反射炉设计

目录

第一章概述 (1)

1.1 反射炉结构 (1)

1.2 反射炉使用的燃料与内热传递 (2)

1.2.1 燃料 (2)

1.2.2 内热 (3)

1.3 炉型的确定 (3)

第二章炉子装料量和燃料燃烧的计算 (4)

2.1 已知条件 (4)

2.2 炉子装料量的计算 (4)

2.3 重油低发热量 (4)

2.4 空气需要量 (5)

2.5 实际燃烧产物生成 (5)

2.6 燃烧产物密度 (6)

2.7 燃烧温度计算 (6)

第三章炉子初步热平衡和燃料消耗量计算 (8)

3.1热收入 (8)

3.1.1 重油燃烧热 (8)

3.1.2 空气物理热 (8)

3.1.3 重油物理热 (8)

3.1.4 蒸汽物理热 (8)

3.1.5 铜料氧化热 (9)

3.2 热支出 (9)

3.2.1 炉料吸收热 (9)

3.2.2 不完全燃烧热损失 (9)

3.2.3 炉气带走热损失 (10)

3.2.4 通过砖砌体及炉门的各项散热损失 (10)

第四章炉子结构及主要尺寸的计算和炉砌体的设计 (11)

4.1炉床面积 (10)

4.2长度与宽度 (10)

4.3炉膛高度 (10)

4.3.1 熔池深度 (10)

4.3.2 炉膛净空高度 (11)

4.4下压炉顶处炉膛断面积 (12)

4.5炉顶 (13)

4.6 炉墙 (12)

4.7 炉底 (12)

4.8 炉门 (13)

4.9 扒渣口 (13)

4.10 放铜口 (13)

第五章炉子主要性能指标的验算 (14)

5.1 最终热平衡及燃料消耗量核算 (14)

5.1.1 热收入 (14)

5.1.2 热支出 (14)

5.2 主要结构参数及工作指标的验算 (18)

5.2.1 燃烧空间施热率 (18)

5.2.2 炉气流速验算 (19)

5.2.3 床能率 (19)

5.2.4 燃料消耗 (19)

5.3 炉子主要结构参数及技术性能表 (20)

第六章炉子主要附属设备的设计 (21)

6.1 燃油烧嘴 (21)

6.2 换热器 (21)

附录 (22)

参考文献 (23)

致谢 (24)

第一章概述

反射炉是传统的火法冶炼设备之一，是一种室式火焰炉。具有结构简单、容易控制、对原料和燃料的适应性强，生产中耗水少，作业率高，适合大规模生产等优点。传热方式主要是辐射传热。

1.1 反射炉结构

(1)炉底：按照炉底与炉基的关系分为架空炉底和实炉底；按照炉底结构分为砖砌反拱炉底和烧结整体炉底。

周期作业的精炼反射炉与熔炼反射炉多采用砖砌反拱炉底，一般厚为700~900毫米。由下而上依次为：炉底铸铁板或钢板、石棉板（10~20mm）、粘土砖（230~345mm）、捣打料层（50~100mm）以及最上层砌的镁砖或镁铝砖反拱（230~380mm）。炉底反拱中心角视熔体比重和深度而定。熔体比重和深度大时，反拱中心角宜较大，如对熔池深1.3~1.4米的粗铅连续精炼炉，一般采用180°的反拱中心角，其他情况下多用20°~45°。

(2)炉墙：熔炼反射炉的内墙多采用镁砖、镁铝砖砌筑。有些重要部位如铜熔炼反射炉的粉煤燃烧器附近及转炉渣口等，为了延长使用寿命均采用铬镁砖砌筑。熔点较低的金属的溶化炉可用黏土砖砌筑。外墙一般采用粘土砖。

铜熔炼反射炉熔池上部炉墙的厚度一般为460~690毫米。为延长炉墙寿命，熔池下部逐渐错台加厚，最厚处可达900~1290毫米，端墙下部厚达1000~1400毫米。熔池部分的炉墙外面一般设有炉墙护板。对周期作业的炉子因炉温波动较大，为增加炉墙结构的稳定性，往往砌成弧形，避免炉墙向炉膛内倒塌。为延长炉墙的使用寿命，可在熔池渣线一带的炉墙外面设置水套。

(3)炉顶：反射炉炉顶结构形式很为砖砌拱形和吊挂炉顶。吊挂炉顶又可分为：简易型吊顶、压梁式止推吊顶和立杆式止推吊顶。

(4)加料口及转炉渣注入口：①周期作业熔炼反射炉炉顶加料口。炼锡、炼铋和处理铅浮渣等几种周期作业的熔炼反射炉，其加料口一般均设在炉顶。加料口的大小视炉料的条件而定。炉顶加料口一般是做成水套式的。②粗铜精炼反射炉加料口。粗铜精炼反射炉一般从操作门加料，也有少数在炉顶加料的。加料口的尺寸按加入铜块的外形大小及加料方式来确定。采用机械加料时，加料口一般为1500×900毫米，人工加料口一般为1200×600毫米。③连续作业有料坡熔炼反射炉炉顶加料口。目前国内铜熔炼反射炉均采用料坡熔炼，其加料口均对称设在炉顶两侧沿炉长方向排列，加料口的中心距一般为9~1.2米。加料口尺寸一般为（150~250）×（200~300）毫米，按加料量及料中水分不同而定，也可将位于

高温区的加料口设计大些。目前国内大型铜熔炼反射炉炉顶加料口数量多达56个。加料口的中心线至炉侧墙内沿的距离一般为200~300毫米，加料口中心线与水平线的夹角一般不小于60°。④转炉渣注入口。需在铜熔炼反射炉中处理转炉渣时，其注入口宜设在前端使渣流方向尽量与侧墙平行，以避免冲击和破坏料坡。考虑到转炉渣对炉砌体的侵蚀和冲刷，注入口附近的砌砖一般应（大于700毫米），或设水冷装置。

(5)放出口：①洞眼式产品放出口②扒口式产品放出口。周期作业反射炉，如炉内同时存在熔渣、冰铜和粗金属等多层熔体，多采用扒口式产品放出口。③虹吸式产品放出。虹吸式产品放出口具有操作方便、安全，可改善劳动条件、减轻劳动强度、提高产品质量等优点。

(6) 工作门：周期作业反射炉的工作门用于加入块料、插入氧化吹风管、还原油管、进行氧化还原操作以及向炉内加入溶剂等，工作门的数量及位置视炉子大小而定。小炉子（30吨以下）炉门上设有窥视孔，大炉子炉门上设有风管油管插入孔（φ250~350）。炉门的开启与关闭，有平衡锤人工控制、手动葫芦卷扬和电动卷扬等，也可采用气动装置。

连续作业铜熔炼反射炉工作门为施工过程中筑炉材料的运送和工作人员进出之用，在炉子点火前即用与砖墙相同的耐火砖砌满。工作门一般设在熔池渣线以上的炉子侧墙上。大型铜熔炼反射炉也有利用转炉渣口进出而不另设工作门的。

(7)烟道：周期作业反射炉通常采用竖式烟道。当炉子宽度不大、竖烟道垂直部分不高时，可直接压在炉子的拱定上，此处拱顶可采用“加强拱环”，已曾受烟道的荷重。

(8)火桥：设烧煤火室的周期作业反射炉，其火桥在生产过程中易被侵蚀损坏，一般选用较好的耐火材料砌筑并在墙内设水套或自然冷却风道。故火桥砌体叫厚。火桥不宜太高防止低温死角。

1.2 反射炉使用的燃料与内热传递

1.2.1 燃料

精炼反射炉可用原煤、粉煤、重油、原油、煤气、天然气作燃料。

重油发热值高，升温速度快，燃烧过程易于控制和调节，是大多数工厂火法精炼炉的理想燃料。一般重油加热到90~130℃。

本设计采用燃料为重油，发热值，重油燃料成分(%)：C83.44%；H12.18%；O0.4%；N0.3%；S0.7%；A0.98%；W2.0%。