外燃式热风炉设计及CAD

目录
1 热风炉本体结构设计 (1)
1.1 热风炉的概述 (1)
1.2炉基的设计和选择 (3)
1.3炉壳的设计 (4)
1.4炉墙的设计 (4)
1.5拱顶的设计 (5)
1.6蓄热室的设计 (6)
1.7燃烧室的设计 (7)
1.8炉箅子与支柱的设计 (8)
2 燃烧器选择与设计 (9)
2.1金属燃烧器 (9)
2.2陶瓷燃烧器 (9)
3 格子砖的选择 (13)
4 管道与阀门的选择设计 (18)
4.1管道 (18)
4.2.阀门 (19)
5 热风炉用耐火材料 (21)
5.1 硅砖 (21)
5.2 高铝砖 (21)
5.3 粘土砖 (21)
5.4 隔热砖 (21)
5.5 不定形材料 (21)
6 热风炉的热工计算 (27)
6.1 燃烧计算 (27)
6.2 简易计算 (32)
6.3砖量计算 (35)
7 参考文献 (37)
1 热风炉本体结构设计
1.1 热风炉的概述
（1）热风炉的原理是借助煤气燃烧将热风炉格子砖烧热，然后再将冷风通入格子砖。

冷风被加热并通过热风管道送到高炉。

目前蓄热室热风炉有三种基本形式，即内燃式，外燃式，顶燃式热风炉。

（2）传统内燃式热风炉如下图所示，它包括蓄热室和燃烧室两大部分，并由炉基，炉底，炉衬，炉箅子，支柱等构成。

热风炉的有效尺寸决定于高炉的有效容积，冶炼强度要求的风温。

图1-1 传统式热风炉
我国设计的尺寸参考表1-1。

表1-1 我国设计的尺寸参考下表：
100 250 620 1036 1200 1513 1800 2050 2516 4063 V
有效
D上4346 5400 7300 8000 8500 9000 9330 99600 9000 10100 下5200 6780 9000 9500
H D 4.80 5.57 4.80 4.70 4.95 4.93 4.93 5.70 5.57 5.35
我所设计的热风炉是外燃式热风炉
（3）外燃式热风炉是内燃式热风炉的进化和发展，他是燃烧室和蓄热室分别在两个圆柱形壳体内，两个室的顶部以一定方式连接起来。

根据连接的方式不同形成了四种主要的结构形式，即地得式，拷贝式，马琴式和新日铁式，如下图所示：
地得式外燃式热风炉拱顶由1/4小球拱和1/4的大球拱将燃烧室和蓄热室连成一体，如本钢的5号高炉；拷贝式外燃式热风炉两室的半球拱顶又配有膨胀圈的连接管连接；马琴式蓄热室的定不是有锥形缩口，拱顶是由两个半径相同的1/4球顶和一个平地半圆柱连接管组成，如鞍钢10503
m高炉；新日铁式热风炉的蓄热室拱顶有锥形缩口，拱顶由两个半径相同的半球形顶和一个圆柱形管组成，连接管上设有膨胀补缩器，m高炉和宝钢的所有高炉。

如马钢的36003
根据一序列的参考材料我选择设计新日铁式外燃式热风炉
新日铁是外燃式热风炉的特点：蓄热室拱顶有锥形缩口，拱顶由两个半径相同的半球形顶和一个圆柱形管组成，连接管上设有膨胀补缩器。

为了使热风和混入的冷风混合均匀，在每一个热风炉燃烧室热风口处设有一个混风室，在混风室和燃烧室之间的连接管上亦设有通用型伸缩管，以吸收两者的不均匀膨胀和连接管的轴向膨胀。

我国目前使用的外燃式热风炉（地得式，马琴式，新日铁式）数量已达40多座，其中使用最多，应用效果最好的为新日铁式外燃式热风炉。

设计的过程中可参考太钢43503m 高炉热风炉的设计，其设计参数参照表1-2[6]。

表1-2 太钢4350m 3高炉设计参数：
项目 燃烧室炉壳径mm 燃烧室炉壳外mm 拱顶温
度℃ 格子砖 高度
mm
送风风 温度℃ 格子砖 类型 单位炉容加面积 m 2/m 3 燃料组 成 每座热风炉热面 积m 2 参数 10000 6100 1450 35010 1250 七孔高效 74.4 高炉煤气，炉煤气
80910
新日铁式热风炉炉型结构如下图：
图1-3[9]新日铁式热风炉
1.2炉基的设计和选择
由于整个热风炉重量很大又经常震动，且荷重将随高炉容积的扩大和风温的提高而增加，故对炉基压球很严格。

地基的耐压力不小于2.0~2.5kg/cm 2,为了防止热风炉产
生不均匀下沉而使冠达变形或撕裂，将全部热风炉基础做成一个整体，高出地面200～
A F或16Mn钢筋和325号水泥浇灌成钢筋混泥土结构。

土400mm，以防水浸基础由
3
壤承载力不足时，需打桩加固。

生产实践表明，不均匀下沉未超过允许值时，可将热风炉基础又做成单体分离形式，如武钢、鞍钢两座大型高炉，克节省大量钢材。

1.3炉壳的设计
热风炉的炉壳由8～20mm厚的钢板焊成。

对一般部位可取：δ=1.4D（mm）。

开孔多的部位可取：δ=1.7D（mm）, δ为钢板厚度（mm），D为炉壳内径（m），钢板厚度主要根据炉壳直径、内压、外壳温度、外部负荷而定。

炉壳下部是圆柱体，顶部为半球体。

为确保密封炉壳连同封板焊成一个不漏气的整体。

由于炉内风压较高，加上炉壳耐火砖的膨胀，使热风炉底部承受到很大的压力，为防止底板向上抬起，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，也可以把地脚螺栓改成锚固板，并在底封板上灌上混泥土。

将炉壳固定使其不变形，或把平底封板加工成蝶形底，使热风炉成为一个手内压的气罐，减弱操作应力的影响。

在施工过程中对焊接必须进行X光探伤检验，要求炉壳椭圆度不大于直径的千分之二，整个中心线的倾斜（炉顶中心与炉底中心差）不大于30mm。

为了保证炉壳和炉内砌砖的密封性，在砌砖前后要试漏、试压，检查砌砖前试验压力为0.3~1.5kg/2
cm,砌砖后工作压力的1.5倍试压，每小时压力降<=1.5%.蓄热室、燃烧室的拱顶和连接管处采用（韧性耐龟裂钢板）含锰、铝的镇静钢。

高温区炉壳外侧用0.5mm铝板包覆，铝板与炉壳间填充后3mm保温毡，使炉壳温度控制在150~250℃，防止内表面结露，也防止突然降温（暴雨）使炉壳急冷而产生应力。

炉壳内表面涂硅氨基甲酸乙醋树脂保护层，NO与炉壳接触。

防止
X
1.4炉墙的设计
炉墙一般由耐火层、绝热层和隔热层组成。

作用是保护炉壳和减少热损失。

各层厚度应根据炉壳温度和所用耐火材料的界面温度确定。

如图1-4所示。

因炉墙温度自上而下逐渐升高、所以不同高度耐火层和绝热层厚度不同。

一般下部区域温度低、荷重大，宜选用较厚耐火砖，减薄的绝热层，所留膨胀缝可小。

上部高温区，荷重小，但为了减少热损失，应增加绝热层的厚度，耐火层可较薄。

炉墙通常由345mm耐火砖砌筑，一般风温水平的热风炉和炉壳接触的是65mm后的硅藻土砖绝热层，绝热层和耐火砖之间是60~145mm后的干水渣填料层，用以缓冲
膨胀。

两层绝热砖之间填以50~90mm后的干水渣或硅藻土或石粉。

隔墙上部由于燃烧室位置在热风炉内的一侧，靠格子砖的隔墙为两面加热，而靠热风炉大墙一侧的隔墙为一面加热。

因此，前者的温度比后者高，产生的高温蠕变大，而耐火材料不适应高温时，就使燃烧室向格子砖方向倾斜，并进而使上部格砖严重错孔。

图1-4炉墙的组成
我所设计的新日铁式外燃式热风炉燃烧室与蓄热室的炉墙是分开设计的，蓄热室根据内燃式的蓄热室炉墙要求来设计，燃烧室炉墙按燃烧室的要求来设计（上面讲述了设计方法）。

1.5拱顶的设计
拱顶是连接燃烧室和蓄热室的砌筑结构，它长期处于高温状态工作，应选用优质的内火材料，并保证砌体结构的稳定性，燃烧时高温烟气流均匀地进入蓄热室。

外燃式热风炉拱顶有半球形，锥型，1/4球形等等，目前国内外燃式热风炉一般多采用新日铁式的半球形。

拱顶所有的砖衬有设置在炉壳上得三层转托支撑，与大墙砌体脱离开，成为一个独立结构，以保持结构稳定性。

新日铁式热风炉的拱顶对称，尺寸小，拱顶，大墙，缩口相对独立，可以自由涨落，结构稳定性好，气流分布好。

外燃式拱顶结构如图1-5
在拱顶内衬的内火砖材质，决定拱顶温度水平。

如表1-3所示，为了减少结构质量和提高拱顶的稳定性，应尽量缩小拱顶的直径，并适当减薄砌体的厚度。

拱顶砌体厚度减薄后，其内外温度差降低，热应力减少，可相当延长拱顶寿命。

中型热风炉砖厚以300~500mm为宜，大型高炉热风炉砖厚以350~400mm为宜。

但是砖型过多制造麻烦，过少则施工困难。

国内部颁标准以有了3组9种拱顶定型砖适用于砌筑内部半径为2100~3900mm的半球形拱顶。

拱顶的下部第一层砖为拱脚砖。

常用钢圈加固，使炉壳少受水平力作用。

在拱顶的正中为特制的炉顶盖砖，上有安装测拱顶温度的电热偶孔。

为了提高热效率，减少热损失好保护炉壳，拱顶的隔热是十分重要的。

高风温热风炉拱顶隔热砖的厚度为400~500mm,一般由2~3层隔热砖组成。

表1-3 热风炉拱顶耐火衬材质与炉顶温度的关系
材质粘土砖高铝砖硅砖
标号RN-38 RL-48 L2-65 DG-95
炉顶温度1250 1350 1450 1550
1.6蓄热室的设计
蓄热室是热风炉进行热交换的主体，它由格子砖砌筑而成。

砖的表面就是蓄热室的加热面，格子砖块作为贮热介质，所以蓄热室的工作既要传热快又要贮热多，而且
要有尽可能高的温度。

格子砖的特性对热风炉的蓄热能力，换热能力以及热效率有直接影响。

蓄热室断面积，一般是从选定的热风炉蓄热室直径扣除燃烧室断面积而得到的，它应该用填满格子砖的通道面积中的气流速度来核算。

为了保证传热速度，要求气流在紊流状态流动，即雷诺数大于2300。

由于气体在高温下粘度增大，而且格孔小不易引起紊流，故现代高风温热风炉要求有较高的流速以满足传热的要求，在生产中常有这样的情况，蓄热面积不少，顶温很高，但风温上不去，烟道温度却上升很快，其原因主要是流速低造成的。

蓄热室工作的好坏，风温和传热效率如何，与格孔大小、形状、砖量等也有很大的关系。

蓄热室椎体部及上部圆筒大墙由内向外分别采用硅砖和高铝质隔热砖砌筑，砖衬和耐酸喷涂料之间填充隔热纤维板，硅砖和隔热砖之间填充高温下易发热的填充料，以吸收锥段砌体的热膨胀。

整个炉衬由设置在炉壳上的砖托支撑，与拱顶及蓄热室直筒部砌体完全脱开。

外燃式的蓄热室与燃烧室分开，克服了内燃式隔墙的一些缺陷，增强了结构稳定性，使气流分布均匀。

1.7燃烧室的设计
传统内燃式热风炉燃烧室是煤气燃烧的空间，位于颅内的一侧，它的断面形状有三种，即圆形、眼睛形、复合型。

苹果型燃烧室如图1-6
外燃式热风炉的燃烧室是与蓄热室分离开的，一般放置在蓄热室的右侧，它一般有圆形，苹果型（复合型）。

在本次的设计中，我采用的是复合型，燃烧能力大，气流在燃烧室内分布均匀，燃烧效果好，废气分布均匀。

1.8炉箅子与支柱的设计
蓄热室全部格子砖都通过炉箅子支持在支柱上，当废气温度不超过350℃，短期不超过400℃时，用普通铸铁就能稳定的工作，当废气温度较高时，可用耐热铸铁（Ni0.4%～0.8%，Cr0.6%～1.0%）或高硅耐热铸铁。

为避免堵住格孔，支柱和炉箅子（图1-7）的结构应和格孔相适应。

支柱高度要满足安装烟道哦冷风管道的净空需要，同时保证气流畅通。

炉箅子的块数与支柱相同，而炉箅子的最大外形尺寸，要能从烟道口进出。

2 燃烧器选择与设计
燃烧器种类很多，常见的有套筒式和栅格式，就其材质而言又分金属燃烧器和陶瓷燃烧器。

2.1金属燃烧器
煤气道与空气道为一套筒结构，进入燃烧室后相混合并燃烧。

这种燃烧器的优点是结构简单，阻损小，调节范围大，不易发生回火现象，因此，过去国内热风炉广泛采用这种燃烧器。

此次设计采用的为陶瓷燃烧器。

2.2陶瓷燃烧器
陶瓷燃烧器是用耐火材料砌成的，安装在热风炉燃烧室内部。

一般是采用磷酸盐耐火混泥土或矾土水泥耐火混泥土预制而成，也有采用耐火砌筑成的。

常用的陶瓷燃烧器：
（1）套筒式陶瓷燃烧器
套筒式燃烧器是目前国内热风炉用得最普遍的一种燃烧器。

这种燃烧器由两个套筒和空气分配帽组成，如图2-2a所示。

燃烧时，空气从一侧进入到外面的环形套筒内，从顶部的环状圈空气分配帽上的狭窄喷口中喷射出来。

煤气从另一侧进入到中心管道内，并从其顶部出口喷出，由于空气喷口中心线与煤气中性线成一定交角（一般为50左右），所以空气与煤气在进入燃烧室时能充分混合，完全燃烧。

有的还在空气道与煤气之间的管壁上部开设与煤气道轴向正交的矩形一次空气进入口，形成空气与煤气两次混合，这就进一步提高了空气与煤气的混合及燃烧效果。

优点：结构简单，构件少，加工制造方便。

但燃烧能力较小，一般适合于中小型高炉的热风炉。

（2）栅格式陶瓷燃烧器
栅格式陶瓷燃烧器的空气通道与煤气通道呈间隔布置，如图2-2b所示。

燃烧时，煤气与空气都从被分成若干个狭窄通道中喷出，在燃烧器上部的栅格处得到混合后进行燃烧。

这种燃烧器与套筒式燃烧器比较，其优点是空气与煤气混合更均匀，燃烧火焰短，燃烧能力在，耐火能力大，耐火砖脱落现象少。

但其结构复杂，构件形式种类多，并要求加工质量高。

大型高炉的外然式热风炉多采用栅格式陶瓷燃烧器（3）三孔式陶瓷燃烧器
如图2-2c所示。

三孔式陶瓷燃烧器的显著特点是有按个通道，即中心分为焦炉煤
气通道，外侧圆环为高炉煤气通道，二者之间的圆环形空间为助燃空气通道。

在燃烧器的上部设有气流分配板，各种气流从各自的分配孔中喷射出来，被分割成小的流股，使气体充分的混合，同时进行燃烧。

优点：不仅使气体流混合均匀，燃烧充分，燃烧火焰短，而且是采取了低发热值的高炉煤气将高发热值的焦炉煤气包围在中间燃烧的形式，避免了高温气流烧坏隔墙，特别是避免了热风出口处的砖被烧坏的弊病。

另外，采取高炉煤气的焦炉煤气是从燃烧器的中心部位喷出的，所以燃烧气流的中心温度经边缘煤气的温度高，约200℃左右。

缺点：是结构复杂，使用砖种类多，施工复杂，目前只有部分大型高炉的外燃式热风炉采用这种燃烧器。

陶瓷燃烧器有如下优点：
（1）助燃空气与煤气流一定交角，交角将空气或煤气分割成许多细小流股，因此混合好，能完全燃烧。

（2）气体混合均匀，空气过剩系数小，可提高燃烧温度。

（3）燃烧气体向上喷出，消除“之”字形运动，不再冲刷隔墙，延长了隔墙的寿命，同时改善了气流分布。

燃烧能力大，为进一步强化热风炉和热风炉大型化提供了条件。

图2-2几种常用的陶瓷燃烧器
a-套筒式陶瓷燃烧器；b-三孔式陶瓷燃烧器；c-栅格式陶瓷燃烧器
I-磷酸混凝土II-粘土砖
1-二次空气引入孔；2-一次空气引入孔；3-空气帽；4-空气环道；5-煤气直管；6-煤气收缩管；7-煤气通道；8-助燃空气入口；9-焦炉煤气入口；10-高炉煤气入口在这次设计中我选用的是圆形栅格式陶瓷燃烧器，如图2-3。

在焦炉煤气不够充足的条件下，可以采用两孔的栅格式陶瓷燃烧器。

圆形栅格式陶瓷燃烧器已经在国内使用了多年，有成熟的使用经验，其砖型简单，加工量少，易
于砌筑施工，且具有空，煤气混合均匀，火焰短，耐火砖剥落少，燃烧稳定，燃烧能力打等优点，适用于外燃式热风炉，有利于减少制造和砌筑的费用。

在设计的过程当中由于焦炉煤气很少，因此我首选圆形栅格式陶瓷燃烧器。

3 格子砖的选择
格子砖的选择对热风炉工作有相当大的关系。

例如：蓄热室工作的好坏和转热效率如何。

与格孔大小、形状、砖量等有很大关系。

对格子砖选择很重要。

对格子砖的要求是：
1）单位体积格子砖具有最大的受热面积。

2）有和受热面积相适应的砖量来储热，以保证一定的范围内，不引起过大的风温降落。

3）尽可能地引起气流扰动，保持较高的流速，以提高对流传热、速度。

4）有足够的建筑稳定性。

5）便于加工制造、安装、维护成本低。

格子砖的主要特性指数参见标3-1：
表3-1 格子砖的主要参数
（1）1m³格子砖的受热面积S （㎡/m³）。

对方孔格子砖可按下式计算：
2
4()
δ=
+b
s b 式中 b ——格孔边长，m ； δ——格子砖厚度，m 。

希望格子砖的受热面积大些，因为它是热交换的基本条件，同样体积的格子砖，受热面积大则风温和热效率高，一般板格子砖的受热面积小，穿孔格子砖的受热面积大。

（2）有效通道截面积ϕ。

对方孔格子砖可按下式计算：
2
2
()
ϕδ=+b b 由于热风炉中对流传热方式占比重较大，ϕ值小可提高流速，从而提高传热效率。

但ϕ值过小会导致气流阻力损失的增加，消耗较多的能量。

一般ϕ值在0.28~0.46之间。

（3）1m³格子砖中耐火砖的体积或称填充系数V。

V=1-ϕ
它表示格子砖的蓄热能力，同样送风周期，填充系数大的砖型，由于蓄热能量多，风温降小，能维持较高的风温水平。

一般要综合考虑V和ϕ两个指标，不要追求其中一个指标而影响另一个指标。

（4）当量厚度σ。

格子砖当量厚度可以用下式表示：
V2V2(1 S/2S S ϕ
σ
-) ===
如果格子砖是一块平板，两面受热，则当量厚度就是实际高度，但实际上蓄热功当量室内格子砖是相互交错的，部分表面被挡住，不起作用，所以格子砖的当量厚度总是比实际厚度大，这说明当实际砖厚度一定时，当量厚度小则格子砖利用好。

如果格子砖是任意形态的，则1m³格子砖的受热面积和有效通道截面积表达式分别为：
S=孔周长/（空面积+砖面积）
ϕ=通道面积/(通道面积+砖面积)
减小格孔可增大砖占有的面积，也就是增大了蓄热能力。

格孔大小取决于燃烧的含尘量，如果含尘量大，格孔小就容易堵塞。

随煤气进化水平的提高，格孔又减小的趋势。

上述格子砖特性指数是相互影响，以正方形格孔砖为例。

在砖厚度不同时计算得出的热工特性和格孔大小的关系，减少格孔尺寸可以增加砖占的体积V=1- ϕ，即增加了蓄热能力。

当格孔尺寸大于砖厚时，减少格孔尺寸以增加热面积，即换热能力，当格孔尺寸等于砖厚时，加热面积最大，砖厚减薄可显著增加加热面积S，但却带来砖占的体积V=1-ϕ，减少和通道面积ϕ的增加。

从热工角度来看，格孔小些，砖厚些，蓄热能力增强，而且易形成扰动，强化了换热过程，格孔小，通道面积ϕ减小，可能使烟气和鼓风流速增高，增加了对流换热。

但是格孔大小主要取决于燃烧所用煤气的净化程度，煤气含尘量多。

格孔小了就容易堵塞，且不容易清灰。

现代高炉的含尘量不断下降，格孔又逐渐减小的趋势。

格孔尺寸与煤气含尘量关系如表3-2所示。

表3-2 格孔尺寸与煤气含尘之间的关系
我国大型高炉格孔多采用50~60mm，中小型高炉多用80mm。

格孔是比较合理的结构，它是在上下部格孔数相同的条件下，上部高温区采用较大格孔与当量厚度，孔道平滑以利于高温下的辐射传染和多储存些高温热量。

而下部低温区在条件许可的情况下，尽量能采用小格孔和薄的当量厚度，用增加波纹等修饰的方法增加涡流程度，以利于对流传热，但多段式砌筑麻烦，清灰困难。

我国常用五孔格子砖（50×50）的热工特性表3-3。

表3-3常用五孔格子砖的热工特性（50×50）
常用的格子砖基本上分两类，板状转和块状穿孔砖。

板状砖的每个孔由4块砖组成。

为增加砖的表面积或使气流产生紊流提高对流传热能力，还有波纹转和切角豆点砖。

切角豆点砖切角形成的水平通道还可使整个蓄热室断面气流分布均匀。

板状转具有价格低的优点，但砌成的蓄热室稳定性差，容易倒塌和错位。

目前，无论是大高炉还是小高炉的热风炉已经很少采用这类砖了。

块状穿孔砖，是在整块砖上穿孔，而空形有圆形、方形、长方形、六角形等，采用较多是五孔砖和七孔砖。

块状穿孔转的优点是砌成的蓄热室稳定性好，砌砖快，受热面积大。

缺点是成本高。

为了引起气流扰动和增加受热面积，常在孔内增加凸缘，或将孔做成有一定锥度，还可将长方形孔隔1~3层扭转90°。

我国部分厂家使用的五孔砖和七孔砖性能参数见表3-4。

表3-4 五孔砖和七孔砖性能比较
蓄热室的结构可能分为两类，即在整个高度上格孔截面不变的单段式和格孔截面变化的多段式。

从传热和蓄热角度考虑，采用多段式较为合理。

热风炉工作中，希望蓄热室上部高温段多贮存一些热量，所以上部格子砖填充系数（V）较大而有效通道截面积（φ）较小，这样送风期间不致冷却太快，以免风温急剧下降。

在蓄热室下部由于温度低，气流速度也较低，对流传热效果减弱，所以应设法提高下部格子砖热能力，较好的办法是采用波浪形格子砖或截面互变的格孔，以增加紊流程度，改善下部对流传热作用。

蓄热室是热炉最重要的组成部分，砌筑质量必须从严要求。

在炉箅子安装合格后，先在其上用浓粘土泥浆找平，厚度不大于5mm，有的厂用机械加工的办法找平，炉箅子不用泥浆。

第一层格子砖按炉箅子的格孔砌筑，根据炉箅子格孔中心画上两根相互垂直的十字中心线作为格子砖的控制线。

再从中心线开始砌成十字形砖列，然后再四个区域内，沿十字砖列依次向炉墙方向砌筑。

第一层格子砖砌完后，清点完整的格孔数并做出记录。

以后各层格子砖均匀为干砌，要确保格孔垂直，格子砖边缘与炉墙留10~15mm的膨胀缝，膨胀缝内填以草绳或木楔以防格子砖松动。

整个格子砖砌完后，应进行格子砖清理，格孔堵塞的数量不应超过第一层格子砖完整孔的3%。

格子砖有“独立砖柱”和“整体交错”两种砌筑方式。

独立砖柱结构，在砌筑高度上公差要求不太严格，但稳定性差；交错砌筑法是上、下层格子砖相互咬砌，使蓄热室
形成一个整体的砌筑方法，该方法可以有效地防止格子砖的倾斜位移。

整体砌筑对格子砖本身公差要求严格，砌筑前要认真挑选、分类。

交错砌筑法如图3—2所示。

七孔格子砖如图3-1
4 管道与阀门的选择设计
热风炉是高温高压装置，其燃料易燃易爆且有毒，因此热风炉的管道与阀门必须工作可靠，能够承受高温和高压，阀门应具有良好的密闭性，便于检修，方便操作，阀门的启闭传动装置均应没有手动操作机构，启闭速度应能满足工艺操作的要求。

4.1管道
热风炉系统设有冷风管、热风管、混风管、燃料用净煤气管和助燃风管、倒流休风管。

一般采用10~20mm厚的普通碳素钢板焊制成管道直径。

根据气体在管道内流量和合适的流速决定。

式中 d——圆形管道内径
V——气体在实际状态下的体积流量，m/s
ω——气体在实际状态下的流速，m/s
表4-1 管道内气体参考数据
名称标准流速0
ω，nm/s
热风炉净燃煤气支管（煤气不预热）6～10
助燃空气管道6～8
风压>0.9×101-
MPa的冷风管道9～12
风压<0.5×101-
MPa的冷风管道7～10
风压>0.9×101-
MPa的热风管道6～8
风压>0.5×101-
MPa的热风管道5～7
冷风管——应保证密封，常用4～12mm钢板焊成，由于冷风温度在冬季约为70～80℃。

夏季常超出100℃甚至高达150℃，为了消除热应力，故在冷风管道上设置伸缩圈。

热风管——由10mm厚的普通钢板焊成，要求管道的密封性好，热损失少，热风管道一般用标准砖砌筑，内层砌粘土砖或高铝砖，外层砌隔热砖。