1、0第 1 章 概述反射炉一种室式火焰炉，燃料在燃烧室燃烧，生成的火焰靠炉顶反射到加热室加热坯料的炉子。炉内传热方式不仅是靠火焰的反射，而且更主要的是借助炉顶、炉壁和炽热气体的辐射传热。1.1 反射炉结构(1)炉底：按照炉底与炉基的关系分为架空炉底和实炉底；按照炉底结构分为砖砌反拱炉底和烧结整体炉底。周期作业的精炼反射炉与熔炼反射炉多采用砖砌反拱炉底，一般厚为700900 毫米。由下而上依次为：炉底铸铁板或钢板、石棉板（1020 毫米）、粘土砖（230345 毫米）、捣打料层（50100 毫米）以及最上层砌的镁砖或镁铝砖反拱（230380 毫米）。炉底反拱中心角视熔体比重和深度而定。熔体比重和深
2、度大时，反拱中心角宜较大，如对熔池深 1.31.4 米的粗铅连续精炼炉，一般采用 180的反拱中心角。其他情况下多用 2045(2)炉墙：熔炼反射炉的内墙多采用镁砖、镁铝砖砌筑。有些重要部位如铜熔炼反射炉的粉煤燃烧器附近及转炉渣口等，为了延长使用寿命均采用铬镁砖砌筑。熔点较低的金属的溶化炉可用黏土砖砌筑。外墙一般采用粘土砖。铜熔炼反射炉熔池上部炉墙的厚度一般为 460690 毫米。为延长炉墙寿命，熔池下部逐渐错台加厚，最厚处可达 9001290 毫米，端墙下部厚达 10001400毫米。熔池部分的炉墙外面一般设有炉墙护板。对周期作业的炉子因炉温波动较大，为增加炉墙结构的稳定性，往往砌成弧形，避
3、免炉墙向炉膛内倒塌。 为延长炉墙的使用寿命，可在熔池渣线一带的炉墙外面设置水套。(3)炉顶：反射炉炉顶结构形式很为砖砌拱形和吊挂炉顶。吊挂炉顶又可分为：简易型吊顶、压梁式止推吊顶和立杆式止推吊顶。(4)加料口及转炉渣注入口：周期作业熔炼反射炉炉顶加料口。炼锡、炼铋和处理铅浮渣等几种周期作业的熔炼反射炉，其加料口一般均设在炉顶。加料口的大小视炉料的条件而定。炉顶加料口一般是做成水套式的。粗铜精炼反射炉加料口。粗铜精炼反射炉一般从操作门加料，也有少数在炉顶加料的。加料口的尺寸按加入铜块的外形大小及加料方式来确定。采用机械加料时，加料口一般为 1500900 毫米，人工加料口一般为 1200600
4、毫米。连续作业有料坡熔炼反射炉炉顶加料口。目前国内铜熔炼反射炉均采用料坡 熔炼，其加料口均对称设在炉顶两侧沿炉长方向排列，加料口的中心距一般为 91.2 米。加料口尺寸一般为（150250） （200300）毫米，按加料量及料中水分不同而1定，也可将位于2高温区的加料口设计大些。目前国内大型铜熔炼反射炉炉顶加料口数量多达 56 个。加料口的中心线至炉侧墙内沿的距离一般为 200300 毫米，加料口中心线与水平线的夹角一般不小于 60。转炉渣注入口。需在铜熔炼反射炉中处理转炉渣时，其注入口宜设在前端使渣流方向尽量与侧墙平行，以避免冲击和破坏料坡。考虑到转炉渣对炉砌体的侵蚀和冲刷，注入口附近的砌砖
5、一般应（大于 700 毫米），或设水冷装置。(5)放出口： 洞眼式产品放出口扒口式产品放出口。周期作业反射炉，如炉内同时存在熔渣、冰铜和粗金属等多层熔体，多采用扒口式产品放出口。虹吸式产品放出。虹吸式产品放出口具有操作方便、安全，可改善劳动条件、减轻劳动强度、提高产品质量等优点。(6) 工作门：周期作业反射炉的工作门用于加入块料、插入氧化吹风管、还原油管、进行氧化还原操作以及向炉内加入溶剂等，工作门的数量及位置视炉子大小而定。小炉子（30 吨以下）炉门上设有窥视孔，大炉子炉门上设有风管油管插入孔（250350）。 炉门的开启与关闭，有平衡锤人工控制、手动葫芦卷扬和电动卷扬等，也可采用气动装置。
6、 连续作业铜熔炼反射炉工作门为施工过程中筑炉材料的运送和工作人员进出之用，在炉子点火前即用与砖墙相同的耐火砖砌满。工作门一般设在熔池渣线以上的炉子侧墙上。大型铜熔炼反射炉也有利用转炉渣口进出而不另设工作门的。(7)烟道：周期作业反射炉通常采用竖式烟道。当炉子宽度不大、竖烟道垂直部分不高时，可直接压在炉子的拱定上，此处拱顶可采用“加强拱环” ，已曾受烟道的荷重。(8)火桥：设烧煤火室的周期作业反射炉，其火桥在生产过程中易被侵蚀损坏，一般选用较好的耐火材料砌筑并在墙内设水套或自然冷却风道。故火桥砌体叫厚。火桥不宜太高防止低温死角。1.2 反射炉使用的燃料与内热传递1.2.1 燃料精炼反射炉可用原煤
7、、粉煤、重油、原油、煤气、天然气作燃料。重油发热值高，升温速度快，燃烧过程易于控制和调节，是大多数工厂火法精炼炉的理想燃料。一般重油加热到 90130oC。本设计采用燃料为重油，发热值，重油燃料成分(%)：C85.3%；H11.5%；O0.3%；N0.2% ；S0.6% ；A0.1% ；W2.0% 。湖南工业大学课程设计31.2.2 内热在反射炉内燃料产生的炽热气体温度高达 1500oC 以上。炉气以辐射和对流的方式将所含的热量传递给被加热或熔化的物料、炉顶和炉墙。炉顶和炉墙又以辐射方式传递给被加热的物料，使物料熔化。1.3 炉型的确定反射炉不同纵断面形状、特点和应用如表 1-1，由于年处理粗
8、铜 3 万吨，产量比较小，从节能方面考虑，选用周期型反射炉精炼铜。所选用的反射炉示意图如图 1-1。图 1-1 反射炉示意图表 1-1 反射炉不同纵断面形状、特点和应用纵 断 面 形 状 特 点 应 用炉 顶 平 直 ， 炉 气 对 炉 顶 冲 刷作 用 小 。多 用 于 铜 精 矿 或 熔 砂 的 冰 铜熔 炼 。炉 尾 炉 顶 倾 斜 下 压 ， 有 利 于传 热 及 炉 压 的 分 布 。多 用 于 炉 气 含 尘 量 少 及 要 求炉 温 分 布 均 匀固 体 燃 料 供 热 ， 炉 顶 前 端 为驼 峰 。用 于 炼 锑 及 处 理 铅 浮 渣 。湖南工业大学课程设计4第 2 章 炉
9、型确定、炉子装料量的计算2.1 已知条件粗铜年处理量：3 万吨粗铜品位：99%，全部冷料 重油燃料成分：C85.3%；H11.5%；O0.3%；N0.2% ；S0.6% ；A0.1% ；W2.0%年工作日：320 天 ；炉作业时间：14.5h实收率：98%2.2 炉子装料量的计算日处理量： （t/d）30942A炉 子 实 际 年 处 理 量炉 子 平 均 年 工 作 日 数根据生产实践取日作业率 为 0.97装料量： (t/炉)941.52407G每 炉 作 业 时 间每炉作业时间为 14.5h，各期分配如下：周期 加料 熔化 氧化 还原 浇铸 合计时间/h 4.5 4.0 0.83 1.0
10、 4.17 14.5湖南工业大学课程设计 5第 3 章 燃料燃烧计算3.1 重油低发热量按公式 1-81: 81246()64.18QCHSOW用 用 用 用 用 用低5.31.520.32= 40689 (/)kJg3.2 空气需要量(1)理论干空气量，按公式 1-131：（m 3/kg）0.890.267.3()10.LCHSO（按重油的元素组成计算）(2)理论湿空气量，按公式 1-151： 301.34.850.94(/)kg湿（按供风温度 500C，相对湿度 70%计算）(3)由于采用高压雾化，复合内混式喷嘴，雾化及混合效果较好，故取空气系数 =1.2，实际干空气量，按公式 1-161
11、 301.2.4(/)nLmkg实际湿空气量：按公式 1-171： 30.91.(/)n湿 湿(4)雾化蒸汽用量：采用表压 0.4MPa 的饱和蒸汽做雾化剂，1kg 重油用量为 0.5kg，故按1kg 油计进入燃料产物的蒸汽量为 3.524/80.62()3.3 实际燃烧产物生成（烟气成分）按公式 1-191：2 30.187.0851.60(/)COVmkg用 324241.0(/)HWkg用 用 干 水2 3.(/)S用 301()1().(/)OL2 3.8.79.802791.480(/)NnV mkg用3(/)nmkg燃烧产物组成（烟气成分体积百分比）： 按公式 1-211:210%
12、4.8COnV湖南工业大学课程设计62210%.4HOnV2.372Sn210.8OnV2%69.5Nn3.4 燃烧产物密度（烟气密度）按公式 1-231： 301.29310.98.231.4(/)nALkgmV用 +3.5 燃烧温度计算单位燃料的空气量所含有的物理热 按公式 1-251：Q空1.327.50871(/)nCLt kJg空 空 空单位重油所带的物理热 按公式 1-271：重 油燃.96(/)t重 油燃 重 油 燃（0.4MPa 的饱和蒸汽热焓为 276kJ/kg，其中汽化热为0.56391.5(/)QkJg汽2108kJ/kg，故物理热为 2747-2108=639（kJ/k
13、g） ）则按公式 1-241： 30 406897139.572(/).2nQI kJmV用 重低 空 燃 汽燃烧产物中过剩空气含量： 0.4%1%9.48nL根据图 1-31使用 I0、V L 值查得 05otC理实际燃烧温度 t，按公式 1-291；=t理实 高 温若取 ,则.8高 温 .82164o实湖南工业大学课程设计7第 4 章 炉子热平衡及燃料消耗量计算按热负荷最大的加料熔化阶段考虑，设此阶段内平均每小时燃料消耗量为 x kg/h4.1 热收入4.1.1 重油燃烧热 按公式 3-941： ，=kJ/h)Qx用燃 低 （式中 x单位时间燃料消耗量，kg/h 或 m3/h 燃料的低发热
14、量，kJ/kg 或 kJ/m3用低40689(/)xKgh烧4.1.2 空气物理热按公式 3-1001: n=tkJ/h)Qx湿空 空 空LC（式中 Ln燃料燃烧的实际空气消耗量，m 3/m3 或 m3/kgC 空 空气的定压平均热容，KJ/(m 3oC)t 空 空气的预热温度， oC，取入炉温度1.2750.187(/)ntLxxKgh湿空 空 空4.1.3 重油物理热按公式 3-991: =kJ/h)Q燃 油 油 （式中 C 燃 燃料的平均热容，对于重油取 1.72.1kJ/( kgoC)t 燃 燃料入炉温度， oCx燃料消耗量，kg/h1.974518(/)txxKgh燃 油 油4.1.
15、4 蒸汽物理热按公式 3-1011: =kJ/h)Qi汽 （式中 k单位燃料的雾化剂耗量，kg/kg 或 m3/kg;雾化剂的焓，kJ/kg 或 kJ/m3.x燃料消耗量，kg/h.0.5(274108)9.5(/)xKgh汽4.1.5 铜料氧化热39.24/.1623(/)Q氧 化（假定加料熔化阶段有 2.4%的铜被氧化成 Cu2O，其生成热为 1298kJ/kg，8.5 为加料/ 熔化周期）总的热收入(kJ/kg)4068971839.5163407.52163xxx收 入湖南工业大学课程设计84.2 热支出4.2.1 炉料吸收热 按公式 3-1021: 2132=G(t-)C+q(t-)
16、kJ/h)Q料 料 熔 （式中 G 料 每小时出炉或处理的物料量，kg/ht1、t 2、t 3物料的入炉、熔化及过热温度， oCC1、C 2物料在 t1 至 t2 和 t2 至 t3 的平均热容，kJ/（kg oC）q 熔 物料的熔化潜热，kJ/kg. (t-)C+q(t-)/8.5QG料 固熔 冷 熔 熔 液 最 高30.4815.042(108)591/8.35/kJh4.2.2 不完全燃烧热损失机械性不完全燃烧热损失为 1%,按公式 3-1061: =kJ/h)Qx用低机 （式中 Q 低 燃料的低发热量，kJ/kg 或 kJ/m3；k机械性不完全燃烧系数，一般取 k=0.030.05；x
17、燃料消耗量，kg/h。 0.149.5(/)kxxkJh用低机化学性不完全燃烧，设炉气中 CO+H2 的含量为 0.5%按公式 3-1071: =2J/h)nQpV化 （式中 p每 100m3 出炉废气中 CO 的体积含量，一般有焰燃烧时 p=0.53；Vn单位燃料燃烧的实际烟气量，由燃烧计算确定， m3/kg 或 m3/m3;121系数，废气中含 1%的 CO 时同时含 0.5%H2O，这种混合物每 1m3 的发热量约为 1260KJ。机械性不完全燃烧热损失为 1%0.146890.(/)QkxxkJh用低机设炉气中 CO+H2O 的含量为 0.5%，化学性不完全燃烧 2.5684.7/nV
18、px化则 406.89.7.(/)xkJh不 完4.2.3 炉气带走热损失按公式 3-1051: n=tJ/)QCx尘 尘 尘 （式中 C 尘 烟尘的平均热容，kJ/( kg oC);t 尘 烟尘出炉时的温度， oC；Vn单位燃料燃烧的实际烟气量，由燃烧计算确定， m3/kg 或 m3/m3;x燃料消耗量，kg/h。湖南工业大学课程设计91.590731.2836(/)nQCtVxxkJh炉 气 炉 气 炉 气4.2.4 通过砖砌体及炉门的各项散热损失根据经验先假定为总耗量的 5%，则总热支出为：3 3(5019.623)/0.9527105296x x支 出由 Q收 入 支 出即 342067.257x得 (g/h)xk最大重油消耗量按 350kg/h 考虑。
