热风炉常用的耐火材料、炉体结构及设计

    耐火材料的选择是以热风炉各部位的温度情况为依据而分类的的。根据热风炉不稳态的传热进而模拟计算结果，热风炉燃烧室及蓄热室上部温度较高区域通常采用硅砖，下部低温区根据温度分布情况一般通常采用低蠕变粘土砖和粘土砖，各段高度与格子砖材质相匹配。燃烧器内墙喉口部位温度冲击较强所以一般选用抗温度冲击能力较好的莫来石砖。热风管道内衬使用高铝砖即可，隔层一般使用轻质高铝砖和耐火喷涂料。
 

    1)炉壳

    热风炉炉壳材质选用 Q345C，由拱顶壳体、燃烧器壳体及直筒壳体3部分构成。直筒壳体部分与炉底采用圆弧连接，并用地脚螺栓固定在混凝土地基上。炉壳的主要直径变化要均匀平缓尽量减小应力集中。上部高温区炉壳内表面要涂抹具有耐酸耐热且防腐的涂料防止晶间应力腐蚀。

　　2)旋切式顶燃热风炉燃烧器

    燃烧器安装在燃烧室上部，由助燃空气入口及环道和空煤气喷口、煤气入口及环道、混合室及收缩口组成。混合室应设立在环道的中央区域，内侧设有喷口外侧留有入口和环道，混合室和燃烧室的交界处留有收缩口。煤气与空气进入燃烧器采用涡流喷射，煤气流与空气流在燃烧器内旋流从喉口喷出后进入燃烧室燃烧，实现高炉煤气在进入格子砖以前能够均匀完全的燃烧。另外，燃烧产物的旋转气流一定要在格子砖断面上均匀分布，气流分布的不均匀度要控制3%～5%范围内。

　　3)双锁扣拱顶

    为了提高稳定性，热风炉上部采用双锁扣拱顶。拱顶内衬直接支撑在热风炉炉壳上，与大墙砌体分开，两者之间设迷宫式滑移缝，消除了大墙不均匀膨胀对拱顶的影响。另外，该拱顶结构可使蓄热室断面上的气流分布更加均匀，是目前普遍采用的热风炉拱顶形式。为便于砖型设计施工，采用两圆拟合悬链线。在保证拱顶稳定的前提下，适当降低拱顶高度，从而降低了热风炉全高。

　　拱顶采用专有的组合砖整体砌筑技术，改善了拱顶砌体的受力状况。此外，在拱顶内衬中合理地设置膨胀缝和滑移缝，使砌体能更好地适应冷热交替的工作环境，结构更加稳定。

　　4)组合砖及高效格子砖

    在上部高温区砌体开孔部位均采用组合砖，以提高易破损部位的砌体结构稳定性和气密性。组合砖内外两环之间以及组合砖与热风管道砌体之间设置膨胀缝，使各层砌体间能自由膨胀、滑动。根据传热计算结果和蓄热面积的要求，蓄热室格子砖高度设计为26.04 m，上部高温区采用抗高温蠕变性能好的硅质格子砖，中部采用低蠕变粘土质格子砖，下部采用粘土质格子砖。

　　格子砖采用 19 孔格子砖，格孔直径Φ28 mm，加热面积，填充系数 0.615%，当量厚度 21.4 mm。

　　该格子砖活面积较小，单位加热面积较大。因此，在保持格子砖总重量相同的条件下，总的蓄热面积可增加15%左右。

　　格子砖砌筑采用交错码放形式，上下两层由凹凸槽固定，保证了蓄热体结构的稳定性。格子砖之间砖缝为8 mm，用发泡苯乙烯板填充，格子砖与炉墙之间留有10～20 mm的缝隙，保证了蓄热体相对于炉墙的独立性，有利于各部位耐火材料砌体受热膨胀。
 

    为了使热风管道系统更加合理，在热风支管两侧的主管上各安装1个轴向补偿器，并在管道砌砖时分段留有S形膨胀缝。由于热风出口位置较高，在围管与热风出口之间的主管道间设计垂直联络管，并在联络管两侧的热风主管上分别设置连接一体的大拉杆。热风围管吊挂在炉体框架上，并用拉杆固定，在两段主管道的端部各设置1个补偿器，以吸收拉杆受热后的膨胀量。为了克服烧炉后炉壳的上涨和炉身圆周方向的膨胀对热风支管的破坏，在每个支管上设置复式补偿器，并在热风阀和补偿器之间设置弹簧支座。冷风管、煤气管、助燃空气管和烟道管按不同的标高布置在热风主管同侧。各管道根据介质温度和管道走向设置不同形式的补偿器，各种阀门均布置在管道与热风炉之间，便于操作。

　　采用地上烟道，烟道管内喷涂耐热喷涂料，其他管道用硅酸铝纤维毡进行外部保温。
 

    1)炉箅子及支柱

    与19孔格子砖相匹配，设计采用新型梅花孔形炉箅子，使烟气和冷风气流分布更加均匀。根据热风炉控制废气温度要求，设计最高使用温度≤450 ℃。炉箅子及支柱采用横梁式结构，材质选用耐热铸铁，可满足高温工作条件下结构稳定。

　　2)主要阀门

    热风阀、倒流休风阀为阀座阀板带高温耐热涂料的新型水冷闸板阀，采用纯水密闭循环冷却。其他阀门主要采用竖式闸阀和蝶阀。各主要阀门采用液压驱动，系统内设有液压站和润滑站。冷风放风阀安装在鼓风机与热风炉之间的冷风总管上，配有消音器。

　　3)煤气、助燃空气双预热系统

    为了实现热风炉在单烧高炉煤气的情况下送风温度达到1250 ℃的目标，需要将助燃空气和煤气进行预热。目前国内常用的方法主要有换热器法和附加加热炉法。附加加热炉预热温度高，但系统复杂、设备多、投资高、操作维护量大。换热器法流程简单，不需耗费额外能源，运行费用低。因此，设计采用板式换热器。
 

5、热风炉操作和控制系统
热风炉操作和控制系统热风炉操作采用2烧1送工作制度。操作系统分全自动、半自动两种方式，为方便设备检修和开、停炉控制，另设有手动操作和事故操作（机旁操作）等方式。热风炉系统采用PLC控制，设置自动换炉和自动燃烧系统。该控制系统可以缩短送风时间和实现燃烧最优化，从而提高热风温度。