蓄热式加热炉(教学参考)

蓄热式加热炉

一、蓄热式加热炉的分类和特点：

1、分类

蓄热式加热炉按预热介质种类分为如下两种方式：同时预热空气和煤气式和空气单预热方式。

按结构型式来分，则蓄热式加热炉分为烧嘴式和通道式。其中烧嘴式又分为全分散换向和群组换向两种；通道式也可分为单通道和双通道两种方式。

按运料方式来分，蓄热式加热炉分为推钢式和步进式。

全分散换向烧嘴式蓄热式加热炉能够实现单个烧嘴自动控制，与常规加热炉操作类似，能够满足各钢种对炉温的不同要求，实现炉温的灵活控制；群组换向蓄热式加热炉一般将某一段的烧嘴作为一个整体进行集中控制，这种控制方式能够实现各段炉温的灵活控制，也能满足大多数钢种对炉温的不同要求；通道式蓄热式加热炉一般是全通道整体控制，不能实现炉温的灵活调整，只能满足少数钢种（如普碳钢）的加热要求，而不能满足大多数钢种（如合金钢）加热的需求。

2、蓄热式加热炉的优点

蓄热式加热炉有如下优点：

①能将空气、煤气预热到800~1000℃的高温，有利于低热值燃料的利用；

②充分利用烟气余热，节约燃料；

③排烟温度低，氮氧化物含量少，环境污染少；

④每对烧嘴交替燃烧，炉内温度均匀，可提高钢坯加热质量。

二、蓄热式加热炉燃烧系统简介

1、蓄热式加热炉的蓄热体

蓄热式加热炉的蓄热体有两种型式，一种是陶瓷小球，另一种是陶瓷蜂窝体。蜂窝体单位体积的换热面积大，在相同条件下，蜂窝体的传热能力是陶瓷小球的4～5倍。同样换热能力时，蜂窝状蓄热体的体积只需陶瓷小球蓄热体1/3～1/4。采用蜂窝体的烧嘴结构紧凑轻巧。

蜂窝体体内气流通道是直通道，而陶瓷小球蓄热体的通道是迷宫式的，因此蜂窝体的阻力较小，陶瓷小球蓄热体阻力较大，前者仅为后者的1/3左右。

蜂窝体壁薄，仅为0.5～1.2mm，透热深度小，蓄热放热速度快，换向时间仅需40～80秒，换向时间短，被预热介质的平均温度高，热回收效率高。由于换向时间短，因此换热

周期内的炉温波动小，有利于炉温和钢坯加热温度的控制。

蜂窝体内部是直通道，在高速气流的正吹反吹的频繁作用下，通道不容易积灰和堵塞。

2、蓄热式加热炉换向装置

蓄热式加热炉的换向装置有三通换向阀和四通换向阀两种。两种中又细分为小型和大型。小型换向阀一般用在全分散蓄热式烧嘴加热炉上，通常采用小型三通换向阀；大型换向阀一般用在群组控制和通道式蓄热式加热炉上。小型三通换向阀采用立式双列布置，共三通道，由气压驱动（见下图）。

上部两通道，一为空气（或煤气）入口，另一通道为烟气出口，下部通道接烧嘴蓄热室。阀瓣与阀座采用平面密封，阀瓣上镶有耐温耐腐蚀特种密封材料，具有一定密封补偿性能，阀瓣与驱动杆采用柔性连接，因此密封可靠。两阀瓣通过两气缸分别驱动动作，并分别由两只电磁阀进行控制。阀瓣动作分别由两只位置检测开关进行检测，开关为磁性开关，直接装在汽缸上面。阀正常工作时，一个阀瓣打开，另一个关闭。换向指令发出后，处于开启的阀瓣首先关闭，到位后，由其下面的检测开关发出信号，给原关闭的阀瓣指令，使其动作并打开，到位后给出一到位信号，至此换向动作完成。四个检测开关任何一个在换向动作指令给出后3～5秒还不能给出到位信号时，系统发出报警，表示有故障，应及时排除

。换向阀何时换向由整个燃烧系统要求决定，可通过时间控制，也可通过温度进行控制。

在阀体下部设有安装热电阻的孔，可直接安装一个测温热电阻，随时检测阀的温度。一旦发生超温情况，两电磁铁同时失电，两阀瓣均处于关闭状态，能有效地对整个换向阀起到保护作用。

三、蓄热式加热炉排烟系统

由于煤气属于易燃易爆气体，为防止发生煤气爆炸事故，煤气和空气在管道内不能混合在一起输送，也不能在换向阀中交叉输送，必须分开，因此蓄热式加热炉设有空气换向阀和煤气换向阀。助燃空气通过空气换向阀的一个通道供入炉内，一定时间后炉内的烟气通过此换向阀的另一个通道排出炉外（我们把它叫空废）；煤气通过煤气换向阀的一个通道供入炉内，一定时间后炉内的烟气通过此换向阀的另一个通道排出炉外（我们把它叫煤废），因此蓄热式加热炉通常都有两个烟囱（空气换向排烟和煤气换向排烟）。

四、烧嘴式蓄热式加热炉

1、烧嘴式蓄热式加热炉燃烧装置

此类加热炉采用全分散换向或群组换向蓄热式烧嘴供热。分散换向的炉子每组烧嘴由两个煤气烧嘴和两个空气烧嘴构成，每对烧嘴由炉子两侧各一组烧嘴组成。每对烧嘴共有两个空气三通换向阀和两个煤气三通换向阀。当一侧的一组烧嘴燃烧时，另一侧的一组烧嘴排烟蓄热；一定时间后，换向指令发出时，通过换向阀动作，燃烧侧的烧嘴排烟蓄热，而原来蓄热排烟的一组烧嘴转为燃烧，如此周而复始，循环往复。

蓄热式加热炉燃烧系统的烧嘴一般布置在加热炉的两侧，很少布置在炉顶。如图一所示，炉子同一侧上加热和下加热通入同类型气体（空气或煤气）的两个烧嘴共同使用一个换向阀，故蓄热式加热炉有煤气换向阀和空气换向阀之称。炉子两侧一条直线上对应位置的两个空气或煤气换向阀组成一个换向单元。炉子同侧相邻位置的一个煤气换向阀和一个空气换向阀控制的烧嘴（共四个烧嘴），我们将其称之为一组烧嘴；炉子两侧相邻位置的空气和煤气两个换向单元（共八个烧嘴也就是两组烧嘴）组成一对烧嘴，如图一所示。

图中，换向阀1和换向阀2组成一个换向单元；上加热烧嘴1和下加热烧嘴1（分煤气烟气侧阀门 图一 蓄热式加热炉换向单元示意图 烟气支管 换向阀2 换向阀1 炉 膛

上加热烧嘴1 上加热烧嘴2 下加热烧嘴2 下加热烧嘴1 煤气（或空气）支管

煤气（或空气）侧阀门

和空气烧嘴）共4个烧嘴形成一组烧嘴，上加热烧嘴2和下加热烧嘴2共4个烧嘴形成另一组烧嘴；通煤气与通空气的烧嘴1和烧嘴2共8个烧嘴组成一对烧嘴。

图一中，当换向阀1煤气（或空气）侧(连接煤气或空气管道的一侧，下同)阀门打开，而烟气侧（连接排烟管道的一侧，下同）阀门关闭时，管道中的煤气（或空气）通过上、下加热烧嘴1通入炉膛进行燃烧；此时，换向阀2的烟气侧阀门打开，进行排烟，而煤气（或空气）侧的阀门关闭。当达到设定的换向时间后，换向阀1的煤气（或空气）侧阀门关闭，随后其烟气侧阀门打开开始进行排烟；与此同时，换向阀2的烟气侧阀门关闭，随后其煤气（或空气）侧阀门打开，将管道中的煤气（或空气）通过上、下加热烧嘴2供入炉内进行燃烧。

依此原理，在实际操作蓄热式加热炉的过程中，必须考虑诸如a、空煤气配比；b、烟气调节阀（相当于烟道闸板）的调节（即引风机的进气阀开口度调节）；c、换向时间；d、空煤气流量的调节；e、蓄热体的使用寿命；f、钢坯氧化烧损等方面的问题对操作带来的影响。

群组换向的炉子一般由较大型的换向阀控制多对烧嘴，通常为加热炉的某一段的烧嘴，这样同一段的空煤气烧嘴可同时实现换向和排烟，其燃烧控制方式与上述相同。

2、烧嘴式蓄热式加热炉燃烧装置结构

烧嘴式蓄热式加热炉燃烧装置由如下部分组成：烧嘴砖、刚玉挡砖、蓄热蜂窝体、堇青石挡砖、炉外钢板防护套、蓄热体更换用法兰、空煤气管道。

烧嘴砖是由较高级耐火材料做成的空腔，在其里面摆放刚玉挡砖、蓄热蜂窝体；刚玉挡砖的作用是防止蜂窝体向炉内倾倒；炉外钢板护套用以保护伸出炉墙外的烧嘴砖，护套与炉皮钢板连接；为了实现在线更换蜂窝体，将护套的最外端做成法兰连接方式，当蜂窝体出现损坏时，拆开法兰钢板，将损坏的蜂窝体用工具掏出，将新蜂窝体替换进去。其断面简图如下：