6 送风系统.ppt

1、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: 要有足够的鼓风量； 要有足够的鼓风压力； 送风要均匀、稳定； 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。 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：,K4250411型离心式鼓风机特性曲线,特性如下：,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）; 风量和风压随转数而变

2、化，转速可做为调节手段； 风机转速愈高，风压风量曲线曲率愈大。,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。,概念：,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,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：,2. 工作原理：,4. 轴

3、流式鼓风机特性,气体在风机中沿轴向流动，风机效率高； 结构紧凑、质量小，运行稳定，功率大； 有较宽的工作范围； 特性曲线斜度很大，近似等流量工作 ； 飞动曲线斜度小，容易产生飞动现象；,6.1.3 高炉鼓风机的选择,1. 高炉鼓风量 的确定：,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/(m3d)； v 每吨干焦消耗标态风量，m3/t。 一般在24502800 m3/t之间 。 考虑漏风率：V=（1+R）V0,2. 高炉鼓风压力 的确定：,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

4、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：,折算为使用地区的风机出口风量：,风压修正系数,使用地区风机风压为：,4. 选择风机要考虑以下两点：,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； 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,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。,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

5、，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。,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。,二. 风机串联,6.2 内燃式热风炉,热风炉的加热能力：,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,用每m3高炉有效容积所具有的加热面积表示，一般为 80110m2/m3 三种基本结构形式：,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.

6、0左右。,不同炉容热风炉的高径比见下表,二. 工作原理：,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,三. 燃烧室：,燃烧室断面形状 A圆形；B眼睛形；C复合形,燃烧室截面积（包括隔墙面积）占热风炉总内截面积的2230，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345mm230mm；中、小型高炉两层230mm。,2. 燃烧室尺寸：,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： 有较大的受热面积进行热交换； 有一定的砖重量来蓄热； 能引起气流扰动； 砌成格子

7、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 ： （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。,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

8、隔热砖和大墙之间留有6080mm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380450mm，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65113mm硅藻土砖。,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。 1. 对燃烧器的要求： 有足够的燃烧能力。 有

9、足够的调节范围。 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： 空气与煤气混合不好； 需较大的空气过剩系数； 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： 空气与煤气混合好，能完全燃烧； 空气过剩系数小，可提高燃烧温度； 燃烧气体向上喷出，不冲刷隔墙。 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。,6.2

10、.2 热风炉用耐火材料及特性,一. 热风炉砌体破损机理 热震破损； 烟气粉尘的化学侵蚀； 机械荷载作用。,二. 热风炉用耐火材料的主要特性,耐火度：较高的耐火度和荷重软化 温度； 抗蠕变性 ； 体积稳定性 ； 导热性； 热容量 ； 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： 高温性能好； 蠕变温度高且蠕变率低； 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

11、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,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 。,热风炉,我国几座典型热风炉选用的耐火材料,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： 金属套筒燃烧器； 拱顶为半球形； 蓄热室冷、热烟气分布不均。,二. 改进型的主要特征：,悬链线拱顶且拱顶与大墙脱开； 眼睛形燃烧室和与之相配的矩形陶瓷燃

12、烧器； 燃烧室下部隔墙增设绝热砖和耐热不锈钢板。,改进型内燃式热风炉,1. 悬链线拱顶,特点： 内衬由钢结构支撑，拱顶与大墙分开； 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 ； 拱顶由一层致密砖代替了传统的两层致密砖； 蓄热室断面气流分布均匀 。,2. 特殊的隔墙结构,合理设置膨胀缝； 隔墙两层致密砖间加入隔热层； 隔墙各层砌体间、隔墙与热风炉大墙间设置滑动缝； 隔墙靠近蓄热室侧在一定高度上增加一层不锈钢板。,3. 眼睛型燃烧室,隔墙断面小，增加了蓄热室的有效蓄热面积。 蓄热室的烟气流分布均匀。 燃烧室隔墙与大墙不咬砌。,4. 矩形陶瓷燃烧器,与眼睛型燃烧室相配的燃烧器，能

13、充分利用眼睛型燃烧室断面的空间。 矩形燃烧器气体混合效果好，燃烧稳定，效率高，燃烧强度大； 气流阻力损失小,三. 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： 蓄热室烟气分布不均匀； 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7960mm，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

14、砖）：113mm （3） 填料层（水渣石棉填料）：60mm （4） 不定型喷涂料：40mm 共计：3451136040558mm （5） 热风炉内径： d内796055826.844m,燃烧室隔墙结构：,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. 选燃烧室面积（包括隔墙）,根据经验，选燃烧室面积占热风炉内截面积的28 （1） 热风炉内截面积：,（2） 燃烧室面积：,4. 蓄热室截面积：,5. 选格子砖,选七孔砖，格孔直径为43mm，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

15、： 126090113400m2 （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,6.2.5 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

16、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（2R7760）一半的比值为9.848。 当 xR 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

17、=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、A1 4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。,6.3 外燃式热风炉,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。,一. 结构示意图,二. 工作原理动画,1. 燃烧过程,2. 送风过程,外燃式热风炉结构示意图,三. 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

18、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。,四. 外燃式热风炉的特点：,（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）燃烧室断面为圆形，当量直径大，有利于煤气燃烧； （4）送风温度较高，可长时间保持1300。,6.4 顶燃式热风炉,6.4.1 顶燃式热风炉,是将煤气直接引入拱顶空间内燃烧。 首钢顶燃式热风炉示意图：,顶燃式热风炉 1燃烧器；2热风出口；3烟气出口；4冷风入口 a结构示意图；b平面布置图

19、,（1）耐火材料工作负荷均衡； （2）结构对称，稳定性好； （3）蓄热室内气流分布均匀，效率高。 （4）节省钢材和耐火材料，占地面积较小。,优点：,（1）操作不便：热风出口、煤气和助燃空气的入口、燃烧器集中于拱顶； （2）高温区开孔多，是薄弱环节； （3）燃烧器寿命短，不能满足高炉一代寿命的要求。,存在问题：,6.4.2 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）每立方米球的加热面积大，可缩小热风炉体积； （2）耐火球重量大，因此蓄热量多； （3）气流呈紊流状态，热效率较高，易于获得高风温。,优点：,缺点：,（1）要求煤气干净；

20、 （2）助燃空气和煤气压力要高。,6.5 热风炉管道及阀门,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 616 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.

21、阀门直径的确定：,各调节阀、切断阀直径应与管道直径相适应。,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。,6.6 提高风温的途径,一. 增加