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关于热风炉炉体结构的介绍

点击次数:更新时间:2016-11-25 08:11:26【打印】【关闭】

热风炉炉体,热风炉结构

 热风炉炉体结构由炉基、炉壳、大墙、拱顶、燃烧室、蓄热室、隔墙、支柱和炉箅子组成,这些都是热风炉炉体结构的重要组成部分。下面我们来一一介绍一下这些结构,让大家对热风炉有进一步的了解。
  1、炉基
  热风炉是由钢结构和大量的耐火砌体及附属设备组成的,具有较大的荷重。这就要求必须有相应的基础,即炉基。
  热风炉的炉基不仅要承载热风炉本体的重量,还要承载其附属设备及相应构筑物的重量;这些荷重将随高炉炉容的扩大和风温的提高而增加,故要求地基耐热压力不小于0.2~0.25 MVa。土壤承载力不足时,应打桩加固。
  基础不能发生不均匀下沉和过分沉降,为此热风炉的炉基有两种形式:一是将一组热风炉建筑在同一个混凝土的基础上,即将同一座高炉的热风炉组基础做成一个整体,高出地面200~400mm,以防水浸。基础为钢筋混凝土结构,可由Q235F或20MnSi钢筋和325号水泥浇筑而成;是每座热风炉建有各自独立的基础。近年来,有的把块体基础改成壳体结构即空心基础,效果很好。
  总之,热风炉的炉基必须能承受全部荷重,并保持热风炉稳定。
  2、炉壳
  炉壳的作用为:
  1)承受砖衬的热膨胀力;
  2)承受炉内气体的压力;
  3)确保密封。炉壳下部是圆柱体,顶部为半球体;现代高温热风炉炉壳,是由8~20mm厚度不等的钢板,与炉底一起焊成一个不漏气的整体,内衬为耐火砖砌体,并用地脚螺丝将炉壳固定在炉基上。
  随着高炉大型化,风压愈来愈高,热风炉成为名副其实的“受压容器”。因此对炉壳材质的选择和焊接工艺的要求越来越高,有向厚炉壳发展的趋势。
  热风炉是受热设备,炉壳、耐火砌体的膨胀,会使热风炉底封板受到很大的拉力;为此要求:
  1)底封板向上抬起,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。
  2)还可以把地角螺栓改成锚固板,并在底封板上灌上混凝土,将炉壳固定使其不变形。
  3)将平底封板加工成碟形板,使热风炉成为一个受内压的气罐,减弱操作应力的影响。
  目前采用了圆弧形炉底板,从根本上解决了底板被拉变形而导致焊缝开裂,避免了漏风的弊病。

  3、大墙
  大墙即热风炉炉体外围的炉墙,由耐热层、绝热层、隔热层组成。耐热层由345 rnrn厚的耐火砖砌成,砖缝应小于2 mm;大墙与炉壳之间是绝热层,65 rnm厚,用硅藻土耐火砖砌筑;在绝热层和大墙之间是隔热层,60~145mm厚,用干水渣料填充。在上部高温区耐火砖外增加一层厚度为113mm或230 mm的轻质粘土砖,以加强绝热,减少热损失。
  现代大型热风炉炉墙为独立结构,可以自由膨胀,在稳定状态下,炉墙仅成为保护炉壳和减少热损失的保护性砌体。
  4、拱顶
  拱顶是连接蓄热室和燃烧室的空间,长期在高温状态下工作,除选用优质耐火材料砌筑外,还必须在高温气流作用下保持砌体结构的稳定性,满足燃烧时高温烟气流在蓄热室横断面上均匀分布,还要求砌体品质好,隔热性能好,施工方便。
  目前国内外热风炉拱顶的形式多种多样。内燃式热风炉拱顶有半球形、锥形、抛物线形和悬链线形。一般为半球形,改造内燃式热风炉的拱顶一般为锥形拱顶、悬链线形蘑菇顶。传统内燃式热风炉拱顶底部第一层砖为拱脚砖,拱顶荷重通过拱脚正压在大墙上,它可使炉壳免受侧向推力作用,以保持结构的稳定性。随着高风温热风炉的发展,为了改善热风炉上部与拱顶的绝热,鉴于拱顶压在大墙上,大墙受热膨胀受压,易于损坏,故将拱顶与大墙分开,由环形梁支撑,由此扩大了炉壳直径,形成了蘑菇形拱顶,俗称“大帽子”。
  对内燃式热风炉拱顶的受力分析后得知,半球形拱顶的稳定性最差,而采用抛物线形拱顶和悬链线形拱顶较合理,悬链线形拱顶的气流分布也较均匀。
  拱顶内衬的耐火材质,决定了炉顶温度的水平。拱顶为高铝砖,在拱顶砖的上面有一层硅藻土砖为绝热层;拱顶是温度最高区域,为了减小热损失,可在硅藻土砖与高铝砖之间加砌一层轻质粘土砖或轻质高铝砖以加强绝热;砌体和炉壳之间,通常留有300~500mm的膨胀缝,但外燃式和改造后的内燃式热风炉由于拱顶坐落在箱梁上,热风炉不留膨胀缝,只设40~50mm的陶瓷纤维绝热层。
  外燃式热风炉的顶部的连接方式有四种。如图。
  地得式热风炉是将两个不等径的,近四分之一球顶直接相连,中间则为半截圆锥体,它是有倾斜通道的扩散形共用拱顶,如本钢5号高炉热风炉。
  科珀式热风炉的燃烧室和蓄热室均保持各自半径的半球形拱顶,两个球顶之间由配有膨胀补偿器的连接管连接。
  马琴式热风炉的蓄热室顶部有锥形缩口,拱顶由两个半径相同的四分之一球顶和一个平底半圆柱体连接管组合而成,如鞍钢6号高炉热风炉。
  新日铁式热风炉是综合了科珀式和马琴式的优点而出现的,其蓄热室顶部具有锥形缩口,拱顶由两个半径相同的二分之一球顶和一个圆柱体连接管组成,连接管上设有膨胀补偿器,如宝钢的两座高炉的热风炉。
  5、燃烧室
  煤气燃烧的空间称燃烧室,又称火井。
  内燃式热风炉的燃烧室位于炉内一侧,其断面形状有圆形、眼睛形和苹果形(复合形)三种,如图所示。
  圆形隔墙为独立结构,较稳定,煤气燃烧较好,但占地面积大,且蓄热室死角较大。目前除外燃式外,新建内燃式热风炉不再采用。
  眼睛形占地面积小,相对蓄热室面积较大,烟气流经蓄热室分布较均匀,但燃烧室当量直径小,烟气流阻力大,对燃烧不利,且隔墙与大墙咬砌,此处易开裂,故多用于小高炉。大多数厂热风炉大修之后已淘汰了这种结构。
  苹果形或称复合形,兼有上述两种优点,设计上采用较多,但砌筑复杂,多用在大中型高炉。
  燃烧室所需横断面积、空间大小与燃烧器形式有关。如使用煤气与空气边混合边燃烧的金属套筒式燃烧器,就要求有较大的燃烧空间。以保证烟气在燃烧室和蓄热室有合适的流速,否则将降低热效率,或引起燃烧振动,损坏隔墙。反之,用短焰或无焰型的陶瓷燃烧器,则可减少燃烧空间。
  圆形或复合形燃烧室与大墙间留有10 mm的缝隙,填充以粘土泥料或草袋。燃烧室两侧死角墙的夹角部分填充粘土泥料;为防止死角墙倒塌,燃烧室砌墙时每隔1.5~2m可各探出一块带砖,咬住死角墙。砌眼睛形燃烧室时,燃烧室的内墙连接处应分层咬砌。
  外燃式热风炉的燃烧室位于蓄热室之外,其断面形状为圆形。两室顶部以一定的方式连接。
  顶燃式热风炉在拱顶燃烧,不设专门的燃烧室。
  6、蓄热室
  蓄热室是进行热交换的主要场所,是砌满格子砖的格子房,砖的表面就是蓄热室的加热面,格子砖块就是储藏热量的介质,所以蓄热室的工作既要求传热快又要求蓄热多,还要具有尽可能高的温度水平。
  蓄热室的蓄热能力、风温水平和传热效率取决于格孔大小、形状、砌砖数量和材质等。对格子砖砖型的要求是:
  单位体积格子砖具有最大的受热面积;有和受热面积相适应的砖量来蓄热,保证在一定的送风周期内,不致引起过大的风温波动;为提高对流传热速度,应尽可能地引起气流扰动,保持较高流速;有足够的建筑稳定性;便于加工制造、砌筑及维护,且成本低。
  格子砖型有板状和整体穿孔两种。其格孔形状有圆形、三角形、方形、矩形和六角形。格子砖表面也有平板状或波浪状。通常蓄热时用不同孔形的格子砖砌成若干段。现代高温热风炉尺寸加大,板状砖逐渐被整体穿孔砖所代替。
  矩形格孔在蓄热能力及热交换性能方面,优于其他孔型;圆形格孔的格子砖有强度高的优点,结构上的稳定性好,目前已被广泛采用。
  7、隔墙
  内燃式热风炉的燃烧室与蓄热室之间的墙就是隔墙。一般厚度为575mm,由内、外两环砖组成,内环厚230 rnrn,外环厚345mm。两层砌砖之间不咬缝,以免受热不均造成破坏,也便于检修时更换。隔墙与拱顶要留有200~250 mm的膨胀缝,为了使气流分布均匀,隔墙要比蓄热室格子砖高出400~700mm。
  传统内燃式热风炉的隔墙易烧穿、短路。在改造内燃式热风炉上,为了减少隔墙两侧温差大的问题,在绝热层靠蓄热室侧,加了大半圆周合金钢板,厚度为4mm,材质为不锈钢1Crl8Ni9Ti,高7 m;下面5 m为普通钢板,共12 m;其目的是为了防止短路,加强密封,使用效果较好。
  外燃式热风炉和顶燃式热风炉取消了隔墙。
  8、炉算子和支柱
  热风炉是通过炉算子支撑在支柱上,并将荷载传给炉基。当废气温度不超过350℃,短期不超过400℃时,炉箅子和支柱可用普通铸铁制作;当废气温度较高时,材质可考虑用耐热铸铁,或高硅耐热球墨铸铁。
  支柱和炉箅子结构应与格孔相适应,故支柱做成空心的,以防堵塞格孔;支柱高度要满足安装烟道和冷风管道的净空需要,并保证气流通畅;炉箅子的块数与支柱数目相同;炉箅子的最大外形尺寸,应使其能够从烟道口进出自如,其结构如图所示。
  9、烟囱
  烟囱是用来排放热风炉高温废气的设备之一。
  目前排烟方法有两种:一种是用引风机或喷射器强制排烟;另一种是用烟囱自然排烟。烟囱排烟的优点是:工作可靠,不易发生故障;不消耗动力;能把烟气送到高空,减轻对周围空气的污染;不需要经常检修。目前热风炉均用烟囱排烟,只有当排烟系统阻力过大,或废气温度较低时,才用引风机强制排烟,而且多与烟囱同时使用。
  10、人孔
  人孔为检查、清灰、修理而设。对于大中型高炉热风炉,在拱顶部分蓄热室上方设两个人孔,布置呈120o角,以供检查格子砖、格孔。在蓄热室下方也设有两个人孔,用于清灰工作。燃烧室下部设有一个人孔,便于清理燃烧室。

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