1、6.2 內(nèi)燃式熱風(fēng)爐,熱風(fēng)爐的加熱能力：,內(nèi)燃式熱風(fēng)爐——傳統(tǒng)型和改進(jìn)型外燃式熱風(fēng)爐頂燃式熱風(fēng)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(jié)構(gòu)形式：,6.2.1 傳統(tǒng)型內(nèi)燃式熱風(fēng)爐,一. 基本結(jié)構(gòu)： 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(nèi)，之間用隔墻隔開。結(jié)構(gòu)圖：,熱風(fēng)爐主要尺寸是外徑和全高，一般新建熱風(fēng)爐的高徑比（H

2、/D）在5.0左右。,不同爐容熱風(fēng)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(nèi)，之間用隔墻隔開。煤氣和空氣由管道經(jīng)閥門送入燃燒器并在燃燒室內(nèi)燃燒，燃燒的熱煙氣向上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)拱頂時(shí)改變方向，再向下穿過(guò)蓄熱室，然后進(jìn)入大煙道經(jīng)煙囪排入大氣。在熱煙氣穿過(guò)蓄熱室時(shí)，將蓄熱室內(nèi)的格子磚加熱。格子磚被加熱并蓄存一定熱量后，熱風(fēng)爐停止燃燒，轉(zhuǎn)入送風(fēng)。送風(fēng)時(shí)冷風(fēng)從下部冷風(fēng)管道經(jīng)冷風(fēng)閥進(jìn)入蓄熱室，空氣通過(guò)格子磚時(shí)被加熱

3、，經(jīng)拱頂進(jìn)入燃燒室，再經(jīng)熱風(fēng)出口、熱風(fēng)閥、熱風(fēng)總管送至高爐。,燃燒室是燃燒煤氣的空間，位于爐內(nèi)一側(cè)緊靠大墻。1. 斷面形狀有三種：圓形、眼睛形、復(fù)合形,三. 燃燒室：,,燃燒室斷面形狀A(yù)－圓形；B－眼睛形；C－復(fù)合形,燃燒室截面積（包括隔墻面積）占熱風(fēng)爐總內(nèi)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(cuò)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(fēng)爐進(jìn)行熱交換的主體，它由格子磚砌筑而成。1. 對(duì)格子磚的要求：①有較大的受熱面積進(jìn)行熱交換；②有一定的磚重量來(lái)蓄熱；③能引起氣流擾動(dòng)；④砌成格子室后結(jié)構(gòu)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(dāng)量厚度,3. 常用的格子磚類型：,板狀磚：每個(gè)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(jié)構(gòu)：?jiǎn)味问剑涸谡麄€(gè)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(zhì)：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(zhì)高鋁磚；,注意：熱風(fēng)口、燃燒口周圍一米半徑范圍內(nèi)的砌體緊靠爐殼，以防止填料脫落時(shí)竄風(fēng)。,六. 拱頂,1. 作用：連接燃燒室和蓄熱室 。2. 結(jié)構(gòu)：半球形、錐球形和懸鏈線型。3. 拱頂磚：厚度（磚長(zhǎng)）一般380～450mm，外砌113mm隔熱磚，常用硅藻土磚。對(duì)拱頂溫度大于1400℃的熱風(fēng)爐，在拱頂磚外砌二層隔熱磚，一層230mm（輕質(zhì)高鋁磚），一層65～1

7、13mm硅藻土磚。,七. 燃燒器,燃燒器是用來(lái)將煤氣和空氣混合，并送進(jìn)燃燒室內(nèi)燃燒的設(shè)備。1. 對(duì)燃燒器的要求：①有足夠的燃燒能力。②有足夠的調(diào)節(jié)范圍。③避免煤氣和空氣在燃燒器內(nèi)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，阻損小，調(diào)節(jié)范圍大，不易發(fā)生回火現(xiàn)象。（2）缺點(diǎn)：①空氣與煤氣混合不好；②需較大的空氣過(guò)剩系數(shù)；③氣流直接沖擊燃燒室隔墻。,（1）優(yōu)點(diǎn)：,3. 陶瓷燃燒器,是

8、用耐火材料砌成的，安裝在熱風(fēng)爐燃燒室內(nèi)部。優(yōu)點(diǎn)： ①空氣與煤氣混合好，能完全燃燒； ②空氣過(guò)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(guò)爐箅子支撐在支柱上。 支柱高度要滿足安裝煙道和冷風(fēng)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(fēng)爐閥門,熱風(fēng)爐設(shè)備分兩類,控制燃燒系統(tǒng)的閥門及裝置 作用：⑴調(diào)節(jié)煤氣和助燃空氣的流量　　　 ⑵調(diào)節(jié)燃燒溫度　　　 ⑶送風(fēng)時(shí)隔離控制鼓風(fēng)系統(tǒng)的閥門 作用：⑴將冷風(fēng)送入熱風(fēng)爐，熱風(fēng)送到高爐　　 ⑵調(diào)節(jié)熱風(fēng)溫度,,,1－焦?fàn)t煤氣壓力調(diào)節(jié)閥；2－高爐煤氣壓力調(diào)節(jié)閥；3－空氣流量調(diào)節(jié)閥；4－焦?fàn)t煤氣流量調(diào)節(jié)閥；5－高爐煤氣流量調(diào)節(jié)閥；6－空氣燃燒閥；7－焦?fàn)t煤氣閥；8－吹掃閥；9－高爐煤氣

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

11、,二. 熱風(fēng)閥,1. 位置： 安裝在熱風(fēng)出口和熱風(fēng)主管之間的熱風(fēng)短管上。2. 作用： 在燃燒期關(guān)閉，隔斷熱風(fēng)爐和熱風(fēng)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(fēng)及煙氣。2. 結(jié)構(gòu)： 有閘板閥、曲柄盤式閥、盤式煙道閥。,四. 調(diào)節(jié)閥,1. 作用： 用來(lái)調(diào)節(jié)煤氣流量、助燃空氣流量、冷風(fēng)流量以及混風(fēng)的冷風(fēng)流量等。2. 結(jié)構(gòu)：

12、 一般采用蝶形閥。,五. 充風(fēng)閥,作用： 熱風(fēng)爐從燃燒期轉(zhuǎn)換到送風(fēng)期，當(dāng)冷風(fēng)閥上沒(méi)有設(shè)置均壓小閥時(shí)，在冷風(fēng)閥打開之前必須使用充風(fēng)閥提高熱風(fēng)爐內(nèi)的壓力。,作用： 熱風(fēng)爐從送風(fēng)期轉(zhuǎn)換到燃燒期時(shí)，在煙道閥打開之前需打開廢風(fēng)閥，將熱風(fēng)爐內(nèi)相當(dāng)于鼓風(fēng)壓力的壓縮空氣由廢風(fēng)閥排放掉，以降低爐內(nèi)壓力。,六. 廢風(fēng)閥,七. 放風(fēng)閥和消音器,1. 位置： 放風(fēng)閥安裝在鼓風(fēng)機(jī)與熱風(fēng)爐組之間的冷風(fēng)管道上。

13、2. 作用： 在鼓風(fēng)機(jī)不停止工作的情況下，用放風(fēng)閥把一部分或全部鼓風(fēng)排放到大氣中的方法來(lái)調(diào)節(jié)入爐風(fēng)量。,八. 冷風(fēng)閥,1. 位置： 設(shè)在冷風(fēng)支管上的切斷閥。2. 作用： 在送風(fēng)期，打開冷風(fēng)閥可把高爐鼓風(fēng)機(jī)鼓出的冷風(fēng)送入熱風(fēng)爐。燃燒期，關(guān)閉冷風(fēng)閥，切斷了冷風(fēng)管。,6.2.3 熱風(fēng)爐用耐火材料及特性,一. 熱風(fēng)爐砌體破損機(jī)理①熱震破損；②煙氣粉塵的化學(xué)侵蝕；③機(jī)械荷載作用。,二. 熱

14、風(fēng)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(dǎo)熱性；⑤熱容量 ；⑥抗壓強(qiáng)度,三. 熱風(fēng)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(fēng)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(zhì)硅磚、輕質(zhì)粘土磚、輕質(zhì)高鋁磚以及陶瓷纖維磚等。特性： 氣孔率大，密度小，導(dǎo)熱性低，機(jī)械強(qiáng)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(fēng)管道內(nèi)。隔熱噴涂料：導(dǎo)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(fēng)爐,我國(guó)幾座典型熱風(fēng)爐選用的耐火材料,6.2.4 改進(jìn)型內(nèi)燃式熱風(fēng)爐,一. 傳統(tǒng)型內(nèi)燃式熱風(fēng)爐的特點(diǎn)：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(jìn)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(shè)絕熱磚和耐熱不銹鋼板。,,改進(jìn)型內(nèi)燃式熱風(fēng)爐,1. 懸鏈線拱頂,特點(diǎn)：①內(nèi)襯由鋼結(jié)構(gòu)支撐，拱頂與大墻分開；②

17、采用關(guān)節(jié)磚，使拱腳磚與關(guān)節(jié)磚、關(guān)節(jié)磚拱頂上部磚之間能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng) ；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(jié)構(gòu),①合理設(shè)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(fēng)爐大墻間設(shè)置滑動(dòng)縫；④隔墻靠近蓄熱室側(cè)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(qiáng)度大；③氣流阻力損失小,三. 內(nèi)燃式熱風(fēng)爐優(yōu)缺點(diǎn)：,1. 優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，建設(shè)費(fèi)用較低，占地面積較小。2. 缺點(diǎn)：①蓄熱室煙氣分布不均勻；②燃燒室隔墻結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易損壞。,6.2.5 熱風(fēng)爐計(jì)算,例題： 高爐容積為1260m3，配備四座熱風(fēng)爐，做熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)。,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(fēng)爐鋼殼下部?jī)?nèi)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(jié)構(gòu)及熱風(fēng)爐內(nèi)徑,下部：（1） 大墻厚：345mm（2） 隔熱磚（輕質(zhì)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(jì)：345＋113＋60＋40＝558mm（5） 熱風(fēng)爐內(nèi)徑：d內(nèi)＝7960－558&

20、#215;2＝6.844m,火井隔墻結(jié)構(gòu)：,上部：230高鋁磚＋345高鋁磚＋20滑動(dòng)縫下部：230高鋁磚＋345高鋁磚＋20滑動(dòng)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(jīng)驗(yàn)，選火井面積占熱風(fēng)爐內(nèi)截面積的28％（1） 熱風(fēng)爐內(nèi)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(fēng)爐總加

21、熱面積： 1260×90＝113400m2 （2）每座熱風(fēng)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(fēng)爐拱腳內(nèi)徑：,據(jù)經(jīng)驗(yàn)：,拱頂由球冠和圓錐臺(tái)組成，具體尺寸如下：據(jù)經(jīng)驗(yàn)：球冠弦長(zhǎng),球冠圓心角為120°；圓錐斜邊與水平面夾角為60°,10. 熱風(fēng)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(zhì)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(jì)算,一. 懸鏈線拱頂： 是指耐火磚砌體的內(nèi)輪廓線（或外輪廓線）是一條懸鏈線。二. 數(shù)學(xué)表達(dá)式：,式中a 與x 值相對(duì)應(yīng)， a 值決定著懸鏈線的開度，各點(diǎn)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(jì)算,例如

23、，在設(shè)計(jì)1260m3高爐的熱風(fēng)爐時(shí)，選擇熱風(fēng)爐拱高（h）與拱頂張開度（2R＝7760）一半的比值為9.84∶8。當(dāng) x＝R 時(shí)，,即：,解方程求出a值，則標(biāo)準(zhǔn)懸鏈線方程就定下來(lái)了。,用牛頓迭代法求解方程式中a值:,直到:,得出:,因此拱頂內(nèi)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(dāng)拱頂?shù)膬?nèi)、外輪廓線方程確定之后，便可以進(jìn)行豎直方向磚型的計(jì)算。,,在內(nèi)輪廓線方程取x=R=3880作為起點(diǎn)