燃?xì)馊紵c應(yīng)用_chap12

1、第十二章 燃?xì)夤I(yè)爐Chap 12 Gas-fired Industrial Furnace 概述 燃?xì)夤I(yè)爐的爐型與構(gòu)造 燃?xì)夤I(yè)爐的熱工特性 鋼鐵工業(yè)用爐 有色金屬用爐 窯業(yè)用爐 化工與環(huán)保用爐 干燥用爐第一節(jié) 概述Section 1 Introduction to industrial furnace一、燃?xì)夤I(yè)爐窯的分類(一) 按用途，分為五類：1熔煉爐熔煉爐:熔化金屬物料，加入其他合金元素進(jìn)行精煉 沖天爐、平爐、熔銅爐、熔鋁爐、玻璃熔池窯2鍛軋加熱爐鍛軋加熱爐:增大金屬在軋制、鍛造、沖壓和拔拉前的塑性，軋鋼加熱爐、鍛造加熱爐等。3熱處理爐熱處理爐:改變金屬的晶相結(jié)構(gòu)，使其滿足不同的熱

2、處理工藝要求，如淬火、退火、回火、滲碳及氮化等。4焙燒爐焙燒爐 又稱焙燒窯: 使物料發(fā)生物理或化學(xué)變化，以獲得新的產(chǎn)品。白云石、石灰石、耐火材料的焙燒5干燥爐干燥爐:排除物料中的水分。如鑄型的干燥及粘土、砂子和型煤的干燥等。 (二)按爐溫分類1高溫爐爐溫在1000以上，其爐內(nèi)傳熱一般以輻射為主。2. 中溫爐 爐溫為6501000，爐內(nèi)傳熱包括輻射傳熱和對(duì)流傳熱。3低溫爐 爐溫在650以下，以對(duì)流傳熱為主。與傳熱方式有與傳熱方式有關(guān)關(guān)(三) 按爐子工作的連續(xù)性分類1連續(xù)性操作的爐子。2周期性(間歇式)操作的爐子。能耗的計(jì)量基準(zhǔn)不同；能耗的計(jì)量基準(zhǔn)不同；熱工考慮不同；熱工考慮不同；(四)按加熱方式

3、分類1直接加熱爐 又稱火焰爐火焰爐，指爐氣直接與物料接觸。2間接加熱爐 爐氣不直接與物料接觸。 (五)按行業(yè)分類1煉鐵：高爐、熱風(fēng)爐、燒結(jié)爐、球團(tuán)爐、焦?fàn)t、焙燒爐。2煉鋼、壓力加工： 轉(zhuǎn)爐、電弧爐、平爐、均熱爐、軋鋼加熱爐、鍛造加熱爐。3鋼材熱處理： 退火爐、正火爐、調(diào)質(zhì)爐、回火爐、熱壓合爐、滲碳爐、軟氮化爐、鍍覆爐、氣氛發(fā)生爐、燒結(jié)爐。4鑄鐵、鑄鋼：沖天爐、電弧爐、感應(yīng)熔化爐、熱處理爐、干燥爐。5有色金屬：精煉爐、熔化爐、均熱爐、加熱爐、焙燒爐、轉(zhuǎn)爐、熱處理爐(退大、調(diào)質(zhì)、回火、燒結(jié)等)。6陶瓷、水泥、耐火材料： 熔化爐(玻璃、耐火材料等)、燒成爐(水泥、耐火材料、陶瓷器、磚瓦、陶管、窯業(yè)原

4、料等的燒成)、煅燒爐(窯業(yè)原料焙燒與鍛燒)、熱處理爐(平板玻璃、電視顯像管等熱處理)。7化學(xué)工業(yè)： 煤化工中的煉焦?fàn)t、煤氣發(fā)生爐；石油化工中的加熱爐、分解爐、轉(zhuǎn)化爐。8環(huán)境保護(hù)： 工業(yè)廢棄物焚燒爐、廢氣燃燒爐、城市垃圾與下水污泥焚燒爐。 (六)按爐型結(jié)構(gòu)分類室式爐開隙式爐臺(tái)車式爐井式爐步進(jìn)式爐振底式爐二、燃?xì)夤I(yè)爐窯的特點(diǎn)l 環(huán)保：SOX、NOx含量均比煤和油少得多，甚至不必考慮。2易于自動(dòng)控制：燃?xì)馊紵鞯恼{(diào)節(jié)比范圍寬過剩空氣量少微調(diào)靈敏性快易實(shí)現(xiàn)爐溫和爐壓、甚至爐氣成分的自動(dòng)控制。3清潔、衛(wèi)生、操作方便： 無結(jié)焦、結(jié)渣的問題，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)點(diǎn)火及火焰監(jiān)測等。4易于實(shí)現(xiàn)特種加熱工藝 ：使少氧化加

5、熱以及快速加熱等特種工藝的實(shí)現(xiàn)比較容易。工業(yè)爐窯能源：電、煤、油、氣四種。與其他兩種火焰爐比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：危險(xiǎn)與隱患 燃?xì)夤I(yè)爐的管理及操作要比其他燃料嚴(yán)格。 燃?xì)馀c空氣形成的混合物之可燃成分均在爆炸范圍內(nèi)。若操作不按規(guī)程，管理若操作不按規(guī)程，管理檢查不嚴(yán)格，就容易發(fā)生爆炸等事故。檢查不嚴(yán)格，就容易發(fā)生爆炸等事故。三、燃?xì)夤I(yè)爐窯的技術(shù)性能 1爐型與工藝。2生產(chǎn)率(對(duì)連續(xù)式爐)，或裝爐量(對(duì)周期式爐)。3最高爐溫及常用爐溫。4爐膛有效容積或爐底有效面積。5升溫速度(冷爐工況)，或達(dá)到最高爐溫所需時(shí)間。6爐膛有效空間內(nèi)的溫差。7燃料規(guī)格名稱及其最大和平均消耗量。8排煙量及排煙方式。9各項(xiàng)附屬

6、設(shè)備：燃燒器、風(fēng)機(jī)等的型號(hào)、規(guī)格、功率等。10其他動(dòng)力要求，如用水、壓縮空氣等的壓力、消耗量等。11其他特殊性能。兩項(xiàng)說明文件一、操作說明，包括操作程序、維修規(guī)程以及安全注意事項(xiàng)等；二、施工說明，包括各個(gè)特殊部位的施工程序及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)還應(yīng)附有烘爐曲線。 第二節(jié) 燃?xì)夤I(yè)爐的爐型與構(gòu)造Section 2 Types and structures of industrial furnace一、燃?xì)夤I(yè)爐的主要形式 周期式爐：品種少、產(chǎn)量大 連續(xù)式爐：批量小選用時(shí)的考慮：選用時(shí)的考慮：產(chǎn)量；產(chǎn)量；操作條件；操作條件；周期式爐的形式與特征 物料不運(yùn)動(dòng)； 裝料口即出料口； 有嚴(yán)格的升溫、保溫、降溫冷

7、卻工藝要求； 操作按照周期進(jìn)行。井 式 爐箱 式 爐臺(tái) 車 式 爐坩 堝 爐井式爐箱式爐臺(tái)車式爐坩堝爐連續(xù)式爐及物料輸送方式(1)推料式井式爐箱式爐臺(tái)車式爐坩堝爐推料機(jī)料盤推 料 機(jī)懸吊裝置推料機(jī)推料機(jī)料盤懸吊裝置推料機(jī)料盤臺(tái) 車爐底滑爐底滑軌式軌式懸掛式懸掛式輥底式輥底式臺(tái)車式臺(tái)車式連續(xù)式爐及物料輸送方式(2)輸送機(jī)式爐 料爐 輥 鏈 條 傳 動(dòng)輥底式輥底式螺旋式螺旋式爐料爐 料輥鏈傳動(dòng)步進(jìn)梁式步進(jìn)梁式輸送帶式輸送帶式轉(zhuǎn)底式轉(zhuǎn)底式滾筒式滾筒式加熱冷卻連續(xù)式爐及物料輸送方式(2)牽引式二、燃?xì)夤I(yè)爐的基本組成燃?xì)饪諝?2345678爐膛爐膛燃?xì)馊紵b置燃?xì)馊紵b置余熱利用裝置余熱利用裝置煙氣排

8、出裝置煙氣排出裝置爐門提升裝置爐門提升裝置金屬框架金屬框架各種測量儀表各種測量儀表機(jī)械傳動(dòng)裝置機(jī)械傳動(dòng)裝置自動(dòng)檢測與自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)檢測與自動(dòng)控制系統(tǒng)爐膛1爐墻爐墻爐膛的側(cè)面砌磚部分。 由于高溫的要求，耐火墻要有足夠的耐火度，保溫墻要有良好的隔熱性能，使?fàn)t子既耐高溫又只有較小的熱損失。外壁溫度應(yīng)在60-80以下，最高不超過100。在設(shè)計(jì)時(shí)，既要考慮內(nèi)壁的溫度條件，以確定耐火材料的質(zhì)量，又要考慮材料的傳熱性質(zhì)，以確定爐墻的結(jié)構(gòu)與厚度。爐膛2爐頂爐頂爐膛頂部的砌磚部分。爐頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式可分為拱頂和吊頂兩種。爐子跨度小于34m時(shí)可采用拱頂，跨度較大的爐子一般采用吊頂。 水 平 力 H加 固 用 鋼 材

9、Abf1水 平 力HGG22拱 頂 力水 平 力HG213421342爐膛3爐底爐底爐膛底部的砌磚部分。承受很大的機(jī)械負(fù)荷、金屬和氧化鐵皮的作用。砌筑材料要求更高，既要堅(jiān)固，又應(yīng)有一定的厚度，以防止基礎(chǔ)混凝土受熱后發(fā)生損壞。長時(shí)間加熱時(shí)，混凝土基礎(chǔ)部分的溫度不高于300。對(duì)普通的加熱爐，助熔劑的侵蝕和裝爐物料的磨損是決定爐床壽命的重要因素。 爐 床 磚 的 厚 度 爐內(nèi)溫度()5005001000100012001200爐床磚塊數(shù)2456爐床磚厚度（mm）130260325390耐火磚耐火絕熱磚絕熱板槽鋼空氣流通路混凝土空氣冷卻爐床空氣冷卻爐床防止基礎(chǔ)混凝土過熱引防止基礎(chǔ)混凝土過熱引起損壞，同

10、時(shí)又可降低爐起損壞，同時(shí)又可降低爐床溫度，延長服務(wù)年限。床溫度，延長服務(wù)年限。增加一定的熱損失，但增加一定的熱損失，但由于它能延長爐床壽命，由于它能延長爐床壽命，因此在大型爐中普遍采用。因此在大型爐中普遍采用。 爐膛4爐子基礎(chǔ)爐子基礎(chǔ)承受全部爐體載荷的重要部位 混凝土基礎(chǔ)任何部分的溫度不能超過300，否則混凝土本身會(huì)失去機(jī)械強(qiáng)度。 應(yīng)避免將爐子部件和其他設(shè)備放在同一個(gè)整塊的基礎(chǔ)上，以防由于負(fù)荷不同而引起不均衡下沉，使基礎(chǔ)開裂或設(shè)備傾斜。 基礎(chǔ)底部的深度在寒冷地區(qū)應(yīng)深于冰凍線以下，以免由于氣溫變化使基礎(chǔ)破壞。 爐子基礎(chǔ)應(yīng)盡量建于地下水面以上，否則必須采取防水措施 爐門以及提升裝置1爐門爐門作用：

11、作用：保持爐溫，減少爐內(nèi)輻射和爐氣逸漏所造成的熱損失，避免因空氣的吸入而惡化爐內(nèi)氣氛。要求：要求：嚴(yán)密、輕便、耐用及隔熱。結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 側(cè)墻上的爐門常用鑄鐵制成，內(nèi)襯絕熱耐火磚，其形式側(cè)墻上的爐門常用鑄鐵制成，內(nèi)襯絕熱耐火磚，其形式按尺寸大小而定。按尺寸大小而定。 對(duì)一些高溫爐，爐門常設(shè)有水冷裝置。對(duì)一些高溫爐，爐門常設(shè)有水冷裝置。 爐門裝在爐門框上，爐門框再固定在爐子的金屬構(gòu)架上爐門裝在爐門框上，爐門框再固定在爐子的金屬構(gòu)架上。爐門在安裝時(shí)應(yīng)使其向門框傾斜。爐門在安裝時(shí)應(yīng)使其向門框傾斜10角，以便爐門靠角，以便爐門靠自重壓緊在爐門框上，以保證爐門的關(guān)閉嚴(yán)密性。自重壓緊在爐門框上，以保證爐門的

12、關(guān)閉嚴(yán)密性。爐門以及提升裝置2爐門提升裝置爐門提升裝置爐門的開閉常采用垂直升降，提升都借助于滑輪和滾子的作用，可用人工、電動(dòng)或氣動(dòng)等方式實(shí)現(xiàn)。當(dāng)爐門的重量不大時(shí)，可采用人工操作的扇形機(jī)構(gòu)提升。若爐門很重且啟閉次數(shù)頻繁時(shí)，可采用氣動(dòng)、電功或液壓提升機(jī)構(gòu)。爐門及其提升機(jī)構(gòu)應(yīng)固定在鋼架上，并使?fàn)t門和爐墻不發(fā)生碰撞。金屬構(gòu)架作用作用使?fàn)t墻堅(jiān)固并在工作情況下保持砌體形狀 (1)加固爐子砌體、承受爐子拱頂?shù)膫?cè)壓力或吊頂?shù)娜恐亓浚哑渥饔昧鹘o基礎(chǔ)。(2)構(gòu)架是爐子的骨架，在其上面安裝爐子的附屬設(shè)備。如爐門框、燃燒器及冷水管。(3)抵抗砌體的高溫膨脹，使?fàn)t子不發(fā)生變形。組成組成豎鋼架、水平梁及連接桿等組

13、成豎鋼架是金屬構(gòu)架的主體，它用地腳螺栓固定在混凝土基礎(chǔ)內(nèi)。為使其金屬構(gòu)架成為一個(gè)牢固的整體，豎鋼架彼此間必須用連接梁或拉桿連接起來，并將其固定。材料：材料： 豎鋼架多采用槽鋼，且成對(duì)地設(shè)置。 有些爐子也可采用廢鋼軌作為鋼架。連接梁多采用角鋼和槽鋼。 連接桿用圓鋼。 爐底空冷層的鋼梁則常用工字鋼和槽鋼。煙道、閘門和煙囪1 1排煙方式：排煙方式：上、下排煙兩種，與爐子的結(jié)構(gòu)形式、周圍環(huán)境條件有關(guān)。上排煙上排煙下排煙下排煙爐體結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，施工方便爐體結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，施工方便；能充分利用較高的煙氣溫度，在得能充分利用較高的煙氣溫度，在得到同樣的負(fù)壓條件下，煙囪高度可降到同樣的負(fù)壓條件下，煙囪高

14、度可降低。低。結(jié)構(gòu)比較龐大，要占據(jù)較大的地下深度結(jié)構(gòu)比較龐大，要占據(jù)較大的地下深度；布置煙道時(shí)可能受車間設(shè)備基礎(chǔ)及廠房布置煙道時(shí)可能受車間設(shè)備基礎(chǔ)及廠房柱基的限制；柱基的限制；煙氣被引入地下，不惡化車間衛(wèi)生條件煙氣被引入地下，不惡化車間衛(wèi)生條件及操作環(huán)境，不妨礙車間地上管線的布置及操作環(huán)境，不妨礙車間地上管線的布置并便于吊車的運(yùn)行。并便于吊車的運(yùn)行。當(dāng)廠房通風(fēng)條件好、爐子規(guī)模小，車間當(dāng)廠房通風(fēng)條件好、爐子規(guī)模小，車間內(nèi)爐子數(shù)量不多、對(duì)吊車運(yùn)行妨礙不大時(shí)內(nèi)爐子數(shù)量不多、對(duì)吊車運(yùn)行妨礙不大時(shí)；當(dāng)?shù)叵滤惠^高采用防水結(jié)構(gòu)有困難時(shí)當(dāng)?shù)叵滤惠^高采用防水結(jié)構(gòu)有困難時(shí)，均可用上排煙方式。，均可用上排煙方式

15、。多臺(tái)爐子組成一個(gè)排煙系統(tǒng)。多臺(tái)爐子組成一個(gè)排煙系統(tǒng)。布置緊湊，經(jīng)濟(jì)合理，但煙道系統(tǒng)布置緊湊，經(jīng)濟(jì)合理，但煙道系統(tǒng)不易嚴(yán)密，可能影響煙囪正常抽力。不易嚴(yán)密，可能影響煙囪正常抽力。當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，還需設(shè)計(jì)煙道當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，還需設(shè)計(jì)煙道防水措施。防水措施。煙道、閘門和煙囪2煙道煙道煙道是連接爐子與煙囪的煙氣通道。設(shè)計(jì)煙道時(shí)，應(yīng)正確選擇其截面尺寸和結(jié)構(gòu)形式，并使其具有良好的氣密性。下排煙爐子的煙道，大都布置在距地面300mm以下。煙道通常用磚砌筑，其底部采用混凝土基礎(chǔ)。為了不使混凝土溫度過高，上面可用硅藻土磚做絕熱層，最上面再砌半磚厚的粘土磚，外部用紅磚。煙道拱頂通常采用雙層的半圓拱頂。3閘門

16、閘門為了調(diào)節(jié)爐膛內(nèi)的壓力，在煙道上必須設(shè)置煙氣閘門。按爐子大小、用途差異，可采用不同形式的閘門或插板。一般煙氣溫度低于400600時(shí)，可用灰鑄鐵或鑄鋼件制成；當(dāng)溫度高于600700時(shí)，則必須用水冷閘門、襯磚閘門或耐熱合金鋼制的閘板。4煙囪煙囪煙囪是火焰爐常用的排煙裝置，其作用是在煙囪根部產(chǎn)生抽力(即形成負(fù)壓)，這是由于煙囪內(nèi)煙氣密度比外部空氣密度小，從而產(chǎn)生升力(即重力壓頭)，使煙氣能夠排出。 燃?xì)馊紵b置燃燒裝置是燃?xì)夤I(yè)爐上重要的裝置之一。根據(jù)爐子的結(jié)構(gòu)形式、工作特點(diǎn)及燃燒器的特性，正確設(shè)計(jì)、選擇及合理安裝使用燃燒裝置及其系統(tǒng)是非常重要的工作。爐用設(shè)備及其他附件 1測量儀器測量儀器測量燃?xì)饬髁?、壓力、溫度及空氣流量、壓力、溫度、燃?xì)獬煞帧煔獬煞?、爐內(nèi)