第五章 高炉送风系统设计

2. 结构：
有闸板阀、曲柄盘式阀、盘式烟道阀。
四. 调节阀 1. 作用： 用来调节煤气流量、助燃空气流 量、冷风流量以及混风的冷风流量等。 2. 结构： 一般采用蝶形阀。
五. 充风阀
作用：
热风炉从燃烧期转换到送风期， 当冷风阀上没有设置均压小阀时，在 冷风阀打开之前必须使用充风阀提高 热风炉内的压力。
5 送风系统
高炉送风系统包括 ：
鼓风机、冷风管道、热风炉、热风管路以 及管路上的各种阀门等
5.1 高炉鼓风机
1400M3/tFe水；富氧1300M3风； 1M3炉容2.5～3.5M3风/min
①通风机<0.1MPa鼓出压，主要控 制风量Q，抽烟机； ②鼓风机 0.1MPa<鼓<0.4MPa，既 要用P又要用风；
六. 废风阀
作用：
热风炉从送风期转换到燃烧期时， 在烟道阀打开之前需打开废风阀，将 热风炉内相当于鼓风压力的压缩空气 由废风阀排放掉，以降低炉内压力。
七. 放风阀和消音器
1. 位置：
放风阀安装在鼓风机与热风炉组之间 的冷风管道上。 2. 作用：
在鼓风机不停止工作的情况下，用放 风阀把一部分或全部鼓风排放到大气中的 方法来调节入炉风量。
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。
2. 格子砖的主要特性指数有：
（1）有效通道截面积m2
（2）1m3格子砖的受热面积f ：m2/m3
（3）填充系数1- ：m3/m3
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；耐火度、荷重软化温度高； 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
特性：质地坚硬，致密、密度大，抗压 强度高，耐磨性好和导热性高，高温下 体积稳定，蠕变性仅次于硅砖。
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
③压气机>0.4MPa 主要用压力P；
5.1 高炉鼓风机
5.1.1 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。
⑤炉机配合。
5.1.2 高炉鼓风机工作原理及特性
常用的两种高炉鼓风机有： 离心式和轴流式
一. 离心式鼓风机
（4）当量厚度S
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。
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：热风炉内衬。保护炉壳，减少散热损失。 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。
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。
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。
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。
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。
风机并联可以提高风量。
当风机风量不够，考虑并联。
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。
当风机风压不够，风量够，考虑串联。
5.2 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：
5.2.2 热风炉阀门
热风炉设备分两类


控制燃烧系统的阀门及装置 作用：⑴调节煤气和助燃空气的流量 ⑵调节燃烧温度 ⑶送风时隔离 控制鼓风系统的阀门 作用：⑴将冷风送入热风炉，热风送到高炉 ⑵调节热风温度
1－焦炉煤气压力调节阀；2－高炉煤气压力调节阀；3－空气流量调节阀；4－焦炉煤气流量调节阀；5－高炉煤气 流量调节阀；6－空气燃烧阀；7－焦炉煤气阀；8－吹扫阀；9－高炉煤气阀；10－焦炉煤气放散阀；11－高炉煤气 放散阀；12－焦炉煤气燃烧阀；13－高炉煤气燃烧阀；14－热风放散阀；15－热风阀；16－点火装置；17－燃烧室； 18－混合室；19－混风阀；20－混风流量调节阀；21－蓄热室；22－充风阀；23－废风阀； 24－冷风阀；25－烟道 阀；26－冷风流量调节阀
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
2050 54000 上 9960 下 9500 5.68
2560 47250 10000 4.72
二 工作原理
燃烧室和蓄热室砌在同一炉壳内，之间用隔墙隔 开。煤气和空气由管道经阀门送入燃烧器并在燃 烧室内燃烧，燃烧的热烟气向上运动经过拱顶时 改变方向，再向下穿过蓄热室，然后进入大烟道 经烟囱排入大气。在热烟气穿过蓄热室时，将蓄 热室内的格子砖加热。格子砖被加热并蓄存一定 热量后，热风炉停止燃烧，转入送风。送风时冷 风从下部冷风管道经冷风阀进入蓄热室，空气通 过格子砖时被加热，经拱顶进入燃烧室，再经热 风出口、热风阀、热风总管送至高炉。
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
5.1.4 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。
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： 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。
6－16 外燃式热风炉系统示意图
一. 阀门直径的确定：
热风阀直径的 确定：
实际流速不高于75m/s。
其它阀门与热风阀的截面积之比为：
阀门名称
热风阀 冷风阀 放风阀 煤气切断阀 空气燃烧阀 燃烧阀 烟道阀 混风阀 废风阀 充风阀
阀门的截面积与热风阀截 面积之比 1.0 0.8～1.0 1.0～l.2
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 ：
内燃式热风炉——传统型和改进型
外燃式热风炉——分为地得式、拷贝式、马琴式、新日铁式
顶燃式热风炉
5.2.1 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：
本钢内燃式热风炉结构图
热风阀中心线
八. 冷风阀
1. 位置：
设在冷风支管上的切断阀。 2. 作用： 在送风期，打开冷风阀可把高炉鼓 风机鼓出的冷风送入热风炉。燃烧期， 关闭冷风阀，切断了冷风管。
5.2.3 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
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；
5.1.3 高炉鼓风机的选择
1. 高炉鼓风量 的确定： V0 Vu Iv
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
0.7～l.0 0.7～1.0 0.7～l.0 2.0～2.8 0.3～0.4 0.05～0.12 0.05～0.12
பைடு நூலகம்
二. 热风阀
1. 位置：
安装在热风出口和热风主管之间 的热风短管上。 2. 作用：
在燃烧期关闭，隔断热风炉和热 风管道之间的联系。
三. 切断阀
1. 作用：
切断煤气、助燃空气、冷风及烟气。
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。
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：在一定的吸气条件下，风机的风
量与风压的关系曲线 。
K－4250－41－1型离心式鼓风机特性曲线
二. 轴流式鼓风机
1. 结构 示意图
轴流式鼓风机
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：
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。
煤气入口中心 线
高铝格子砖
助燃风入口中 心线
内 燃热 风炉 横 断面 图
热风出口中心 线
粘土格子砖
助燃风入口中 心线
废气出口中心 线 煤气入口中心 线
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
3
255 28840 上 5400 下 5200 5.55
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。