加熱爐結(jié)構(gòu)ppt課件

加熱爐結(jié)構(gòu) 火焰爐 火焰或燃燒產(chǎn)物占據(jù)爐膛一部分空間 物料占據(jù)另一部分空間 豎爐 爐身直立 大部分空間堆滿塊狀物料 爐燃料爐氣通過料層的孔隙向上流動 流態(tài)化爐 爐內(nèi)是細(xì)顆粒物料的流態(tài)化床 氣體由下部通入 工浴爐 爐內(nèi)盛液體介質(zhì) 熔鹽或熔融金屬 工業(yè)件浸入此介質(zhì)中進(jìn)行加熱 爐電爐 以電為熱源 可劃分為電阻爐 感應(yīng)爐 電弧爐三類 自熱爐 爐料自身產(chǎn)生的熱量維持爐子的正常工作如氧氣轉(zhuǎn)爐等 一 加熱爐的分類 1 連續(xù)式加熱爐是多種多樣的 大致可按下列特征分類 1 按運(yùn)料方式 推鋼式爐 步進(jìn)式爐 鏈?zhǔn)綘t 輥底式爐 環(huán)形爐等 2 按供熱制度 一段式 二段式 三段式 多段式 3 按預(yù)熱情況 無預(yù)熱 換熱式 蓄熱式 4 按出料方式 端出料 側(cè)出料 2 推鋼式加熱爐 靠推鋼機(jī)完成爐內(nèi)運(yùn)料任務(wù)的連續(xù)加熱爐 為了避免鋼坯與爐底直接摩擦而損壞爐底與金屬表面 在爐底上裝有金屬滑軌或水冷管滑道 具有結(jié)構(gòu)簡單 操作方便 運(yùn)行可靠 造價(jià)低廉等特點(diǎn) 3 步進(jìn)式加熱爐 靠爐底步進(jìn)梁的往復(fù)運(yùn)動 把鋼坯從進(jìn)料端送到出料端的連續(xù)加熱爐 由于推鋼式加熱爐的長度受到推鋼比的限制 以及鋼坯種類和加熱質(zhì)量的要求 步進(jìn)式加熱爐才發(fā)展起來的 步進(jìn)式與推鋼式加熱爐相比有何優(yōu)點(diǎn) 1 適合加熱各種形狀和尺寸的鋼坯 特別適合推鋼式加熱爐不便加熱的大型板和異型坯 2 爐子長度不受推鋼比的限制 不會產(chǎn)生拱鋼現(xiàn)象 3 料坯之間有一定的距離 不會產(chǎn)生粘鋼現(xiàn)象 而且可根據(jù)需要改變鋼料之間的距離 4 鋼料靠步進(jìn)梁運(yùn)送 因此沒有劃痕 5 通過調(diào)整步進(jìn)周期時(shí)間 可改變鋼料在爐內(nèi)的周期時(shí)間 以適應(yīng)不同鋼種加熱的需要 6 軋鋼機(jī)有故障時(shí) 能將鋼料從進(jìn)料口退出 防止鋼料在爐內(nèi)長期停留而造成氧化燒損和脫碳 7 加熱時(shí)間容易控制 便于實(shí)現(xiàn)過程自動化 適合于計(jì)算機(jī)操作 二 加熱爐的結(jié)構(gòu) 加熱爐本體冷卻系統(tǒng)燃燒系統(tǒng)加熱爐排煙系統(tǒng)裝出料系統(tǒng)余熱回收系統(tǒng)自動控制系統(tǒng) 1 加熱爐本體 主要由爐膛 爐子基礎(chǔ)和鋼結(jié)構(gòu)等組成 1 爐膛一般是由爐墻 爐頂和爐底構(gòu)成的近乎六面體的空間 爐墻 加熱爐都采用直立的爐墻 用粘土磚砌筑的爐墻 主墻厚度為1 5 2塊磚厚 464 580mm 用耐火澆注料砌筑的爐墻 主墻厚度一般為250 300mm 其余部分為絕熱耐火材料 構(gòu)成復(fù)合爐墻 為提高爐子強(qiáng)度和氣密性 爐墻外面包上4 10mm厚的鋼板 爐頂 按結(jié)構(gòu)形式分為拱頂和吊頂兩種 拱頂可用楔形磚砌筑或不定形耐火材料搗制而成 吊頂是由一些特制的異形磚組成 異形磚用金屬吊桿單獨(dú)地或成組的吊在鋼結(jié)構(gòu)上 在連續(xù)式加熱爐上多采用吊頂而不采用拱頂 這是因?yàn)樗皇軤t子跨度限制 便于局部修理 便于安裝燒嘴 爐氣在爐膛寬度上鋪展均勻 爐底 加熱爐的爐底結(jié)構(gòu)基本分為兩種 固定式爐底 鋼坯靠推鋼機(jī)推動在爐底上運(yùn)動如推鋼式加熱爐 移動式爐底 機(jī)械化的爐底帶動鋼坯一起移動 如步進(jìn)式加熱爐 2 爐子基礎(chǔ)一方面要承受整個(gè)爐子的質(zhì)量不致下沉或倒塌 另一反面還要防止?fàn)t底受潮或遭受地下水的侵襲 保證爐子正常工作 絕大多數(shù)大中型爐子都采用鋼筋混凝土修建 3 爐子鋼結(jié)構(gòu)一般是由鋼柱 橫梁 拉桿 拱角梁等組成的鋼架 2 冷卻系統(tǒng) 加熱爐爐底水梁的冷卻方式分為水冷卻和汽化冷卻 1 汽化冷卻系統(tǒng)主要設(shè)備 汽包 除氧水箱 電動循環(huán)泵 柴油循環(huán)泵 電動給水泵 柴油給水泵 定期排污擴(kuò)容 連續(xù)排污擴(kuò)容器 2 汽化冷卻工藝原理 加熱爐汽化冷卻是一個(gè)封閉系統(tǒng) 汽化冷卻系統(tǒng)由軟水除氧給水系統(tǒng) 汽包 水梁冷卻水回路三部分組成 軟水進(jìn)入除氧器及除氧水箱除氧 除氧后的軟水由電動給水泵 柴油給水泵 送入汽包 汽包中的水通過電動循環(huán)泵 柴油循環(huán)泵 強(qiáng)制性地依次流入下降管 分配水箱 水梁 活動梁 固定梁 支撐管 上升管 再回流入汽包進(jìn)行汽水分離 組成一個(gè)封閉系統(tǒng) 爐底水梁吸收了加熱爐的熱量后被封閉系統(tǒng)中不斷流動的熱水帶走 這樣系統(tǒng)中帶有一定壓力的熱水帶走了爐膛內(nèi)爐底水梁的熱量 冷卻了處于高溫中的爐底水梁并使自身轉(zhuǎn)變成汽水混合物 系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽可供外部用戶使用 并不斷向系統(tǒng)中補(bǔ)充消耗掉的水 周而復(fù)始 這樣一個(gè)過程和系統(tǒng)即稱為汽化冷卻 系統(tǒng) 3 汽化冷卻的優(yōu)點(diǎn) 1 汽化冷卻的耗水量比直接用水冷卻少得多 僅相當(dāng)于水冷卻的1 30左右 2 用工業(yè)水冷卻時(shí) 由冷卻水帶走的熱量全部損失 而汽化冷卻所產(chǎn)生的蒸汽則可供生產(chǎn)使用 可以用來發(fā)電 3 爐底水梁采用汽化冷卻時(shí) 其表面溫度比采用水冷卻時(shí)要高一些 可以減輕坯料加熱時(shí)形成的黑印 改善坯料加熱溫度的均勻性 4 采用水冷卻時(shí) 用工業(yè)水 其硬度較高易結(jié)垢 傳熱效果變差 使?fàn)t底水梁發(fā)生過熱或燒壞 采用汽化冷卻時(shí) 采用軟水可以避免結(jié)垢 從而可延長爐底水梁的壽命 3 燃燒系統(tǒng) 主要包括燒嘴 供風(fēng)系統(tǒng) 煤氣系統(tǒng) 換向系統(tǒng)等部分組成 蓄熱式燃燒技術(shù) 它是將高溫空氣和煤氣噴射入爐膛 維持低氧狀態(tài)下燃燒 空氣和煤氣溫度預(yù)熱到8000C 10000C以上 與傳統(tǒng)燃燒過程相比 蓄熱式燃燒的最大特點(diǎn)是節(jié)省燃料 減少CO2和NOX的排放及降低燃燒噪音 1 工作過程 燒嘴和蓄熱體是成對出現(xiàn)的 當(dāng)空氣和煤氣通過燒嘴時(shí) 被加熱供燃燒所用 另一側(cè)的燒嘴則充當(dāng)排煙的角色 同時(shí)蓄熱體被煙氣加熱 當(dāng)?shù)竭_(dá)換向時(shí)刻時(shí) 換向閥動作使系統(tǒng)反向運(yùn)行 加熱好的蓄熱體被用來預(yù)熱空氣和煤氣 冷卻的蓄熱體又被排出的高溫?zé)煔饧訜?最后排出的煙氣只有150 200 空氣和煤氣預(yù)熱溫度800 1000 左右 2 主要設(shè)備 燃燒器 蓄熱體 換向閥 控制系統(tǒng) 3 蓄熱體的選擇 1 形狀要求 堆體積穩(wěn)定性 清灰難易程度 加工難易程度 2 材質(zhì)要求 耐高溫 良好傳熱性能 抗熱震性好 強(qiáng)度高 3 尺寸要求 尺寸過大 會使蓄熱室體積龐大 換向時(shí)間長 尺寸過小 會使換向時(shí)間很短 電氣和機(jī)械設(shè)備都不能適應(yīng) 換向的損失也隨之增大 蜂窩狀蓄熱體與小球狀蓄熱體比較有如下優(yōu)點(diǎn) 1 蜂窩體換熱面積大 傳熱能力強(qiáng) 同樣換熱能力時(shí) 蜂窩狀蓄熱體的體積只需小球蓄熱體1 3 1 4 2 蜂窩體壁很薄 透熱深度小 因而蓄熱 放熱速度快 溫度效率高 換向時(shí)間僅為60秒左右 有利于保證鋼坯均勻加熱 3 蜂窩體內(nèi)氣流通道規(guī)則 阻力損失僅為球狀的1 3 1 4 不易產(chǎn)生灰塵沉積堵塞 4 因小球具有流動性 安裝時(shí)較為困難 其次蓄熱式燒嘴采用小球方式 由于擺放不下更多的蓄熱球 有蓄熱能力不足的現(xiàn)象 會造成爐子嚴(yán)重正壓 加熱爐升溫困難等問題 4 換向閥 換向可采用定時(shí)換向和定溫?fù)Q向 換向周期30 60秒左右 由PLC系統(tǒng)進(jìn)行控制 五通換向閥 直通四通閥 旋轉(zhuǎn)換向閥 兩位三通閥 4 排煙系統(tǒng) 主要由煙道閘板 煙道 引風(fēng)機(jī)和煙囪組成 1 排煙系統(tǒng)作用 克服煙道阻力 順利地將煙氣排空 精確控制爐膛壓力 采用熱交換器 最大程度地回收煙氣熱量 2 煙道 煙道是連接爐膛和煙囪的通道 要充分考慮其斷面尺寸和密封絕熱問題 斷面尺寸影響煙氣流動阻力損失 密封性影響排煙系統(tǒng)的吸力和余熱回收率 煙道布置時(shí)要盡量縮短長度和減少煙氣流動阻力損失 要與廠房柱基 設(shè)備基礎(chǔ)和電纜等保持一定的距離 以免它們受煙道溫度的影響 為了控制排煙量以調(diào)節(jié)爐膛壓力 煙道上必須設(shè)置煙道閘板 3 煙囪 煙囪是通常用的一種排煙裝置 煙囪結(jié)構(gòu)有磚煙囪 鋼筋混凝土煙囪和金屬煙囪 絕大多數(shù)的煙囪采用鋼筋混凝土煙囪修建 5 裝出料系統(tǒng) 推鋼式加熱爐一般有裝鋼輥道 上料臺架 出鋼是斜坡直接滑下 步進(jìn)式加熱爐有裝鋼機(jī) 出鋼機(jī) 裝 出鋼機(jī)的水平運(yùn)動由電動齒輪傳動 升降運(yùn)動由液壓驅(qū)動 步進(jìn)梁的工作原理 當(dāng)鋼坯放在固定梁上時(shí) 低于固定梁平面的活動梁托起鋼坯上升到高于固定梁平面 然后活動梁與鋼坯向前水平運(yùn)動 到達(dá)水平運(yùn)動距離后 活動梁下降將鋼坯放在固定梁上后繼續(xù)下降到下限位置 再作后退運(yùn)動 回到起始位置 整個(gè)過程為一個(gè)矩形軌跡 6 余熱回收系統(tǒng) 1 換熱器 換熱器是余熱回收裝置的一種 主要用于回收煙氣余熱 以提高爐子的熱利用效率 換熱器按材質(zhì)可分為金屬換熱器和陶瓷換熱器 金屬換熱器導(dǎo)熱系數(shù)高 體積小 氣密性好等 陶瓷換熱器可以承受很高的煙氣溫度 可將空氣預(yù)熱到800 1000 且壽命長 2 加熱爐余熱回收的途徑 利用排出爐外的煙氣來預(yù)熱空氣和煤氣 提高爐子的熱效率 排出爐外的煙氣來生產(chǎn)蒸汽 以供生產(chǎn)和生活使用 3 利用煙氣來預(yù)熱空氣和煤氣的意義 可回收熱量 節(jié)約燃料 可提高燃燒溫度 有利于利用低熱值燃料 可改善燃燒過程 改善燃燒效果 7 自動控制系統(tǒng) 加熱爐多采用PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對各點(diǎn)的溫度 壓力 流量的調(diào)節(jié)控制 PLC系統(tǒng)的功能 1 PLC系統(tǒng)完成對生產(chǎn)過程中各種數(shù)據(jù)的采集 輸入 輸出信號的變換 處理 顯示 記錄 積累 運(yùn)算 連鎖報(bào)警等功能 2 操作人員能通過對流程畫面 趨勢記錄 報(bào)警等畫面的觀察 分析問題 可以在控制臺上對各個(gè)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行操作 3 完成爐溫 爐壓的自動控制功能 爐溫控制采用以爐溫為設(shè)定值 空氣煤氣自動配比調(diào)節(jié)相結(jié)合的自動控制 爐壓控制是系統(tǒng)監(jiān)視兩段爐壓 爐膛壓力 采用單回路自動控制 4 完成換向功能 使加熱爐每側(cè)的空氣燒嘴共用幾個(gè)換向閥進(jìn)行換向 每側(cè)的煤氣燒嘴共用幾個(gè)換向閥進(jìn)行換向 三 加熱原理 1 鋼坯加熱的目的 1 提高鋼坯的塑性 以降低鋼坯在熱加工時(shí)的變形抗力 從而減少軋制中軋輥的磨損和斷輥等機(jī)械設(shè)備事故 2 使坯料內(nèi)外溫度均勻 以避免由于溫度應(yīng)力過大造成成品的嚴(yán)重缺陷或廢品 3 改善金屬的結(jié)晶組織或消除加工時(shí)所形成的內(nèi)應(yīng)力 2 鋼坯的加熱工藝 1 加熱溫度 加熱終了時(shí)鋼坯出爐前的表面溫度 一般來說 加熱溫度越高 對熱加工過程越有利 因?yàn)殇撆鳒囟容^高時(shí) 塑性較好 加工時(shí)的變形阻力小 能耗消耗量少 同時(shí) 軋機(jī)可以增加壓下量 提高軋制速度 提高產(chǎn)量 減輕設(shè)備的磨損 但是加熱溫度受到鋼坯過熱 過燒 氧化和脫碳的限制 因此 每一種鋼坯的加熱溫度都有一個(gè)上限 即最高加熱溫度 2 加熱速度 加熱時(shí)表面溫度升高的速度 單位為 C h 加熱速度越快 爐子單位生產(chǎn)率越高 鋼坯的氧化越少 單位燃耗也越低 但加熱速度除了受到爐子的傳熱條件和燃耗指標(biāo)的限制之外 主要是受到鋼坯本身所允許的加熱速度的限制 可歸結(jié)為兩點(diǎn) 鋼坯加熱初期 由于斷面溫差而產(chǎn)生熱應(yīng)力 加熱速度越快 溫度差越大 熱應(yīng)力也越大 這種應(yīng)力可能超過金屬的強(qiáng)度極限 造成鋼坯的破裂 加熱終了時(shí) 斷面上的溫度差可能超過所要求的最終斷面溫差 造成壓力加工上的困難 3 加熱制度 通常用溫度制度和供熱制度兩種形式表示 溫度制度 鋼坯周圍的溫度隨加熱時(shí)間的變化 供熱制度 為保證溫度制度 所供給的熱量隨加熱時(shí)間的變化 加熱制度從爐型分為 一段式 二段式 三段式 多段式 3 鋼坯的加熱缺陷 1 鋼的氧化 1 定義 鋼坯在加熱爐內(nèi)加熱時(shí) 鋼坯表面同爐氣中的CO2 H2O O2 CO等發(fā)生反應(yīng) 生成氧化鐵皮的過程叫鋼的氧化 生成的氧化鐵皮即所說燒損 氧化鐵皮結(jié)構(gòu)示意圖如下 2 影響氧化的因素 加熱溫度 加熱時(shí)間 爐氣成分 鋼坯的成分等 Fe2O3Fe3O4FeOFe 加熱溫度的影響 在900 以下時(shí) 鋼的氧化速度很小 當(dāng)達(dá)1000 以上時(shí) 鋼的氧化速度急劇增加 加熱時(shí)間的影響 在相同條件下 加熱時(shí)間愈長則鋼的氧化層愈厚 爐氣成分的影響 爐氣中一般含有O2 H2O CO2 CO等 它們都能與鋼坯發(fā)生化學(xué)發(fā)應(yīng) 鋼的成分的影響 對于碳鋼來說 增加含碳量 鋼的燒損量有所下降 合金元素如Cr Si Mn Al等可提高鋼的抗氧化 3 減少氧化的措施 快速加熱 減少鋼在高溫取得停留時(shí)間 加熱能力與軋鋼能力相匹配 控制爐內(nèi)氣氛 保證煤氣完全燃燒的前提下 減少過剩空氣量 保持微正壓操作 3 鋼的脫碳 1 定義 鋼在加熱時(shí)除表面部分氧化燒損外 爐氣中的氧化性氣體還要和鋼中的碳 即Fe3C 發(fā)生反應(yīng)而使鋼中的碳含量降低 這種現(xiàn)象稱為鋼的脫碳 2 脫碳的危害 脫碳后鋼的機(jī)械強(qiáng)度 尤其是硬度 大為降低 嚴(yán)重時(shí)其疲勞強(qiáng)度也降低 如彈簧鋼 3 影響脫碳的因素 加熱溫度 加熱時(shí)間 爐氣成分 鋼的成分等 4 預(yù)防措施 快速加熱 減少鋼在高溫段的停留時(shí)間 正確選擇加熱溫度 避開易脫碳的峰值范圍 適當(dāng)調(diào)節(jié)和控制爐內(nèi)氣氛 4 鋼的過熱 過燒 1 鋼的過熱 當(dāng)鋼的加熱溫度超過臨界點(diǎn)后 鋼的晶粒開始長大 溫度愈高 加熱時(shí)間愈