第5章 送风系统 2

5高炉送风系统5.1高炉鼓风机

5.1.1高炉冶炼对鼓风机的要求: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：离心式和轴流式离心式鼓风机1.工作原理：是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。高炉用的离心式鼓风机一般都是多级的，级数越多，风机的出口风压也越高。

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2

结构示意图：

3.特性曲线：

K－4250－41－1型离心式鼓风机特性曲线

鼓风机特性曲线：在一定吸气条件下，鼓风机的风量、风压、效率及转速之间的关系曲线。特性如下：离心式鼓风机特性如下：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）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。5）风机的特性曲线是在某一特定吸气条件下测定的，同一转速夏季出口风压比冬季低20～25％，风量也低30％左右。

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。

1.工作原理：二.轴流式鼓风机轴流式鼓风机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.结构示意图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（90%）；②结构紧凑、质量小，运行稳定，功率大，更能适应大型高炉冶炼要求；③有较宽的工作范围（转速可调或静叶可调）；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：(1)高炉入炉风量式中：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)，取最高值；

qj——每吨干焦消耗标态风量，m3/t。

灰分为10%~16%一般在2750～2604m3/t之间。（2）考虑漏风率：大高炉0.1，中小高炉0.15

（3）热风炉换炉充风量按理论准确计算充风量比较复杂，生产中一般是根据经验公式估算，或按经验取值确定。其经验公式如下：

式中C—充风量占高炉入炉风量的百分数，%，大型高炉C值一般取0.1左右。（4）鼓风机出口风量计算用下式：2.鼓风机出口风压的确定式中：

P

B——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.鼓风机的选择

高炉操作条件所确定的鼓风机工况区，必须位于鼓风机的安全运行范围以内。同时，各工况点，尤其是年平均点应处于鼓风机的高效运行区域。

选择鼓风机时，应由制造厂提供鼓风机的夏季、冬季和年平均性能曲线。（1）大气状况对高炉鼓风机工作的影响由于各地的大气温度、湿度和压力的变化，风机的吸气条件发生了变化，必须用气象修正系数对风量和风压分别加以修正。（2）鼓风机工况点风量和风压计算

高炉鼓风机必须根据鼓风机的特性曲线来选择，不能直接用铭牌风量、风压来选择，因此对标准风量和风压必须进行修正换算。按下式将要求的鼓风机的出口风量换算为鼓风机工况点的容积风量：q——鼓风机特性曲线上工况点的容积风量，m3/min；qc——要求鼓风机在标准状态下的容积风量，m3/min；K——风量修正系数。将鼓风机特性曲线上工况点的风压(绝对大气压力)换算为某地区鼓风机实际出口风压(绝对大气压力)：PC——某地区要求鼓风机实际达到的出口风压，MPa；P——鼓风机特性曲线上工况点的风压，绝对大气压力，MPa；K/——风压修正系数。(3).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：

高压高炉鼓风机工况区示意图为了确保高炉安全生产，应设置备用鼓风机，其台数与炉容大小和高炉座数有关。5.1.4风机的并联与串联

一.风机并联：风机并联可以提高风量。风机串联风机的串联可以提高风压。

5.1.5富氧、脱湿鼓风一、富氧鼓风二、脱湿鼓风作业：1高炉冶炼对鼓风机有何要求？风机出口风量如何计算？2高炉使用鼓风机有哪几种类型？什么叫风机特性曲线？3如何选择高炉鼓风机？4画出离心式鼓风机特性曲线并说明离心式风机的工作特性？5画出轴流式鼓风机特性曲线并说明轴流式风机的工作特性？5.2热风炉的结构及分类现代高炉普遍采用蓄热式热风炉。蓄热式热风炉基本工作原理：煤气在燃烧室燃烧，高温烟气通过蓄热室加热格子砖，然后再使鼓风通过炽热的格子砖加热并送入高炉。每座高炉配置三或四座热风炉，轮流交替地燃烧和送风，高炉连续不断地得到高温助燃空气。热风炉的大小及各部尺寸，决定于高炉所需风温及风量。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。自1857年蓄热式热风炉问世以来，已有130余年的历史，它在生产实践过程中不断得到改进和完善。目前蓄热式热风炉有三种基本结构形式：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

从加热烟气及鼓风气流在格子砖室内的分布状况来看，外燃式最好，顶燃式次之，内燃式最差，但按它们所需的投资来排序却正好相反。因此，对于较小的高炉，热风炉直径较小，多采用内燃式和顶燃式;大高炉由于热风炉直径大，为使气流均匀分布，多采用外燃式热风炉。5.2.1.1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。5.2.1热风炉的分类及工作原理结构图：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。高径比过低时会造成气流分布不均，格子砖不能很好利用;高径比过高热风炉不稳定，并可能导致下部格开砖不起蓄热作用。不同炉容热风炉的高径比见下表二、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。三、传统型热风炉具有如下特点:（1）燃烧室和蓄热室之间的隔墙温差太大，易引起燃烧室产生裂缝、掉砖、短路烧穿。（2）拱顶为圆球形，当高温烟气由拱顶进入蓄热室时，气流分布很不均匀，造成局部过热，损坏耐火砖，使火井向蓄热室倾斜;且拱顶坐落在大墙上。受大墙不均匀涨落与自身热膨胀的影响而产生拱顶裂缝。（3）随着高炉大型化，风压越来越高，热风炉己成为一个受压容器，加之热风炉的炉皮随着耐火砌体的膨胀而上涨，将炉底板拉成碟子状，以致焊缝拉开，炉底板拉裂，造成严重漏风。（4）由于热风炉存在着周期性的摆动和上下涨落运动，经常出现热风炉短管‘’烂脖子”现象。（5）多采用金属套筒燃烧器，容易产生脉动。5.2.1.2改进型内燃式热风炉（霍戈文）一、改进型的主要特征：（1）采用悬链线形拱顶，且拱顶与大墙脱开。（2）燃烧室下部隔墙增设绝热砖和耐热不锈钢板，用以防止气流短路。（3）采用眼睛形火井和矩形陶瓷燃烧器相配合。（4）采用圆弧形炉底板。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。

改进型内燃式热风炉燃烧室隔墙的砌筑1-42%Al2O3粘土砖；2-42%Al2O3粘土砖；3-30%Al2O3高铝砖；4-55%Al2O3高铝砖；5-60%Al2O3高铝砖；6-66%Al2O3高铝砖；7-硅砖；8-隔热砖；9-耐热钢板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

二.内燃式热风炉优缺点：

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。

5.2.1.3外燃式热风炉

一、外燃式热风炉炉型特征：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。外燃式热风炉结构示意图二、.分类（1）地得式：拱顶由两个直径不等的球形拱构成，并用锥形结构相互连通。（2）考贝式：拱顶由圆柱形通道连成一体。（3）马琴式：蓄热室的上端有一段倒锥形，锥体上部接一段直筒部分，直径与燃烧室直径相同，两室用水平通道连接起来。（4）新日铁式：蓄热室上部有一个锥体段，使蓄热室拱顶直径和燃烧室直径相同。

从四种外燃式热风炉来看，地得式和拷贝式的高度较低，地得式占地面积较小，但结构庞大，稳定性差，气流分布较差，新日铁式占地面积最大；在气流分布均匀、结构稳定方面，新日铁式与马琴式比较好，但使用的材料较多，散热面积较大。现在新建的外燃式热风炉多为新日铁式和马琴式。三.外燃式热风炉的优点：

（1）结构上：外燃式比内燃式合理；（2）燃烧室、蓄热室、拱顶等部位砖衬可以单独膨胀和收缩，可以承受高温作用；（3）由于两室都做成圆形断面，且拱顶有特殊连通结构，使炉内气流分布均匀，有利于燃烧和热交换。（4）可长时间保持较高的送风温度。四、外燃式热风炉的缺点结构复杂，占地面积大，投资成本增加，一般应用于新建的大型高炉。但是从高风温、长寿命所获得的经济效益角度来讲，这不能算是缺点。当前外燃式热风炉在世界上被普遍采用，特别是要求提供1200℃以上高风温的大型高炉。5.2.1.4顶燃式热风炉

顶燃式热风炉是新发展起来的一种热风炉形式，在我国应用很多。它取消了燃烧室，将燃烧器直接安装在热风炉的顶部，以拱顶空间作为燃烧室。国外称之为无燃烧室热风炉。顶燃式热风炉具有如下特点:（1）扩大了蓄热室容积，在相同热风炉容量条件下，蓄热面积增加25%~35%。（2）结构对称，稳定性好，气流分布均匀。（3）采用大功率短焰或无焰燃烧器，使高温集中在拱顶部位，热损失减少，有利于提高拱顶温度。（4）蓄热室内气流分布均匀，效率高。（5）耐火材料工作稳定性提高，热风炉寿命延长。（6）布置紧凑，占地面积小，节约材料。一、卡鲁金顶燃式热风炉特点:(1)缩小了球顶的直径，适用于现有内燃式热风炉技术改造。(2)煤气和助燃空气混合很好，燃烧完全、热效率高。(3)结构对称，稳定性好。(4)采用高效蜂窝式格子砖19孔六边形格子砖，节省钢材和耐火材料，占地面积较小。整个热风炉的投资可节约50%。该热风炉属于高温长寿型热风炉，风温维持在1150~1220℃工作，及30年(炉衬砌体无检修)寿命。卡鲁金式热风炉

〔a)俄罗斯冶金热工研究院设计；(b)卡鲁金型预燃热风炉1、助燃空气通道；2、助燃空气喷口；3、前室；4、格子砖室；5-热风出口；6、煤气通道；7、助燃空气环集管；8、煤气环集管；9一助燃空气管；10、煤气管；11、炉篦和支柱二、球式热风炉

结构与顶燃式相同，所不同的是蓄热室用自然堆积的耐火球代替格子砖。用于小型高炉的热风炉。（1）单位体积球的加热面积大，可缩小热风炉体积；（2）热效率高。气流呈紊流状态，风温和拱顶温度基本接近，一般温差在80~100℃。（3）燃烧器多为金属与陶瓷相结合的套筒燃烧器。（4）球式热风炉的体积小、结构简单、施工方便，使得投资成本大大降低。优点：缺点：（1）要求煤气干净；（2）助燃空气和煤气压力要高。

三、旋流顶燃式热风炉该热风炉有如下特点：（1）多点环形布置烧嘴，形成旋转气流环绕蓄热体顶端作涡旋向下运动，空气、煤气进一步强紊流充分混合，使燃烧完全。（2）将内燃式热风炉的燃烧室变成只输送热风的通道，在炉体直径不变的条件下，蓄热面积增加了20%~30%,有利于气流和温度的均匀分布，消除了蓄热死角，提高了换热效力。（3）蓄热室内气流分布均匀，热交换效率高。（4）采用通冷风保护技术和自由式烧嘴技术，使燃烧器寿命增加。5.2.2热风炉的结构热风炉由炉衬、燃烧室、蓄热室、炉壳、炉篦子、支柱、管道、阀门及炉基、炉壳等组成。一、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.内燃式热风炉断面形状有三种：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

圆形燃烧室，燃烧能力大，气流在燃烧室内分布均匀，燃烧效果较好。但蓄热室的死角大，燃烧废气进入蓄热室分布不均匀，使蓄热室的有效利用面积减小；眼睛形燃烧室，所占面积较小，燃烧废气进入蓄热室分布较均匀，蓄热室的死角小，有效利用面积增加，但燃烧室的通道当量直径减小，烟气阻力损失增加，对燃烧不利。复合型燃烧室兼有前两种燃烧室的优点，应用较广。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。

2.燃烧室尺寸：复合型燃烧室砌砖1、尖角部分填充粘土泥料；2、填充粘土泥料或草袋二.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）1m3格子砖的受热面积f（m2/m3）：（2）1m2砖格子横断面积中格孔所占的通道面积（活面积）m2/m2γ—格子砖的密度，kg/m3；A—格子砖中格孔的通道面积，m2；Az—格子砖的面积，m2；L—格子砖通过烟气的格孔周边长，m。（3）1m3砖格子中砖所占有的体积(或称填充系数)1-ψ（m3/m3）（4）当量厚度S（m）δ为当量半砖厚，即为分摊给加热面积的格子砖厚度。（5）格孔的流体直径dh(m)（6）1m3砖格子的重量g（kg/m3）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：在设计蓄热室时，主要是考虑格子砖的材质、热工特性和结构稳定性。格子砖上部高温区域一般采用高铝砖和硅砖，下部温度较低的区域一般采用粘土砖。在确定格子砖的热工特性时，应当使格子砖的传热和储热的能力都能充分发挥，同时要求蓄热室体积要尽可能小，以保持砌体结构稳定。在蓄热室上部高温区，具有强烈的传热条件号，应着重考虑蓄热能力，即应适当缩小格孔当量直径，增加砖的当量厚度和砖重，采用热容量大的耐火材料。对于蓄热室下部低温区，由于温度低，主要考虑加强气流与格子砖之间的对流传热，尽可能地增大气流的湍流程度，适当减小格子砖的当量厚度，以减少一单位体积格子砖的重量。为了达到蓄热室上、下段格孔具有不同当量直径的要求，可以采用多段格孔直径的蓄热室结构，即上段格孔小，下段格孔大。但是，这种结构不仅使格子砖的砖型复杂化，而且清除积灰困难，所以，目前大多数热风炉的蓄热室格孔为单段式，只有少部分热风炉采用两段或三段式。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。炉墙砌砖（P168）a-低温区；b-中温区；c-高温区1-喷涂层；隔热砖；3-耐火砖六.拱顶

1.作用：连接燃烧室和蓄热室。2.结构：半球形、锥形、锥球形、抛物线形和悬链线型。3.确定拱顶砌体各种耐火材料层的砌筑厚度时，既要着重考虑高温区的隔热保温，又要同时考虑砌体的应力分布和重量载荷。总的原则是减薄耐火砖层厚度，增加隔热层厚度，增强结构稳定性，多种因素综合考虑。拱顶砌体的独立式支承结构1、砖托;2、喷涂层;3、SiC填料4、陶瓷纤维;5、拱顶隔热砖;6、拱顶耐火砖;7、炉墙隔热砖;8、炉墙耐火砖七.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。目前我国热风炉常见的燃烧器有两种:金属套筒燃烧器和陶瓷燃烧器。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

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。

（1）优点：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。套筒式陶瓷燃烧器（P172）1-空气进口；2-煤气进口八.支柱及炉箅子

蓄热室全部格子砖都通过炉算子支撑在支柱上。大中型高炉的热风炉支柱和炉算子的材质一般都是含硫低于0.05%的铸铁件，当废气温度较高时，可考虑用高硅耐热球墨铸铁或其他耐热铸件。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。九、炉壳热风炉炉壳的作用是确保密封，安装设备，承受耐火砖砌体膨胀压力及炉内气体压力等载荷。现代高风温热风炉的炉壳是用8~20mm厚度不等的钢板连同炉底板焊成一个不漏气的整体，在其内部衬以耐火砌体，并用地脚螺丝将炉壳固定在炉基上。随着高炉的大型化，风压越来越高，热风炉成为名副其实的受压容器，因此对炉壳的选择和焊接工艺的要求越来越高，炉壳有向厚发展的趋势。考虑到热风炉为受热设备，具有受热上涨和周期性摆动等特点，对垂直焊缝尽量采用圆滑过渡，如炉底板目前采用了圆弧形炉底板。十、炉基炉基的主要作用是承受炉壳传递的设备载荷，炉底传递的耐火砌体载荷，以及承受其他附属设备的载荷等。炉基分为两种形式，一是将一组热风炉建筑在同一个混凝土的基础上;二是每座热风炉有独立的基础。炉基一般为钢筋混凝J几结构，其表面的正常工作温度通常都小于250℃。为了防止热风炉炉基产生不均匀下沉致使管道变形、撕裂，一般都把一座高炉的热风炉组(3座或4座)的炉基做成为一个整体。基础对土壤的耐压力，一般应不小于0.2~25MPa,否则应进行打桩等加固处理。5.2.3热风炉附属设备5.2.3.1热风炉的管道热风炉系统的管道，主要有冷风管、热风管、助燃空气管及净煤气管等。这些管道一般均为普通碳素钢板焊成，其直径取决于管道内气体的允许压力和流速。管道的直径可根据下式来计算：D：圆形管道内径，m；V：气体的实际流量，m3/s；ω：气体的实际流速，m/s；热风炉阀门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5.2.3.2热风炉阀门

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6－16外燃式热风炉系统示意图

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：

一.阀门直径的确定：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。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。

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。

六.废风阀七.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。

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。

5.2.3.4助燃风机热风炉助燃风机的作用，不仅是为热风炉煤气燃烧提供足够的助燃空气，而且还为燃烧烟气流动克服阻力损失提供必需的动能。因此，所选择的助燃风机的能力，必须满足燃料的燃烧和烟气流动的需要。选择助燃风机时，还应当考虑到助燃风机在生产中工作制度的变动、周期中燃烧的不均匀性以及采取强化燃烧的可能性等。所以，一般都要求所采用的助燃风机的风量和风压都应大于其计算值的15%~30%，作为富余量。热风炉助燃风机，般都采用离心式鼓风机。助燃风机的配置方式，有单炉分散配置和热风炉组集中配置两种。未采取助燃空气预热的热风炉，一般是采取单炉分散配置，即每座热风炉配置一台助燃风机，操作方便，但风机台数增加，也给风机检修带来困难。采取助燃空气预热的热风炉，都采取每座高炉的热风炉组集中配置一定数量的助燃风机。5.2.4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；②蠕变温度高且蠕变率低；③体积密度小，蓄热能力差,600℃以下有相变，体积变化大，故使用温度大于600℃

。使用部位：拱顶、燃烧室和蓄热室及大墙炉衬的上部。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：气孔率大，密度小，导热性低，机械强度低。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。

5.不定形材料我国几座典型热风炉选用的耐火材料5.2.5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，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滑动缝下部：230高铝砖＋345高铝砖＋20滑动缝注：上部高铝砖较下部高铝砖更耐高温3.选火井面积（包括隔墙）

根据经验，选火井面积占热风炉内截面积的28％（1）热风炉内截面积：（2）火井面积：4.蓄热室截面积：

5.选格子砖

选七孔砖，格孔直径为Ф43mm，查表知1m3格子砖加热面积：6.蓄热室加热面积

（1）四座热风炉总加热面积：

1260×90＝113400m2

（2）每座热风炉加热面积：

7.一米高蓄热室加热面积：

8.蓄热室高度

9.拱顶高度：采用锥球形

锥球型拱顶

热风炉拱脚内径：

据经验：

拱顶由球冠和圆锥台组成，具体尺寸如下：据经验：球冠弦长

球冠圆心角为120°；圆锥斜边与水平面夹角为60°10.热风炉全高及高径比

支柱及炉篦子高：2.0+0.5=2.5m燃烧室比蓄热室高：0.4m大墙比燃烧室高：1.2m拱顶砖衬：400高铝砖＋230轻质高铝砖＋113硅藻土砖＋40喷涂层＝0.783m则：校核：

符合要求5.2.6悬链线拱顶计算

一.悬链线拱顶：是指耐火砖砌体的内轮廓线（或外轮廓线）是一条悬链线。二.数学表达式：

式中a与x值相对应，

a值决定着悬链线的开度，各点的曲率半径也随之变化。三.悬链线示意图如下:四.悬链线拱顶计算

例如，在设计1260m3高炉的热风炉时，选择热风炉拱高（h）与拱顶张开度（2R＝7760）一半的比值为9.84∶8。当x＝R时，即：解方程求出a值，则标准悬链线方程就定下来了。用牛顿迭代法求解方程式中a值:直到:得出:因此拱顶内轮廓线方程为:

选取拱顶砌砖厚度为400mm，可以得到拱顶外轮廓线方程。当拱顶的内、外轮廓线方程确定之后，便可以进行竖直方向砖型的计算。在内轮廓线方程取x=R=3880作为起点A进行计算，取AB=100mm，通过A及B点内轮廓线的法线，相交于的A1B1点，通过A、B、B1、A14点坐标值计算出竖直方向上第一块砖的尺寸，同样按照上述方法，可以求出竖直方向上所有砖型的尺寸。一般竖直方向上分为8个区段，每个区段用两种砖型配砌，整个热风炉拱顶采用16种砖型。5.5提高风温的途径1.增加蓄热面积；

2.采用高效率格子砖；

3.提高煤气发热值——加焦炉煤气或天然气；

4.预热助燃空气或煤气；

5.控制最小的空气过剩系数；

6.气流均匀分布。一.提高风温的途径二．热风炉燃烧制度热风炉燃烧制度有三种：固定煤气量，调节空气量；固定空气量，调节煤气量；空气量和煤气量都不固定。三．热风炉送风制度当高炉配备三座热风炉时，送风制度有：两烧一送；一烧两送；半并联交叉。当高炉配备四座热风炉时，送风制度有：三烧一送；两烧两送；交叉并联。四.热风炉自动控制1.燃烧自动控制：（1）定时燃烧方式——不完善控制一定的燃烧时间。（2）定温燃烧方式——普遍采用根据拱顶温度、废气温度和蓄热室下部温度判断蓄热室蓄热状态，控制其燃烧方式。（3）热量控制燃烧方式——理想方式在控制燃烧热值的同时，