1、一.文献综述1.1 加热炉的概述在冶金，化工、机械制造等工业部门中，加热炉是指加热炉是将物料或工件加热的设备。按热源划分有燃料加热炉、电阻加热炉、感应加热炉、微波加热炉等。它以燃料燃烧的火焰魏热源，在炉膛内火焰通常是与物料直接接触的。在有些情况下，为防止物料（工件）的氧化，将火焰与物料隔开，火焰的热量通过隔墙简介传给物料。被加热的物料在炉内基本不发生物态变化和化学反应。1.2 对炉子的基本要求炉子是完成某一工艺过程的热工设备 ，在满足工艺要求的前提下还应满足下列要求：（1）炉子生产率要高；在保证质量的前提下，物料加热速度越快越好，这样可以提高加热炉的生产率，减少炉子座数或缩小炉子尺寸。快速加热
2、还能降低金属的烧伤和单位燃料消耗，节约维护费用。1.3 加热炉的一般组成部分加热炉是一个复杂的热工设备，它由以下几个基本部分构成：炉膛与炉衬、燃料系统、供风系统、排烟系统、冷却系统、余热利用装置、装出料设备、检测及调节装置、电子计算机控制系统等。其中炉子的工作室（炉膛）、供热系统（油泵、管道、燃烧装置等）、排烟系统（烟道、烟闸、排烟机等）以及冷却系统等构了炉子的热工工艺系统，它是火焰炉最基本的组成部分。下面仅对热工工艺系统中的主要组成部分加以介绍。1.3.1 炉膛（工作室）炉膛一般是由炉墙、炉顶和炉底围成的一个近乎六面体的空间，是对钢坯进行加热的地方。炉墙、炉顶和炉底通称为炉衬，炉衬是加热炉的
3、一个关键技术条件。在加热炉的运行过程中，不仅要求炉衬能够在高温和荷载条件下保持足够的强度和稳定性，要求炉衬能够耐受炉气的冲刷和炉渣的侵蚀，而且要求有足够的绝热保温和气密性能。为此，炉衬通常由耐火层、保温层、防护层和钢结构几部分组成，以保证炉子的正常工作。炉墙炉子四周的围墙称为炉墙。加热炉都采用直立的炉墙，分为侧墙和端墙，沿炉子长度方向上的炉墙称为侧墙，炉子两端的炉墙称为端墙。侧墙的厚度通常为 1.5 2 倍砖长（464580mm），端墙的厚度根据烧嘴、孔道的尺寸而定，一般为 23 倍砖长。整体捣打、浇注的炉墙尺寸则可以根据需要随意确定。大多数加热炉的炉墙由耐火砖的内衬和绝热砖层组成。为了使炉子
4、具有一定的强度和良好的气密性，炉墙外面还包有 410mm 厚的钢板外壳或者砌有建筑砖层作炉墙的防护层。炉墙上设有炉门、窥视孔、烧嘴孔、测温孔等孔洞。为了防止砌砖受损，炉墙应尽可能避免直接承受附加载荷。所以，炉门、冷却水管等构件通常都直接安装在钢结构上。炉顶加热炉的炉顶按其结构分为两种：即拱顶和吊顶。拱顶结构如图 1-1 所示。拱顶的主要参数是：内弧半径（R），拱顶跨度即炉子宽度（B），拱顶中心角（a），弓形高度（h）。拱顶的厚度与炉子的跨度有关，为了保证拱顶具有足够的强度，炉子的跨度较大时，炉顶的厚度则应相应适当加大。当拱顶跨度在 3.5m 以下时，拱顶的耐火砖层为 230250mm，绝热层为
5、 65150mm。当拱顶跨度在 3.5m 以上时，耐火砖层为230300mm，绝热层为 120200mm。图 1-1 拱顶结构a拱顶受力情况； b环砌拱顶； c错砌拱顶ba c当炉子跨度大于 4m 时，由于拱顶所承受的侧压力很大，一般耐火材料的高温结构强度已很难满足，因而大多采用吊顶结构，图 1-2 是常用的几种吊顶结构。吊挂顶是由一些专门设计的异型砖和吊挂金属构件组成。按吊挂形式分可以是单独的或成组的吊挂砖吊在金属吊挂梁上。吊顶砖的材料可用黏土砖、高铝砖和镁铝砖，吊顶外面再砌硅藻土砖或其他绝热材料，但砌筑切勿埋住吊杆，以免烧坏失去机械强度，吊架被砖的重量拉长。吊挂结构复杂，造价高，但它不受炉
6、子跨度的影响且便于局部修理及更换。炉底炉底的工作条件比较恶劣。它是炉膛底部的砌砖部分，炉底要求承受被加热钢坯的重量，高温区炉底还要承受炉渣、氧化铁皮的化学侵蚀。此外，炉底还要经常与钢坯发生碰撞和摩擦。炉底有两种形式，一种是固定炉底，另一种是活动炉底。固定炉底的炉子，坯料在炉底的滑轨上移动，除加热圆坯料的斜底炉外，其他加热炉的固定炉底一般都是水平的。活动炉底的坯料是靠炉底机械的运动而移动的。图 1-3 是连续式加热炉图 1-2 吊顶结构图 1-3 加热炉的炉底a带滑轨的连续加热炉炉底：1 和 2滑轨；b两面加热的连续加热炉炉底：1水冷管；2水冷管支撑；3滑轨a b的炉底结构。单面加热的炉子，其炉
7、底都是实心炉底，两面加热的炉子，炉内的炉底通常分实底段（均热段）和架空段两部分，但也有的炉子的炉底全部是架空的。炉底的厚度取决于炉子的尺寸和温度，在 200700mm 之内变动。炉底的下部用绝热材料隔热。由于镁砖具有良好的抗渣性，所以，在轧钢加热炉的炉底上用镁砖砌筑。并且，为了便于氧化铁皮的清除，在镁砖上还要再铺上一层 4050mm 厚的镁砂或焦屑。在 1000左右的热处理炉或无氧化加热炉上，因为氧化铁皮的侵蚀问题较小，炉底也可以采用黏土砖砌筑。1.3.2 排烟系统为了使加热炉能正常工作，需要不断供给燃料所用的空气，同时又要不断地把燃烧后产生的废烟气排出炉外，因此，炉子设有排烟系统。工业炉的排
8、烟方式分为自然排烟和机械排烟两种。前者指烟囱排烟、直接排放和依靠自然抽力的排烟罩等；后者指排烟机排烟、喷射排烟等。A.烟道烟道是连接炉膛和烟囱的烟气通道。设计烟道时，必须充分考虑其断面尺寸和密封绝热问题，因为前者的大小影响烟气流动阻力损失和造价，后者的好坏影响排烟系统的吸力和余热回收率。对烟道布置的要求：（1）地下烟道不会妨碍交通和地面上的操作，因此一般烟道都尽量布置在地下。（2）要求烟道路程短，局部阻力损失小。（3）烟道较长时，其底部要有排水坡度，以便集中排出烟道积水。（4）当烟道中有余热回收装置时，一般要设置旁通烟道和相应的闸板、人孔等，以便在余热回收装置检修时可不影响炉子的生产操作。（5
9、）烟道要与厂房柱基、设备基础和电缆保持一定距离，以免受烟道温度影响。烟道内衬黏土砖的厚度与烟气温度有关。当烟气温度为500800，烟道内宽小于 1m，一般用 113mm 厚的黏土砖，大于 1m，用 230mm 厚黏土砖；烟气温度低于 500时可用 100 号机制红砖内衬。当烟道没有混凝土外框时，外层用红砖砌筑，其厚度应能保证烟道结构稳定。B. 烟道闸板和烟道人孔为了调节炉膛压力或切断烟气，每座炉子一般都要设置烟道闸板, 烟道上一般都要开设人孔，以便于清灰、检修和开炉时烘烤。C.烟囱加热炉的排烟一般都用烟囱，因为它不需要消耗动力，维护简单，只有当烟囱抽力不足时，才采用引风机或喷射管来帮助排烟。烟
10、囱是最常用的排烟装置，它不仅起排烟作用，而且也有保护环境的作用。烟囱有砖砌、混凝土以及金属三种。金属烟囱寿命低，易受腐蚀，但它建造快，造价低。当烟温高于 350时，金属烟囱要砌内衬，衬砖厚度一般为半块砖。烟温达到350500时用红砖砌筑，高度为烟囱的 1/3，烟温为500700时烟囱全高衬砌红砖，700以上时烟囱全高衬砌耐火砖。工业炉用烟囱在投入使用前一般要进行烘烤。烘烤方法一般是在烟道或烟囱底部烧木柴或煤炭，随着抽力的形成，气流逐渐与炉子接通。烟囱烘干后如出现裂纹，应及时进行修补。烘烤烟囱的最高温度为：有耐火砖内衬的红砖烟囱300；无耐火砖内衬的红砖烟囱250；有耐火砖内衬的钢筋混凝土烟囱2
11、00；有耐火砖内衬的金属烟囱200。1.3.3 炉子基础与钢结构A.炉子基础基础是炉子支座，它将炉膛、钢结构和被加热钢坯的重量所构成的全部载荷传到地面上。大中型炉子基础的材料都是混凝土基础，只有小型加热炉才用砖砌基础。砌筑基础时，应避免将炉子部件和其他设备放在同一整块基础上，以免由于负荷不同而引起不均衡下沉，使基础开裂或设备倾斜。B.炉子的钢结构为了使整个炉子成为一个牢固的整体，在长期高温的工作条件下不致严重变形，炉子必须设置由竖钢架、水平拉杆（或连接梁）组成的钢结构。炉子的钢结构起到一个框架作用，炉门、炉门提升机构、燃烧装置、冷却水管和其他一些零件都安装在钢结构上。其作用是：1.4 加热炉的主要生产指标1.4.1 炉子的生产率1.4.2 炉子的单位燃料消耗量1.4.3 单位热耗1.4.4 炉子热效率1.5 连续加热率1.5.1 连续加热炉的分类1.5.2 连续式加热炉炉型的发展概论1.5.3 连续加热炉两种炉型的比较1.5.4 步进式加热炉
