筑炉工程之工业炉及其分类
发布日期:
2020-06-30

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广义地讲,筑炉工程是根据设计要求,把特定的材料构筑成满足工艺需求的炉子结构体的实施过程。这种特定的材料包括耐火材料、金属材料和其他非金属材料以及金属材料与非金属材料的组合体。当这种炉结构体是以工业活动为目的时,一般统称为工业炉。在现代工业活动中,工业炉广泛应用于冶金等工业领域的关键生产工序设备系统中。在此永益高温材料将从五个方面,概要叙述在工业炉构筑过程中,涉及耐火材料结构体的主要程序和内容:

(1)工业炉及其分类;

(2)工业炉炉衬结构的设计;

(3)筑炉材料;

(4)筑炉工程;

(5)筑炉工程的验收。

1.1 工业炉及其分类

1.1.1工业炉

工业炉是对工业活动中用于改变物料的形态或物性的特殊热工设备的统称,是工业活动中必不可少的热工设备。在冶金、化工、有色金属、建材、机械、轻工等行业,不同的工业炉被用于不同的工业目的。

1.1.2工业炉的分类

综上所述,工业炉种类繁多,应用广泛,在不同的行业工业炉有着不同的用途。从专业角度,我们可以对工业炉进行不同的分类。

  1.1.2.1按照有无热源分类

传统概念中,把工业炉限定在能够提供热源的热工设备范围内。事实上,在工业生产活动中,许多热工设备自身不具备提供热源的基本条件,如钢铁行业的钢包、化工行业的一些反应塔等,由于在长期习惯性称谓中也已经称之为“炉”了,设备归类习惯于归入工业炉的管理,而且其构造过程也具有一般工业炉的构造特点。所以,这类设备也统归为工业炉。

在此《永益高温材料有限公司》将按有无热源的范围对工业炉进行分类:

(1)有热源工业炉:这里所指热源,包括各种能量提供的热源。如:固体燃料、液体燃料、气体燃料、电源以及化学热等。这种工业炉包括所有能够为物料提供各种热源的工业炉。如:加热炉、电炉等;

(2)无热源工业炉:这里的无热源是指工业炉不为物料提供各种热源。如:混铁车、钢包、中间包、化学反应塔等。

1.1.2.2按照热源来源分类

在工业炉中,常用的热源主要来自气体燃料、液体燃料、固体燃料、电力等,这些热源在形成过程中,一般有两类:一类是以火焰形式存在;另一类是以非火焰形式存在。

(1)火焰炉:以燃料燃烧释放出的热量作为热源的工业炉。这种工业炉结构简单、燃料多样,结构形式多样,生产成本相对低廉,可以满足多种工业目的,在工业界使用最为普遍。如:各类加热炉等;

(2)电炉:以电能转换成热能作为热源的工业炉。这种工业炉温度可控精度高,生产出的产品质量高,无燃烧污染,但生产成本相对较高,使之应用受到一定的限制,多用于一些优质、特殊材料的生产和处理。如:炼钢电炉、电解槽、红外烘烤炉等;

(3)其他工业炉:除了火焰炉和电炉,还有一些工业炉是以提供其他形式的能源来达到工业目的的。如:炼钢的氧气顶吹转炉等。

1.1.2.3按照工艺过程分类

在工业炉的工艺过程中,物料一般存在两种变化:一种是物态发生变化;另一种是物态不发生变化。通常,我们把使物态发生变化的工业炉称为熔炼炉,把物态不发生变化的工业炉称为加热炉。

(1)熔炼炉:在这种工业炉中,物料的物态发生了变化。为了实现工业目的,有些工业炉在使物料物态发生变化的同时,还改变物料的物理、化学特性。这些工业炉包括:从矿石中提取金属的高炉、反射炉等,去除物料中杂质的转炉等,用于熔化金属的化铁炉等。

(2)加热炉:这里指的是广义上的加热炉。其共同的特点是工业炉中被加热物料在整个工序过程中,只改变其物理、化学和机械性能,而不改变其物态。按照用途,加热炉又可以分为一般加热型加热炉、热处理型加热炉、焙烧型加热炉和干燥烘烤型加热炉等。

(3)也有一些特殊类型的炉子,如:生产水蒸气的锅炉、化工生产用的转化炉和裂解炉、蒸馏塔等。

1.1.2.4按照工艺制度分类

在工业炉的生产过程中,主要有两种不同的工艺制度:连续式生产制度和周期(或间歇)式生产制度。通常我们把生产过程中工业炉内主要工艺参数不随时间的变化而变化的称为连续式工业炉。如:高炉、焦炉、回转窑、连续式加热炉等;把工艺参数随时间的变化而发生周期性变化的称为周期(或间歇)式工业炉。如:转炉、均热炉、倒焰窑、玻璃熔窑等。

1.1.2.5 按照热交换方式分类

除了上述分类,在日常工作中,根据工业炉的生产过程中热交换形式不同,还有按照热交换方式不同进行分类的。如:辐射式加热、对流式加热和层状加热等,辐射式加热炉中又可分为均匀制度式、直接定向式和间接定向式等。

1.1.3 一般工业炉的结构组成

尽管工业炉种类繁多,但从基本结构上讲,主要包括三部分:

(1)供热系统:包括向工业炉内物料提供各种热源的设备系统。如:能源介质管道和设备系统、电力输送系统变压设备等;

(2)工业炉本体:这是工业炉的基本结构。一般包括框架支撑结构、炉体结构、物料输送系统等;

(3)排烟系统:主要包括烟道、烟肉、换热器和排烟辅助设备等;

(4)其他配套设备。

1.1.4 主要工业领域代表性工业炉简介

各主要工业领域代表性工业炉见表1-1。

1-1各主要工业领域代表性工业炉

行业

炉子名称

用途及炉型

使用温度/℃

能力标称/t·日-1

钢铁业

烧结炉

高炉

热风炉

直接还原炉

混铁炉

混铁车

转始

电始

RH脱气槽

钢包

连铸中间包

 

 

 

原料矿粉的烧结,点火保温炉;

生产高炉铁水;

生产高炉所需热风,有内燃、外燃和顶燃式等;

生产海绵铁;

储存和保温铁水,使铁水温度和成分均匀;

运送高炉铁水到炼钢工序,并可进行铁水预处理,多为橄榄型;炼钢,有顶吹、底吹和顶底复吹等;

炼钢,有电弧炉、高频炉等;

对钢水进行真空脱气;

钢水储存和精炼处理;

连铸工艺储存钢水,槽式

 

约1200

1500~2000

900-1500

1500-2000

1300-1500

1300-1500

1600-2000

1600-2000

1500-1600

1500-1600

1400~1600

 

炉容积或产量

风温风量

炉容积或产量

炉容积

转铁量

出钢量

出钢量

处理能力

盛钢量

盛钢量

 

轧钢、热处理业

 

 

均热炉

加热炉

退火炉

溶火炉

回火炉

渗碳炉

氮化炉

镀锌炉

镀铝炉

 

钢键轧制前的均匀加热,有底侧、四角和中心加热等炉型;钢坏轧制前的再加热,有推钢、步进、辊底、转底式等多种炉型;

对钢带或坯料轧制前的退火处理,有穿带式、罩式、步进式、推钢式等炉型;

坯料的溶火加热,有步进式、推钢式等炉型;

坯料的回火加热,有步进式、推钢式等炉型;

钢材表面渗碳;

钢材表面渗氮;

钢材表面镀锌,有连续式、下槽式、罐式等炉型;钢材表面镀铝,有连续式、下槽式、罐式等炉型

 

1300~1350

1250~1350

1100~1300

1500~2000

1500~1700

小时产量

小时产量

小时产量

容积或产量

容积或产量

锻造、铸造业

锻造炉

化铁炉

电炉

钢坯锻造前的加热。有间歇和连续式等;废钢铁的熔化;

废钢铁的熔化,有电弧炉、感应炉等

650~1000

800~1000

250~700

时产量

表面处理业



800~900

500

300~600

720

时产量

机械加工

预热炉

对钢材整形、加工前预热



合金业

合金熔化炉

合金热处理炉

粉末金属烧结炉

铁、镍、铜、铝、锌等合金的制造。有坩埚、鼓型炉、反射炉、感应炉、电弧炉等;

合金材料的均匀化处理;

为金属粉末进行加热烧结,有电阻炉、保护性气氛炉等

800-1200

500-1500

单炉产量

镁业

氯化炉

电解槽

还原炉

回转窑

从菱镁矿中提炼氯化镁;

从氯化镁中提炼氧化镁;

从氧化镁中还原镁;

把氢氧化镁烧成氧化镁

750~950

 

1150~1250

1550~1800

单日产量

铝业

电解炉

化铝炉

保持炉(前炉)

加热炉

热处理炉

炼铝炉

电解氧化铝、水晶石、氟化铝提炼铝;

熔化铝锭;

把反射炉中的铝液进行除渣或脱气处理;

对铝材轧制、锻造前加热;

对铝材进行均质、退火、回火处理;

从矾土页岩或铝矾土中炼铝(电炉),或从氢氧化铝中提取铝(回转窑)

950~980

700~750

700~750

500

120~600

2200~2500或1000~1200

日产量

单炉产量

 

 

 

单炉产量

单日产量

续表1-1


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