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1、目 录1 热风炉本体结构设计 .11.1 热风炉的概述 .11.2 炉基的设计和选择 .31.3 炉壳的设计 .41.4 炉墙的设计 .41.5 拱顶的设计 .51.6 蓄热室的设计 .61.7 燃烧室的设计 .71.8 炉箅子与支柱的设计 .82 燃烧器选择与设计 .92.1 金属燃烧器 .92.2 陶瓷燃烧器 .93 格子砖的选择 .134 管道 与阀门的选择设计 .184.1 管道 .184.2.阀门 .195 热风炉用耐火材料 .215.1 硅砖 .215.2 高铝砖 .215.3 粘土砖 .215.4 隔热砖 .215.5 不定形材料 .216 热风炉的热工计算 .276.1 燃烧计
2、算 .276.2 简易计算 .326.3 砖量计算 .357 参 考文献 .37湖南工业大学课程设计11 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。湖南工业大学课程设计2表 1-1 我国设计的尺寸参考下表：V为1
3、00 250 620 1036 1200 1513 1800 2050 2516 4063上 5400 7300 9330 99600D下43465200 67808000 8500 90009000 95009000 10100H4.80 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、/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 1050 高炉；新日铁式热风炉的蓄热室拱顶有锥形3m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 3600 高炉和宝钢的所有高炉。3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湖南工业大学课程设计3半球形顶和一个圆柱形管组成，连接管上设有膨
5、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 4350 高炉热风炉的设计，其设计参数参照表 1-26。3m表 1-2 太钢 4350m3 高炉设计参数：项目 燃烧室炉壳外径 mm燃烧室炉壳外径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热面积m2/m3燃料组成每座热风炉加热面积 m2参数 10000 6
6、100 1450 35010 1250 七孔高效 74.4 高炉煤气，焦炉煤气80910新日铁式热风炉炉型结构如下图：图 1-39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 2.02.5kg/cm2,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，高出地面湖南工业大学课程设计4200400mm，以防水浸基础由 或 16Mn 钢筋和 325 号水泥浇灌成钢筋混泥土结3AF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
7、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 820mm 厚的钢板焊成。对一般部位可取：=1.4D（mm） 。开孔多的部位可取：=1.7D（mm）, 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
8、。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 0.31.5kg/,砌砖后工作压力的 1.5 倍试压，每小时压力降30流体直径/mm 45 60 80我国大型高炉格孔多采用 5060mm，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，孔湖南工业大学课程设计15道平
9、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（5050）的热工特性表 3-3。表 3-3 常用五孔格子砖的热工特性（ 5050）特性 数值流体直径（ds） 51.79mm格子砖厚（ ） 36mm1m砖格子加热面积 24.9m通道面子（ ）0.322m砖占体积（1- ） 0.677高铝砖 1762/m1m砖重（） 粘土砖 1491/m当量厚度（） 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
10、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 13 层扭转 90。我国部分厂家使用的五孔砖和七孔砖性能
11、参数见表 3-4。湖南工业大学课程设计16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（）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 1015mm 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
