保证任何瞬时都有一座热风炉给高炉送风，而每座热风炉都按：燃烧-休止-送风-休止-燃烧的顺序循环生产。当一座或多座热风炉送风时，另外的热风炉处于燃烧或休止状态。送风中的热风炉温度降低后，处于休止状态的热风炉投入送风，原送风热风炉即停止送风并开始燃烧、蓄热直至温度达到要求后，转入休止状态等待下一次送风。 传统的完善的高炉热风炉燃烧自动化系统都是具有完善的基础自动化和使用数学 模型计算所需的加热煤气流量和助燃空气流量，并对基础自动化的热风炉燃烧自动控制系统进行有关的设定。在国外，已经使用人工智能的方式来代替数学模型，如日本川崎钢铁公司就开发了模糊控制系统取代数学模型。日本钢铁公司（新日铁）也使用专家系统来取代数学模型。 设计方案：高炉热风炉系统的基本组成：高炉本体、储矿槽、出铁场、除尘器、热风炉和辅助系统（煤气清洗、炉顶煤气余压发电（TRT）、水渣、水处理和制煤粉车间）等组成. 研究内容：1.设计高炉热风炉系统各种工艺设备（如：热风炉顺控和换炉操作等）启动、停止以及过程参数（如：包括高炉本体数百项温度、压力、流量数据，综合鼓风的风量、风温、富氧量与富氧压力、喷媒量与喷媒压力，上料过程、布料过程的模拟盘、热风炉转台的转换等）的检测、报警、联锁系统。2.设计、实现PID调节回路的连续控制和逻辑控制功能。3.对各种参数（如：热风炉余热量、冷风温度、送风温度、煤气流量和冷风流量）进行实时、历史趋势记录，生成班、日、月统计表。 研究目标：1.在上位机实现高炉热风炉系统的自动控制、手动控制及就地显示。2.系统采用分布I/O方式，设计实现高炉热风炉系统操作站与PLC高炉热风炉控制系统间的数据交换和通讯。
热风炉自动控制系统 摘要：本论文主要叙述中小型高炉炼铁自动化系统结构、功能及主要系统的自动控制的原理及其实际应用。着重叙述了热风炉的参数控制过程（热风炉检测仪表及控制系统，热风炉换炉自动控制系统，）和应用。 关键词：热风炉；自动控制；应用 Abstract ：This thesis mainly narrates the middle and small scale blast furnace iron-smelting automated system structure, function and mainly control the principle of the system automatically and it is physically applied. Emphasized to describe a process trades 1. 而 另外 原 日、 研究目标：1.在上位机实现高炉热风炉系统的自动控制、手动控制及就地显示。2.系统采用分布I/O方式，设计实现高炉热风炉系统操作站与PLC高炉热风炉控制系统间的数据交换和通讯。 为提高生产安全性，要保证基本联锁要求。 高炉热风炉系统过程控制技术主要的作用有：1、节能降耗2、改善环境3、提高效率 因此，高炉热风炉自动控制系统的设计及应用、推广成为高炉热风炉技术发展的主要方向之一。
1.2高炉炼铁生产工艺流程 现代大型高炉车间生产工艺流程，包括主体和辅助系统，主体系统包括五部分；高炉本体、储矿槽、出铁场、除尘器、和热风炉。辅助系统则有煤气清洗、炉顶煤气余压发电（TRT）、水渣、水 处理和制煤粉车间等。其工艺流程如图1所示： 2热风炉控制系统 2.1高炉操作的计算机控制 2.1.1计算机控制系统的配置 高炉计算机控制的范围日益扩大，采用多台计算机使功能分散但又能集中操作，即所谓集中分散系统，是当前计算机配置的主流。主要配置形式有两种:
一、性能规范 二、型号解释 “L”为链条炉排，链的汉语拼音字首； “R”为热风炉，热的汉语拼音字首； “F”为风的汉语拼音字首； “2.8”、“4.2”、“5.6”、“7”、“10.5”、分别代表该炉的热功率为2.8兆瓦（折热量240万大卡/时），4.2兆瓦（折热量360万大卡/时），5.6兆瓦（折热量480万大卡/时），7兆瓦（折热量600万大卡/时），10.5兆瓦（折热量900万大卡/时），“AⅡ”代表适应煤种为Ⅱ类烟煤。 该型炉为轻型链带式层燃热风炉，炉内设有节能的前后拱，炉后部设有旋风燃尽室，能保证在运行时燃料的充分燃烧，尤其是旋风燃尽室的设置，使烟气不完全燃烧热损失很低，使热风烟气黑度低于“林格曼Ⅱ”,能保证所生产的复合肥颜色美观。 三、烘炉 １、烘炉前的准备工作
当热风炉安装完毕，进行烘炉时，应对炉排进行调整并试运行，炉排应松紧适度，不跑偏，无卡阻，无异常响声，运行平衡正常，并作４８小时冷态试运行试验，对上煤机、炉排减速机、出渣机、风机加注润滑油，做手动试验，灵敏无异常，再做通电试验。 ２、各项工作准备完毕后进行烘炉，烘炉分二个阶段进行 第一阶段使用木柴烘炉，一般需要４－６天，每天温度升高５６０℃，第二阶段使用烟煤烘炉，一般需要３－５天，每天温度升高不超过６０－７０℃，烘炉至炉墙排气孔无蒸汽排出，且排气孔干燥后２天即为烘炉合格。 ３、烘炉结束后，应使炉缓慢冷却，一般冷却时间不少于３天，且不可冷却过快，冷却时所有门孔应关闭严密，不可使冷空气漏入炉内，冷却过快会使炉墙裂纹损坏，；尤其是耐火混凝土。切不可使炉通风冷却。 等炉冷却至环境温度后，将炉排上面的灰渣清除干净，打开炉门，对炉排和炉门，对炉排和炉墙进行检查，并对上煤机、炉排减速机、出渣机、鼓风机等情况进行检查，并对其进行调整、紧固、润滑。 四、正常运行 烘炉合格后，可正常运行 １、调节煤渣板离炉排上平面高度在１００毫米左右，将煤加入炉斗，使煤层运转到点火门后边３００毫米处，加入木柴点火运行，点火后应 缓慢升温，一般需要２４小时升温时间方可。 ２、风机的操作顺序，第一开启尾气风机，第二开热风机，第三开鼓风机，停机则顺序相反。 ３、温度的控制 根据炉内燃烧情况调整各风室的送风量和炉排运转速度以控制烟气温度。
1 热风炉的热工计算 1.1 燃烧计算 煤气成分的确定如表1-1。 表1-1 已知煤气的干成分％ 物质 CO 2 CO H 2 CH 4 N 2 共计 成分/％ 20 23 1.5 0.5 55 100 （1） 干煤气成分换算成湿煤气成分 若已知煤气的含水的体积百分数，用下式计算： V 湿=V F ×(100-H 2O)/100×100％ （1-1） 若已知干煤气含水的重量，则用下式计算： V 湿=V F ×100/(100+0.124g H2O ) ×100％ （1-2） 以上两个公式中： V 湿—湿煤气中各组分的体积百分含量，％ F V —干煤气中各组分的体积含量，％ 2H O —湿煤气中含水体积, ％ 2H O g —干煤气中含水的重量，3g m （忽略机械水的含量） 查“空气及煤气的饱和水蒸气含量（气压101325a P ）表”知30℃是煤气的饱和水含量为35.103g m ，代入上面的（1-2）式计算得表1-2。 表1-2煤气成分换算表 种类 CO 2 CO H 2 CH 4 N 2 H 2O 共计 干成分/％ 20 32 1.5 0.5 55 100 湿成分/％ 19.17 22.03 1.44 0.48 55.7 4.18 100 （2）煤气低发热量的计算： 设其中含可燃物成分的热效应如表1-3。 表1-3 可然成分热效应KJ 可燃成分 CO H 2 CH 4 C 2H 4 C 2H 6 C 3H 6 C 4H 10 H 2S 热效应 126.36 107.85 358.81 594.4 643.55 931.81 1227.74 233.66 煤气低发热量DW Q 的计算： 3 DW 24242Q 126.36CO 107.85H 351.81CH 594.4C H 233.66H SKJ m =++++ +