加热炉结构

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（1）工作过程：烧嘴和蓄热体是成对出现的， 当空气和煤气通过烧嘴时，被加热供燃烧所用， 另一侧的烧嘴则充当排烟的角色，同时蓄热体被 烟气加热。当到达换向时刻时，换向阀动作使系 统反向运行，加热好的蓄热体被用来预热空气和 煤气，冷却的蓄热体又被排出的高温烟气加热， 最后排出的烟气只有150～200℃，空气和煤气预 热温度800～1000 ℃左右。
加热炉多采用PLC系统实现对各点的温度、压 力、流量的调节控制。 PLC系统的功能： (1) PLC系统完成对生产过程中各种数据的采 集，输入/输出信号的变换、处理、显示、记录、 积累、运算、连锁报警等功能。 (2)操作人员能通过对流程画面、趋势记录、 报警等画面的观察，分析问题。可以在控制台上 对各个调节阀进行操作。
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5.装出料系统
推钢式加热炉一般有装钢辊道、上料台架， 出钢是斜坡直接滑下；步进式加热炉有装钢机、 出钢机，装、出钢机的水平运动由电动齿轮传动， 升降运动由液压驱动。
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步进梁的工作原理：
当钢坯放在固定梁上时，低于固定梁平面的 活动梁托起钢坯上升到高于固定梁平面，然后活 动梁与钢坯向前水平运动，到达水平运动距离后， 活动梁下降将钢坯放在固定梁上后继续下降到下 限位置，再作后退运动，回到起始位置，整个过 程为一个矩形轨迹。
（2）烟道：烟道是连接炉膛和烟囱的通道，要充 分考虑其断面尺寸和密封绝热问题。断面尺寸影 响烟气流动阻力损失，密封性影响排烟系统的吸 力和余热回收率。
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烟道布置时要尽量缩短长度和减少烟气流动 阻力损失，要与厂房柱基、设备基础和电缆等保 持一定的距离，以免它们受烟道温度的影响。为 了控制排烟量以调节炉膛压力，烟道上必须设置 烟道闸板。 （3）烟囱：烟囱是通常用的一种排烟装置。烟囱 结构有砖烟囱、钢筋混凝土烟囱和金属烟囱。绝 大多数的烟囱采用钢筋混凝土烟囱修建。
电
炉——以电为热源，可划分为电阻炉、感应炉、电
弧炉三类。
自热炉——炉料自身产生的热量维持炉子的正常工作
如氧气转炉等。
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一、加热炉的分类
1.连续式加热炉是多种多样的，大致可按下列特 征分类：
（1）按运料方式：推钢式炉、步进式炉、链式炉、 辊底式炉、环形炉等
（2）按供热制度：一段式、二段式、三段式、多 段式 （3）按预热情况：无预热、换热式、蓄热式
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软水进入除氧器及除氧水箱除氧，除氧后的 软水由电动给水泵（柴油给水泵）送入汽包；汽 包中的水通过电动循环泵（柴油循环泵）强制性 地依次流入下降管、分配水箱、水梁（活动梁、 固定梁、支撑管）、上升管，再回流入汽包进行 汽水分离，组成一个封闭系统。
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炉底水梁吸收了加热炉的热量后被封闭系统 中不断流动的热水带走，这样系统中带有一定压 力的热水带走了炉膛内炉底水梁的热量，冷却了 处于高温中的炉底水梁并使自身转变成汽水混合 物。系统产生的蒸汽可供外部用户使用，并不断 向系统中补充消耗掉的水。周而复始，这样一个 过程和系统即称为汽化冷却（系统）。
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6.余热回收系统
（1）换热器：换热器是余热回收装置的换热器按材质可分为金属换热器和陶瓷换热 器，金属换热器导热系数高、体积小、气密性好 等；陶瓷换热器可以承受很高的烟气温度，可将 空气预热到800～1000℃，且寿命长。
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（4）换向阀：换向可采用定时换向和定温换向,换向周 期30～60秒左右，由PLC系统进行控制。
五 通 换 向 阀 旋 转 换 向 阀
空气入口
直 通 四 通 阀
接烧嘴A 烟气出口 接烧嘴B
两 位 三 通 阀
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4.排烟系统
主要由烟道闸板，烟道、引风机和烟囱组成。 （1）排烟系统作用： ①克服烟道阻力，顺利地将烟气排空。②精确 控制炉膛压力。③采用热交换器，最大程度地回 收烟气热量。
冷却系统
燃烧系统
加热炉 排烟系统
装出料系统
余热回收系统 自动控制系统
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1.加热炉本体
主要由炉膛、炉子基础和钢结构等组成。
（1）炉膛一般是由炉墙、炉顶和炉底构成的 近乎六面体的空间。
炉墙：加热炉都采用直立的炉墙，用粘土砖 砌筑的炉墙，主墙厚度为1.5～2块砖厚（464～ 580mm)。用耐火浇注料砌筑的炉墙，主墙厚度一 般为250～300mm。其余部分为绝热耐火材料，构 成复合炉墙。为提高炉子强度和气密性，炉墙外 面包上4～10mm厚的钢板。
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（3）加热制度：通常用温度制度和供热制度 两种形式表示。温度制度：钢坯周围的温度随加 热时间的变化。供热制度：为保证温度制度，所 供给的热量随加热时间的变化。 加热制度从炉型分为：一段式、二段式、三 段式、多段式
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3、钢坯的加热缺陷：
（1）钢的氧化：
1）定义：钢坯在加热炉内加热时，钢坯表 面同炉气中的CO2、H2O、 O2、CO等发生反应，生 成氧化铁皮的过程叫钢的氧化。生成的氧化铁皮 即所说烧损，氧化铁皮结构示意图如下：
（2）加热炉余热回收的途径: ①利用排出炉外的烟气来预热空气和煤气， 提高炉子的热效率；②排出炉外的烟气来生产蒸 汽，以供生产和生活使用。
（3）利用烟气来预热空气和煤气的意义: ①可回收热量，节约燃料；②可提高燃烧温度， 有利于利用低热值燃料；③可改善燃烧过程，改 善燃烧效果。
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7.自动控制系统
加热炉结构
火焰炉 ——火焰或燃烧产物占据炉膛一部分空间，物 料占据另一部分空间。 竖 燃料炉 炉——炉身直立，大部分空间堆满块状物料，炉 气通过料层的孔隙向上流动。 流态化炉——炉内是细颗粒物料的流态化床，气体由下 部通 入。
工
业 炉
浴
炉 ——炉内盛液体介质（熔盐或熔融金属），工
件浸入此介质中进行加热。
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蜂窝状蓄热体与小球状蓄热体比较有如下优点:
1）蜂窝体换热面积大，传热能力强。同样换热能力 时，蜂窝状蓄热体的体积只需小球蓄热体1/3～1/4。
2）蜂窝体壁很薄，透热深度小，因而蓄热、放热速 度快，温度效率高，换向时间仅为60秒左右，有利于保证 钢坯均匀加热。 3）蜂窝体内气流通道规则，阻力损失仅为球状的 1/3～1/4，不易产生灰尘沉积堵塞。 4）因小球具有流动性，安装时较为困难，其次蓄热 式烧嘴采用小球方式，由于摆放不下更多的蓄热球，有蓄 热能力不足的现象，会造成炉子严重正压，加热炉升温困 难等问题。
（3）炉子钢结构一般是由钢柱、横梁、拉杆、 拱角梁等组成的钢架。
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2.冷却系统
加热炉炉底水梁的冷却方式分为水冷却和汽 化冷却。
（1）汽化冷却系统主要设备： ①汽包②除氧水箱③电动循环泵④柴油循环泵 ⑤电动给水泵⑥柴油给水泵⑦定期排污扩容⑧ 连续排污扩容器 （2）汽化冷却工艺原理： 加热炉汽化冷却是一个封闭系统。汽化冷却系 统由软水除氧给水系统、汽包、水梁冷却水回 路三部分组成。
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（2）主要设备：燃烧器、蓄热体、换向阀、控制系统
（3）蓄热体的选择：
1）形状要求：堆体积稳定性、清灰难易程度、加工难 易程度。 2）材质要求：耐高温、良好传热性能、抗热震性好、 强度高 。 3）尺寸要求：尺寸过大，会使蓄热室体积庞大，换 向时间长；尺寸过小，会使换向时间很短，电气和机械设 备都不能适应，换向的损失也随之增大。
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(3) 完成炉温、炉压的自动控制功能：炉温控 制采用以炉温为设定值、空气煤气自动配比调节 相结合的自动控制；炉压控制是系统监视两段炉 压、炉膛压力，采用单回路自动控制。
(4)完成换向功能：使加热炉每侧的空气烧嘴 共用几个换向阀进行换向；每侧的煤气烧嘴共用 几个换向阀进行换向。
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（4）按出料方式：端出料、侧出料
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2.推钢式加热炉：靠推钢机完成炉内运料任务的 连续加热炉。为了避免钢坯与炉底直接摩擦而损 坏炉底与金属表面，在炉底上装有金属滑轨或水 冷管滑道。具有结构简单、操作方便、运行可靠、 造价低廉等特点。 3.步进式加热炉：靠炉底步进梁的往复运动，把 钢坯从进料端送到出料端的连续加热炉。由于推 钢式加热炉的长度受到推钢比的限制，以及钢坯 种类和加热质量的要求，步进式加热炉才发展起 来的。
（1）加热温度：加热终了时钢坯出炉前的表 面温度。一般来说，加热温度越高，对热加工过 程越有利。因为钢坯温度较高时，塑性较好，加 工时的变形阻力小，能耗消耗量少。同时，轧机 可以增加压下量，提高轧制速度，提高产量，减 轻设备的磨损。但是加热温度受到钢坯过热、过 烧、氧化和脱碳的限制。因此，每一种钢坯的加 热温度都有一个上限，即最高加热温度。
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炉底：加热炉的炉底结构基本分为两种： ①固定式炉底—钢坯靠推钢机推动在炉底上运动 如推钢式加热炉。②移动式炉底—机械化的炉底 带动钢坯一起移动，如步进式加热炉。
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（2）炉子基础一方面要承受整个炉子的质量 不致下沉或倒塌；另一反面还要防止炉底受潮或 遭受地下水的侵袭，保证炉子正常工作。绝大多 数大中型炉子都采用钢筋混凝土修建。
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（3）汽化冷却的优点： 1）汽化冷却的耗水量比直接用水冷却少得多。 仅相当于水冷却的1／30左右。
2）用工业水冷却时，由冷却水带走的热量全 部损失，而汽化冷却所产生的蒸汽则可供生产使 用，可以用来发电。
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3）炉底水梁采用汽化冷却时，其表面温度比 采用水冷却时要高一些，可以减轻坯料加热时形 成的黑印、改善坯料加热温度的均匀性。 4）采用水冷却时，用工业水，其硬度较高 易结垢，传热效果变差，使炉底水梁发生过热或 烧坏。采用汽化冷却时，采用软水可以避免结垢， 从而可延长炉底水梁的寿命。
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(5)通过调整步进周期时间，可改变钢料在炉 内的周期时间，以适应不同钢种加热的需要。 (6)轧钢机有故障时，能将钢料从进料口退出， 防止钢料在炉内长期停留而造成氧化烧损和脱碳。 (7)加热时间容易控制，便于实现过程自动化， 适合于计算机操作。