高炉送风系统

②蠕变温度高且蠕变率低；
③体积密度小，蓄热能力差。 用于拱顶、燃烧室和蓄热室炉衬的 上部以及上部格子砖。
2. 高铝砖
用于高温区，如拱顶、中上部格子 砖、燃烧室隔墙等。 3. 粘土砖
用于热风炉中、低温区砖衬及中下 层格子砖。
4. 隔热砖
包括硅藻土砖、轻质硅砖、轻质粘 土砖、轻质高铝砖以及陶瓷纤维砖等。 特性：
改进型内燃式热风炉
1. 悬链线拱顶 特点： ①内衬由钢结构支撑，拱顶与大墙分开； ②采用关节砖，使拱脚砖与关节砖、关 节砖拱顶上部砖之间能相对转动 ； ③拱顶由一层致密砖代替了传统的两层 致密砖； ④蓄热室断面气流分布均匀 。
2. 特殊的隔墙结构
①合理设置膨胀缝； ②隔墙两层致密砖间加入隔热层； ③隔墙各层砌体间、隔墙与热风炉大 墙间设置滑动缝； ④隔墙靠近蓄热室侧在一定高度上增 加一层不锈钢板。
气孔率大，密度小，导热性低，机 械强度低。
5. 不定形材料
喷涂料：包括耐火、隔热及耐酸三种。 耐火喷涂料：用于高温部位炉壳及热风管 道内。 隔热喷涂料：导热系数低，减少热损失。 耐酸喷涂料：用于拱顶、燃烧室及蓄热室 上部钢壳。
热风炉
通常下部采用粘土砖，中部采用 高铝砖，上部高温区采用硅砖、低蠕 变高铝砖等 。
d内＝7960－558×2＝6.844m
火井隔墙结构：
上部：
230高铝砖＋345高铝砖＋20滑动缝
2050 54000 上 9960 下 9500 5.68
2560 47250 10000 4.72
二. 工作原理：
三. 燃烧室： 燃烧室是燃烧煤气的空间，位 于炉内一侧紧靠大墙。 1. 断面形状有三种： 圆形、眼睛形、复合形
燃烧室断面形状 A－圆形；B－眼睛形；C－复合形
2. 燃烧室尺寸： 燃烧室截面积（包括隔墙面积） 占热风炉总内截面积的22～30％，大 高炉取小值，小高炉取大值。
磷酸盐耐 磷酸盐耐热 热混凝土 混凝土 1200 1200
6.2.3 改进型内燃式热风炉 一. 传统型内燃式热风炉的特点： ①金属套筒燃烧器； ②拱顶为半球形；
③蓄热室冷、热烟气分布不均。
二. 改进型的主要特征：
①悬链线拱顶且拱顶与大墙脱开； ②眼睛形火井和与之相配的矩形陶瓷燃 烧器； ③ 燃烧室下部隔墙增设绝热砖和耐热不 锈钢板。
④概念：
临界压力：风压过高时，风量迅速减少，如 果再提高压力，则产生倒风现象，此时的风 机压力称为临界压力。 风机的飞动曲线：将不同转数的临界压力点 连接起来形成的曲线。 风机不能在飞动曲线的左侧工作，一般 在飞动曲线右侧风量增加 20％以上处工作。
二. 轴流式鼓风机
1. 结构 示意图
轴流式鼓风机
2. 格子砖的主要特性指数有： （1）1m3格子砖的受热面积 ：
（2）有效通道截面积 （3）填充系数
（4）当量厚度
3. 常用的格子砖类型：
板状砖：每个孔由四块砖组成。 块状穿孔砖：是在整块砖上穿孔。采用 较多的是五孔砖和七孔砖。 4.蓄热室的结构： 单段式：在整个高度上格孔截面不变。 多段式：格孔截面变化。
6 送风系统
动画
6.1 高炉鼓风机
6.1.1 高炉冶炼对鼓风机的要求:
①要有足够的鼓风量；
②要有足够的鼓风压力；
③送风要均匀、稳定；
④有良好的调节性能和一定的调节范围。
6.1.2 高炉鼓风机工作原理及特性
一. 离心式鼓风机
1. 工作原理：
靠装有许多叶片的工作叶轮旋转 所产生的离心力，使空气达到一定的 风量和风压。
1. 优点： 结构简单，建设费用较低，占地面积 较小。
2. 缺点：
①蓄热室烟气分布不均匀； ②燃烧室隔墙结构复杂，易损坏。
6.2.4 热风炉计算
例题： 高炉容积为1260m3，配备四座热 风炉，做热风炉设计。
1. 确定基本参数
（1）取单位炉容蓄热面积为90m2/m3
（2）定热风炉钢壳下部内径为φ7960mm，
Baidu Nhomakorabea
2. 结构示意图：
四级离心式鼓风机
1－机壳；2－进气口；3－工作叶轮；4－扩散器；5－固定导向叶片；6－排气口
3. 特性曲线：
K－4250－41－1型离心式鼓风机特性曲线
特性如下：
①在某一转速下，管网阻力增加（或减小）出 口风压上升（或下降），风量将下降（或上 升）; ②风量和风压随转数而变化，转速可做为调节 手段； ③风机转速愈高，风压——风量曲线曲率愈大。
七. 燃烧器 燃烧器是用来将煤气和空气混合， 并送进燃烧室内燃烧的设备。 1. 对燃烧器的要求： ①有足够的燃烧能力。 ②有足够的调节范围。 ③避免煤气和空气在燃烧器内燃烧、 回火。
2. 金属燃烧器
金属燃烧器
1－煤气；2－空气；3－冷凝水
（1）优点： 结构简单，阻损小，调节范围大， 不易发生回火现象。 （2）缺点：
炉壳及拱顶钢板厚度为20mm，炉底钢板厚
度为36mm 。
2. 确定炉墙结构及热风炉内径 下部： （1） 大墙厚：345mm （2） 隔热砖（轻质粘土砖）：113mm （3） 填料层（水渣石棉填料）：60mm （4） 不定型喷涂料：40mm 共计：345＋113＋60＋40＝558mm （5） 热风炉内径：
3. 燃烧室隔墙： 由两层互不错缝的高铝砖砌成， 大型高炉345mm＋230mm；中、小型 高炉两层230mm。
四. 蓄热室
蓄热室是热风炉进行热交换的主 体，它由格子砖砌筑而成。 1. 对格子砖的要求：
①有较大的受热面积进行热交换；
②有一定的砖重量来蓄热； ③能引起气流扰动； ④砌成格子室后结构稳定。
我国几座典型热风炉选用的耐火材料
高炉 拱顶 蓄热室大墙上部 蓄热室大墙中部 蓄热室大墙下部 格子砖上部 格子砖中部 格子砖下部 燃烧室大墙中、上部 燃烧室大墙下部 陶瓷燃烧器材质 设计风温，℃ 宝钢 2 号 宝钢 3 号 重钢 5 号 高铝砖 高铝砖 高铝砖 粘土砖 高铝砖 高铝砖 粘土砖 高铝砖 高铝砖 攀钢 4 号 蠕变率＜ 0.5%高铝砖 高铝砖 高铝砖 粘土砖 1550℃蠕变 率＜1.5% 高铝砖 粘土砖 高铝砖 高铝砖 武钢新 3 号 高密度硅砖 高密度硅砖 低蠕变硅线石砖 粘土砖 高密度硅砖 低蠕变硅线石砖 粘土砖 莫来石砖 粘土砖 4 个短焰燃烧器 1200 1100～1500 3 个短焰燃烧器 1050～1100 首钢 2 号 首钢 4 号 蠕变率＜0.8% 蠕变率＜0.8% 硅砖 硅砖 硅砖 高铝砖 粘土砖 硅砖 高铝砖 粘土砖 硅砖 高铝砖 上 堇青石砖 下 粘土砖 1200～1250 硅砖 高铝砖 粘土砖 硅砖 高铝砖 粘土砖 硅砖 高铝砖 上 堇青石砖 下 粘土砖 1200～1250 低蠕变高铝砖 莫来石－硅线石 （莫来石－硅线石砖） 砖 莫来石－硅线石 低蠕变高铝砖 砖 高铝砖 粘土砖 低蠕变高铝砖 高铝砖 粘土砖 高铝砖 粘土砖 低蠕变高铝砖 高铝砖 粘土砖
1－机壳；2－转子；3－工作叶片；4－导流叶片； 5－吸气口；6－排气口
2. 工作原理：
依靠在转子上装有扭转一定角度 的工作叶片随转子一起高速旋转，由 于工作叶片对气体作功，使获得能量 的气体沿轴向流动，达到一定的风量 和风压。 3. 特性曲线：
4. 轴流式鼓风机特性 ①气体在风机中沿轴向流动，风机效率高； ②结构紧凑、质量小，运行稳定，功率大； ③有较宽的工作范围； ④特性曲线斜度很大，近似等流量工作 ； ⑤飞动曲线斜度小，容易产生飞动现象；
折算为使用地区的风机出口风量：
V V ' K
风压修正系数
P2T1 K' P1T2
使用地区风机风压为：
P P' K'
4. 选择风机要考虑以下两点：
①应满足夏季最高冶炼强度的要求； 冬季，风机应能在经济区域工作； ②对于高压操作的高炉，应考虑常压 冶炼的可行性和合理性，风机应在 ABCD区域工作，如图 ：
2. 高炉鼓风压力 的确定：
P Pt PLS PFS
式中：
P ——鼓风机出口风压，Pa； Pt——高炉炉顶压力，Pa； △PLS——高炉料柱阻力损失，Pa； △PFS——高炉送风系统阻力损失，Pa。
3. 风机风量、风压 的确定：
风量修正系数K：
( PS PH )T1 K P1T2
6.2.2 热风炉用耐火材料及特性
一. 热风炉砌体破损机理
①热震破损；
②烟气粉尘的化学侵蚀；
③机械荷载作用。
二. 热风炉用耐火材料的主要特性
①耐火度：较高的耐火度和荷重软化 温度； ②抗蠕变性 ；
③体积稳定性 ；
④导热性；
⑤热容量 ；
⑥抗压强度
三. 热风炉用耐火材料 1. 硅砖：SiO2含量在95％左右。 特性： ①高温性能好；
①空气与煤气混合不好； ②需较大的空气过剩系数； ③气流直接冲击燃烧室隔墙。
3. 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。 优点： ①空气与煤气混合好，能完全燃烧； ②空气过剩系数小，可提高燃烧温度；
③燃烧气体向上喷出，不冲刷隔墙。
④燃烧能力大。
八. 支柱及炉箅子 蓄热室格子砖通过炉箅子支撑在 支柱上。 支柱高度要满足安装烟道和冷风 管道的净空需要，保证气流畅通。 炉箅子的块数与支柱数相同。
6.1.3 高炉鼓风机的选择 1. 高炉鼓风量 的确定： Vu Iv V0 1440
式中： V0 ——标态入炉风量，m3/min；
Vu ——高炉有效容积，m3；
I ——高炉冶炼强度，t/(m3· d)；
v ——每吨干焦消耗标态风量，m3/t。
一般在2450～2800 m3/t之间 。
考虑漏风率：V=（1+R）V0
二. 风机串联
指在主风机吸风口前设置一加 压风机，使主风机吸入的空气比重 增加。 风机的串联可以提高风压。
6.2 内燃式热风炉
热风炉的加热能力： 用每m3高炉有效容积所具有的加 热面积表示，一般为 80～110m2/m3 三种基本结构形式：
内燃式热风炉——传统型和改进型
外燃式热风炉
顶燃式热风炉
五. 炉墙
1. 作用： 炉墙起隔热作用并在高温下承载。
2. 组成： 由砌体（大墙）、填料层、隔热层组成。 大墙： 厚度：中小高炉为230mm，大高炉345mm。 材质：上部高温区用高铝砖，下部低温区用粘土砖。 隔热砖：一般为65mm硅藻土砖，紧靠炉壳。 填料层：在隔热砖和大墙之间留有60～80mm的 水渣——石棉填料层。
在上部高温区大墙外增加一层113 或230mm的轻质高铝砖； 注意：热风口、燃烧口周围一米半径 范围内的砌体紧靠炉壳，以防止填料 脱落时窜风。
六. 拱顶 1. 作用：连接燃烧室和蓄热室 。
2. 结构：半球形、锥球形和悬链线型。 3. 拱顶砖：厚度（砖长）一般380～ 450mm，外砌113mm隔热砖，常用硅 藻土砖。 对拱顶温度大于1400℃的热风炉，在拱 顶砖外砌二层隔热砖，一层230mm （轻质高铝砖），一层65～113mm硅藻 土砖。
6.2.1 传统型内燃式热风炉
一. 基本结构：
由炉衬、燃烧室、蓄热室、炉壳、 炉篦子、支柱、管道及阀门等组成。 燃烧室和蓄热室砌在同一炉壳内，之 间用隔墙隔开。
结构图：
热风炉主要尺寸是外径和全高，一般 新建热风炉的高径比（H/D）在5.0左右。
不同炉容热风炉的高径比见下表
高炉容积 (m ) H D H/D
A点：夏季、高压操作、 最高冶炼强度工作点； B点：夏季、常压操作、 最高冶炼强度工作点； C点：冬季、常压操作、 最低冶炼强度工作点； D点：冬季、高压操作、 最低冶炼强度工作点。
高压高炉鼓风机工况区示意图
6.1.4 风机的并联与串联 一. 风机并联： 是把两台鼓风机的出口管道，顺 着风的流动方向合并成一条管道送往 高炉。 风机并联可以提高风量。
3. 眼睛型燃烧室
①隔墙断面小，增加了蓄热室的有效 蓄热面积。 ②蓄热室的烟气流分布均匀。
③燃烧室隔墙与大墙不咬砌。
4. 矩形陶瓷燃烧器
①与眼睛型燃烧室相配的燃烧器，能充 分利用眼睛型燃烧室断面的空间。 ②矩形燃烧器气体混合效果好，燃烧稳 定，效率高，燃烧强度大； ③气流阻力损失小
三. 内燃式热风炉优缺点：
3
255 28840 上 5400 下 5200 5.55
620 33500 上 7300 下 6780 4.94
1026 37000 8000 4.62
1260 38160 上 8310 下 8000 4.95
1513 44450 9000 4.93
1800 44470 上 9330 下 9000 4.94