热风炉自动测控系统设计(编辑修改稿)

热风炉自动测控系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

等技 术的应用，每座高炉配置四座热风炉。 三座 (或四座 )热风炉交替地燃烧和送风就保证了不间断地供给高炉热风。 蓄热式热风炉的工作原理，简言之，就是在燃烧过程中热风炉的砖格子将热量储备起来，当转为送风后，砖格子又把热 量传给冷风，把冷风加热后送至高内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 5 炉炼铁。 其实质是燃烧煤气的热量以 格子 砖 为媒介传给高炉冷风的过程。 热风炉的工艺过程如图 所示 烟 道煤 气空 气热 风 出 口冷 风热 风 出 口a b a 燃烧期 b 送风期 图 热风炉燃烧期与送风期 热风炉的炉体结构 热风炉本体由炉基、炉壳、大墙、拱顶、燃烧室、蓄热室、隔墙、支柱和炉箅子组成。 (1) 炉基 热风炉是由钢结构和大量的耐火砌体及附属设备组成的，具有较大的荷重。 这就要求必须有相应的基础，即炉基。 热风炉的炉基不仅要承载热风炉本体的重量，还要承载其附属设备及相应构筑物的重量；这些荷重将随高炉炉容的扩大和风温的提高而增加，故要求地基耐热压力不小于 ~。 土壤承载力不足时，应打桩加固。 总之，热风炉的炉基必须能承受全部荷重，并保持热风炉稳定。 (2) 炉壳 炉壳的作用 ： ① 承受砖衬的热 膨胀力 ； ② 承受炉内气体的压力 ； ③ 确保密封。 炉壳下部是圆柱体，顶部为半球体；现代高温热风炉炉壳，是由 8~20mm厚度不等的钢板，与炉底一起焊成一个不漏气的整体，内衬为耐火砖砌体，并用内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 6 地脚螺丝将炉壳固定在炉基上。 随着高炉大型化，风压愈来愈高，热风炉成为名副其实的“受压容器”。 因此对炉壳材质的选择和焊接工艺的要求越来越高，有向厚炉壳发展的趋势。 (3) 大墙 大墙即热风炉炉体外围的炉墙，由耐热层、绝热层、隔热层组成。 耐热层由345mm 厚的耐火砖砌成，砖缝应小于 2mm；大墙与炉壳之间是绝热层， 65mm厚，用硅 藻土砖砌筑；在绝热层和大墙之间是隔热层， 60~145mm厚，用于水渣料填充。 在上部高温区耐火砖外增加一层厚度为 113mm或 230mm的轻质黏土砖，以加强绝热，减少热损失。 现代大型热风炉炉墙为独立结构，可以自由膨胀，在稳定状态下，炉墙仅成为保护炉壳和减少热损失的保护性砌体。 (4) 拱顶 拱顶是连接蓄热室和燃烧室的空间，长期在高温状态下工作，除选用优 质耐火材料砌筑外，还必须在高温气流作用下保持砌体结构的稳定性，满 足燃烧时高温烟气流在蓄热室横断面上均匀分布，还要求砌体品质好，隔热性能好，施工方便。 (5) 燃 烧室 煤气燃烧的空间称燃烧室，又称火井。 内燃式热风炉的燃烧室位于炉内一侧，其断面形状有圆形、眼睛形和苹果形三种。 (6) 蓄热室 蓄热室是进行热交换的主要场所，是砌满格子砖的格子房，砖的表面就是蓄热室的加热面，格子砖块就是储藏热量的介质，所以蓄热室的工作既要求传热快又要求蓄热多，还要具有尽可能高的温度水平。 热风炉的管道和阀门 热风炉是高压、高温设备，所用 燃料为易燃、易爆、有毒气体。 因此，热风炉的管道与阀门必须有良好的密封性，工作可靠性，能够承受高温及高压；设备结构应尽量简单，方 便操作；阀门的启闭、传动 装置均应设有手动操作机构，启闭速度应能满 足工艺要求。 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 7 管道 热风炉系统设有冷风管道、热风管道、混风管道、燃烧用高炉煤气管道、助燃空气管道 (指集中鼓风的热风炉 )、主烟道管道 (指高架烟道的热风炉 )、废气管道等。 (1) 冷风管道 ： 冷风管应保持密封，常用 4~12mm钢板焊接而成；在冬季冷风温度为 70~80℃ ，夏季常超过 100℃ 甚至高达 150℃； 为了消除热应力的影响，在冷风管道上要设置伸缩圈，风管的支柱要远离伸缩圈，而支柱上的管托与风管间制成活结，以便冷风管能伸缩自如。 (2) 热风管道 ： 热风管道由约 10mm厚的 普通钢板焊成；要求管道的密封性好，中间隔热层砌轻质黏土砖或硅藻土砖。 近些年，大中型高炉还在热风管道内表面喷涂不定形耐火材料。 (3) 混风管道：混风管道为稳定热风温度而设，根据热风炉的出口温度而掺入一定量的冷风，使热风温度稍有降低。 如果采用一座炉为主送风，一座炉为副送风。 这种双炉并联送风方式，高低风温互相配合使用，可取消混风管道。 阀门 热风炉用的阀门应该坚固结实，能承受一定的高温，保证高压下密封性好，漏气减少到最小程度，开关灵活使用方便，结构简单易于检修和操作。 热风炉系统主要阀门有热风阀、冷风阀、煤气阀、 燃烧阀、煤 气调节阀、空气阀、空气调节阀、煤气放散阀、烟道阀、废气阀、混风调节阀 等。 (1) 阀门类型：根据热风炉周期性工作的特点，热风炉用的阀门可分为控制燃烧系统的阀门和控制送风系统的阀门。 控制燃烧系统的阀门使将空气及煤气送入热风炉燃烧，并把燃烧产生的废气排出热风炉，起调节煤气和助燃空气的流量，调节燃烧温度作用。 当热风炉送风时，燃烧系统的阀门又把煤气管道、空气风机及烟道与热风炉隔开，以保证设备的安全。 主要有燃烧器煤气调节阀、煤气切断阀、烟道阀等。 送风系统的阀门是将鼓风机的冷风送入热风炉，并把热风送到高 炉 ；有的阀门还起着调节热风温度的作用。 该系统的阀门主要有混风阀、冷风阀、热风阀、废气阀等。 热风炉用的阀门按结构造形可分为三类： 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 8 ① 蝶式阀：中间有轴，轴上有翻板也称蝶 板，可以自由旋转翻动；通过转角的大小来调节流量。 蝶式阀调节灵活、准确，但密封性差；由于翻板就在气流中，气流会产生漩涡，故阻力最大，不能用于切断。 通常空气调节阀、煤气调节阀、混风调节阀等是蝶式阀类。 ② 盘式阀：阀盘开闭的方向与气流运动方向平行，构造比较简单；多用于切断含尘废气，密封性差，气流经过阀门时方向转 90176。 ，阻力较大。 通常放散阀、烟道阀等 为盘式阀。 ③ 闸式阀 ： 闸板开闭方向与气流运动方向垂直，构造较复杂，但密封性好；由于气流经过闸式阀时气流方向不变，故阻力最小。 适用于洁 净气体的切断。 通常燃烧阀、煤气阀、冷风阀、热风阀、废气阀 等均为闸式阀。 阀门的驱动有手动、液压传动、电动、气动等。 为了提高热风炉设备的利用率，缩短换炉时间，确保安全生产，减轻劳动强度，大中型高炉热风炉阀门普遍采用自动联锁操作。 (2) 煤气调节阀：它安装在与燃烧器连接的煤气管上，阀板为椭圆形，关闭时不必另为设密封阀；转轴伸出阀外的部分，在转角位置指示针，还与驱动拉杆相连。 热风 炉在燃烧期，燃烧阀 (又称燃烧闸板 )与煤气阀 (又称煤气闸板 )全开后，打开调节阀，通过调节阀开度来调节煤气量；自动燃烧的热风炉，该阀由电气控制，可根据热风炉所需煤气量，进行自动调节。 (3) 空气调节阀：它安设在与燃烧器连接的助燃空气管道支管上，用于调节热风炉燃烧所需的助燃空气量。 (4) 混风调节阀： 它安设在冷风管道与热风管道的连接管上。 一般与一台隔热阀 (又叫冷风大闸 )，用来调节风温。 混风调节阀一般为蝶式阀。 (5) 燃烧 阀： 烧器大闸。 带水冷的闸式阀，仅在套筒式燃烧器的高炉上使用，将煤气送入燃烧器，送风时切断 煤气管道和热风炉的联系。 (6) 烟道阀 ： 热风炉在燃烧期，打开阀门，将废气排入烟道；送风时，关闭烟道阀，以切断热风炉与烟道的通路。 (7) 放风阀：放风阀是在鼓风机运转的情况下，减少或完全停止向高炉供风而设的。 正常送风时，全风送入高炉。 放风时，将风全部转放进入大气。 为了减少放风时的噪声，可将风排至烟道，或安装消声器，放风阀安装在从鼓风机来的内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 9 冷风管道上。 (8) 混风阀：混风阀由调节阀和割断阀组成，装于混风管与热风管相接处。 他的作用是向热风总管内送入一定量的冷风，以保持热风温度稳定不变；调节阀为调节掺入的冷风 量；割断阀是防止冷风管道内风压降低时，热风或高炉煤气进入冷风管道；当休风时，在切断热风之前关闭割断阀，以防煤气倒流进入冷风管道，造成严重的爆炸事故，所以有叫混风保护阀。 (9) 废气阀 ： 当高炉需要紧急放风，但放风阀失灵或炉台上无法进行放风操作时，可通过废气阀进行放风。 当热风炉从送风期转为燃烧期时，炉内充满高压风，而烟道阀阀盘的下面却是负压，此时烟道阀阀盘虽然很高，但由于作用时间短，故不需冷却。 (10) 冷风阀：设在冷风管上的切断阀，是冷风进入热风炉的闸门。 当热风炉送风时，打开冷风阀，鼓风机的冷风送入热风炉 ；当热风炉燃烧时，切断冷风，使热风炉与冷风隔开。 (11) 热风阀：热风阀是一个闸式阀，它安装在热风出口与热风主管之间的短管上；当热风炉处于燃烧期时，它割断热风炉和热风管道；热风炉送风时打开热风阀阀门。 热风炉用煤气的种类及成分 燃料 的种类 凡是在燃烧时能够放出大量的热，且该热量能经济而有效地用于工业或其他方面的物质称为燃料。 冶金生 产用燃料应具有如下基本条件； (1) 燃烧所放出的热量，必须满足生产工艺的要求； (2) 燃烧过程容易控制与调节； (3) 蕴藏量丰富，成本低，使用方便； (4) 燃烧产物是气体，对人、动植物、厂房、环境、 设备无害。 燃料可根据其物态或来源进行划分，燃料 分类的具体情况见表。 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 10 表 燃料 的分类 燃 料 的 物 态固 体 燃 料液 态 燃 料气 体 燃 料天 然 产 物木 柴 、 泥 煤 、 褐 煤 、 烟 煤 、 无 烟 煤 等石 油天 然 气加 工 产 品木 炭 、 焦 煤 、 煤 粉 、 煤 砖 等汽 油 、 煤 油 、 重 油 、 煤 焦 油 等高 炉 煤 气 、 焦 炉 煤 气 、 转 炉 煤 气 等燃 料 的 来 源与其他燃料相比，气体燃料 具有以下优点： (1) 煤气与空气能很好地混合，供给少量的过剩空气就可以完全燃烧，化学和物理热损失少； (2) 煤气可以预热，从而能够大大提高燃料的燃烧温度； (3) 燃烧装置简单，利于燃烧过程的自动调节和控制，满足工艺要求和热工制度； (4) 输送简单方便，节省人力或动力消耗，大大减轻工人的劳动强度，改善劳动条件； (5) 燃烧干净，有利于减轻对环境的污 染； (6) 便于联网，利于统一管理。 热风炉用煤气的成分 高炉热风炉用燃料为气体燃料，主要是高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气。 (1) 高炉煤气：是高炉冶炼过程中产生的，从高炉炉顶排出，经过净化系统净化后得到的煤气。 其主要可燃成分是 CO， 还有少量的 H CH4等，非可燃成分 N2含量最多，超过 50%。 (2) 焦炉煤气：是炼焦过程中产生的煤气。 其主要可燃成分是 H CH4 和CnHm，含量较高，还有少量的 CO、 O N CO2等。 属高热值煤气，具有易燃性。 (3) 转炉煤气：是转炉在吹炼过程中生成的，从炉口喷出经净化后使用。 其主要可燃 成分是 CO，另外还含有一定的 O CO H2和 N2等。 一般热风炉以高炉煤气为主要燃料，由于高炉煤气发热值较低，为了获得高风温，可与焦炉煤气或转炉煤气混合使用。 各种煤气的理化性能指标见表 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 11 各种煤气的理化性能指标 煤 气 种 类高 炉 煤 气焦 炉 煤 气转 炉 煤 气C O2 6 . 66 . 35 6 . 3C O21 2 . 01 . 91 8 . 5H22 . 45 5 . 71 . 4N25 6 . 46 . 41 9 . 2C H40 . 32 4 . 6H2O2 . 32 . 34 . 2O20 . 80 . 4C n H m2 . 0低 发热 值/ k j . m 3煤 气密 度/ k g . m 3燃 烧 时空 气 过剩 系 数烟 气 量/ m3. m 3空 气 量/ m3. m 33 2 7 61 6 8 7 37 2 8 51 . 2 90 . 4 81 . 3 51 . 11 . 11 . 11 . 51 . 51 . 51 . 6 61 . 9 55 . 36 . 9 72 . 2 32 . 7 80 . 81 . 14 . 66 . 2 71 . 5 12 . 7 8成 分 （ 湿 体 积 分 数 ） / % 热风炉的检测与控制参数 热风炉自动化包 括 ① 自动换炉 ； ② 自动燃烧 ； ③ 风温调节 ； ④ 煤气热值自动调节 ； ⑤ 交叉并联自动控制 ； ⑥ 热风炉系统所有温度、压力、流量的检测、处理、打印、报表及报警。 生产过 程中，计算机控制系统、电气传动控制系统和仪表检测系统通常被称为“三电”。 “三电”系统是现代化大型冶金设备不可缺少的重要组成部分。 热风炉热工参数 自动检测，按其检测对象分为：。