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：
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：
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
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。
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
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
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。
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。
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。
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：
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
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。
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；
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 。
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：
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。
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 ：
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。
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，
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；
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 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。
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。
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
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
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。
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
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