工业炉窑的应用和发展

1、陈伟鹏陈伟鹏热能与动力工程热能与动力工程l工业炉和工业窑通称工业炉窑，工业炉和工业窑通称工业炉窑， 主要是主要是指那些利用燃烧反应或把燃料加热的装指那些利用燃烧反应或把燃料加热的装置。炉多用于冶金和机械系统，置。炉多用于冶金和机械系统， 窑则多窑则多用于硅酸盐工业系统。工业炉窑的范畴用于硅酸盐工业系统。工业炉窑的范畴与种类见表与种类见表钢铁和冶金用炉抽风带式烧结机 烧结机 铁矿烧结、锰矿烧结、镍矿烧结、铅锌烧结铁矿烧结、锰矿烧结、镍矿烧结、铅锌烧结 烧结机结构 结机是属于生产人造富矿的烧结设备，它由台车、头部星轮、上部导轨、下部导轨、尾部星轮、内弯道、外弯道、水平压轨所组成。其特征在于台车的啮

2、辊轴承为滚动轴承。 工艺流程 原料厂拜拜矿粉、富精粉、燃料、溶剂按不比例混合，然后送圆筒混料机进行二次混匀和造球，由皮带运输机送到烧结机混料仓，完成供料工艺。铺底料装置先把底料（原块矿，粒度为10-20mm）均匀的铺在台车的篦条上，混好的料由布料器镇静文不对题底料上进行点火烧结，从台车上的烧结矿翻到单辊破碎机进行破碎。通过漏斗溜到设在下层平台的热振动筛中进行筛分，5mm的合格烧结矿通过溜槽溜到储矿槽，供高炉使用。5mm的粉矿，通过配料皮带机进行重新配料，烧结过程产生的废气，除尘器除尘后，经风机抽入烟囱，排入大气。 酸性氧化球团竖炉 小型球团烧结竖炉小型球团烧结竖炉，是一种在土烧基础上研制而成符

3、合国家环保要求，是一种在土烧基础上研制而成符合国家环保要求 ，具，具 有产量高、省气、省电等特点，是最经济的球团烧结形式。还利用了有产量高、省气、省电等特点，是最经济的球团烧结形式。还利用了 原有原有设备负压风机，将生产出来的球团热量二次吸进燃烧炉，充分利用余热，设备负压风机，将生产出来的球团热量二次吸进燃烧炉，充分利用余热，同时同时 又达到了降低球团温度的效果。又达到了降低球团温度的效果。 目前，我公司技术人员通过多年来的目前，我公司技术人员通过多年来的生产实践及改生产实践及改 造，使小型风冷环型燃气烧结竖炉成为市场上最实用的一种造，使小型风冷环型燃气烧结竖炉成为市场上最实用的一种环烧形式。

4、环烧形式。大型球团竖炉大型球团竖炉 （1）SP竖炉竖炉 经过几十处年的发展，已经形成经过几十处年的发展，已经形成8平米、平米、10平米、平米、12平平米、米、14平米、平米、16平米，产量为平米，产量为12001800t/d。 （2）大型圆型竖炉大型圆型竖炉，单炉球团年产量分别为：，单炉球团年产量分别为：70万吨、万吨、60万吨、万吨、50万吨、万吨、 45万吨、万吨、40万吨、万吨、33万吨、万吨、25万吨。万吨。 年产年产3万吨煤焦炉万吨煤焦炉48孔焦化炉孔焦化炉 72孔焦化炉孔焦化炉 l 炼焦化学工业是炼焦化学工业是煤炭煤炭化学工业的一个重要部分，煤炭主要加工方化学工业的一个重要部分，煤

5、炭主要加工方法是高温炼焦（法是高温炼焦（950-1050摄示度）和回收化学产品。产品焦炭可作摄示度）和回收化学产品。产品焦炭可作高炉高炉冶炼的冶炼的燃料燃料，也可用于，也可用于铸造铸造、有色金属有色金属冶炼冶炼、制造、制造水煤气水煤气；可用；可用于制造生产于制造生产合成氨合成氨的发生炉煤气，也可用来制造的发生炉煤气，也可用来制造电石电石，以获得有机合，以获得有机合成工业的原料。在炼焦过程中产生的化学产品经过回收、加工提取焦成工业的原料。在炼焦过程中产生的化学产品经过回收、加工提取焦油、氨、萘、油、氨、萘、硫化氢硫化氢、粗苯粗苯等产品，并获得净等产品，并获得净焦炉煤气焦炉煤气、煤焦油煤焦油、粗、

6、粗苯精制加工和深度加工后，可以制取苯精制加工和深度加工后，可以制取苯苯、甲苯甲苯、二甲苯二甲苯、二硫化碳二硫化碳等，等，这些产品广泛用与这些产品广泛用与化学工业化学工业、医药医药工业、工业、耐火材料耐火材料工业和工业和国防工业国防工业。净焦炉煤气可供民用和作工业燃料。净焦炉煤气可供民用和作工业燃料。煤气煤气中的中的氨氨可用来制造可用来制造硫酸氨硫酸氨、浓氨水、无水氨等。浓氨水、无水氨等。炼焦炼焦化学工业的产品已达数百种，我国炼焦化学化学工业的产品已达数百种，我国炼焦化学工业已能从焦炉煤气、工业已能从焦炉煤气、焦油焦油和粗苯中制取一百多种化学产品，这对我和粗苯中制取一百多种化学产品，这对我国的国

7、民经济发展具有十分重要的意义。国的国民经济发展具有十分重要的意义。 横断面为圆形的炼铁竖炉。用钢板作炉壳，壳内砌耐火砖内衬。高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹 、炉缸5部分。由于高炉炼铁技 术经济指标良好，工艺 简单 ，生产量大，劳动生产效率高，能耗低等优点，故这种方法生产的铁占世界铁总产量的绝大部分。高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石），从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中未

8、还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶排出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。高炉冶炼的主要产品是生铁 ，还有副产高炉渣和高炉煤气。 结构：高炉热风炉眼睛形燃烧室配矩形陶瓷燃烧器、悬链线形硅砖拱顶，稳定长寿型板块墙体结构设计，高效分离型双预热热管换热器等； 主要作用：为高炉提供热风，在高炉回旋区助燃。 热风温度：9001200 l 炉体可转动，用于吹炼钢或吹炼锍的冶金炉。转炉炉体用钢板制成，呈圆筒形，炉体可转动，用于吹炼钢或吹炼锍的冶金炉。转炉炉体用钢板制成，呈圆筒形，内衬耐火材料，吹炼时靠化学反应热加热，不需外加热源，是最重要的炼钢设备，也内衬耐火

9、材料，吹炼时靠化学反应热加热，不需外加热源，是最重要的炼钢设备，也可用于铜、镍冶炼。可用于铜、镍冶炼。l 转炉按炉衬的耐火材料性质分为碱性（用镁砂或白云石为内衬）和酸性（用硅质材转炉按炉衬的耐火材料性质分为碱性（用镁砂或白云石为内衬）和酸性（用硅质材料为内衬）转炉；按气体吹入炉内的部位分为底吹、顶吹和侧吹转炉；按吹炼采用的料为内衬）转炉；按气体吹入炉内的部位分为底吹、顶吹和侧吹转炉；按吹炼采用的气体，分为空气转炉和氧气转炉。气体，分为空气转炉和氧气转炉。l 转炉炼钢主要是以液态生铁为原料的炼钢方法。其主要特点是：靠转炉内液态生铁转炉炼钢主要是以液态生铁为原料的炼钢方法。其主要特点是：靠转炉内液

10、态生铁的物理热和生铁内各组分（如碳、锰、硅、磷等）与送入炉内的氧进行化学反应所产的物理热和生铁内各组分（如碳、锰、硅、磷等）与送入炉内的氧进行化学反应所产生的热量，使金属达到出钢要求的成分和温度。炉料主要为铁水和造渣料（如石灰、生的热量，使金属达到出钢要求的成分和温度。炉料主要为铁水和造渣料（如石灰、石英、萤石等），为调整温度，可加入废钢及少量的冷生铁块和矿石等。在转炉炼钢石英、萤石等），为调整温度，可加入废钢及少量的冷生铁块和矿石等。在转炉炼钢过程中，铁水中的碳在高温下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合气体，过程中，铁水中的碳在高温下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合气体，即

11、转炉煤气。转炉煤气的发生量在一个冶炼过程中并不均衡，且成分也有变化，通常即转炉煤气。转炉煤气的发生量在一个冶炼过程中并不均衡，且成分也有变化，通常将转炉多次冶炼过程回收的煤气经降温、除尘，输入储气柜，混匀后再输送给用户。将转炉多次冶炼过程回收的煤气经降温、除尘，输入储气柜，混匀后再输送给用户。早期的贝塞麦转炉炼钢法和托马斯转炉炼钢法都用空气通过底部风嘴鼓早期的贝塞麦转炉炼钢法和托马斯转炉炼钢法都用空气通过底部风嘴鼓入钢水进行吹炼。侧吹转炉容量一般较小，从炉墙侧面吹入空气。炼钢转炉入钢水进行吹炼。侧吹转炉容量一般较小，从炉墙侧面吹入空气。炼钢转炉按不同需要用酸性或碱性耐火材料作炉衬。直立式圆筒形

12、的炉体，通过托圈、按不同需要用酸性或碱性耐火材料作炉衬。直立式圆筒形的炉体，通过托圈、耳轴架置于支座轴承上，操作时用机械倾动装置使炉体围绕横轴转动（见图耳轴架置于支座轴承上，操作时用机械倾动装置使炉体围绕横轴转动（见图空气底吹转炉示意图）。空气底吹转炉示意图）。 50年代发展起来的氧气转炉仍保持直立式圆筒形，随着技术改进，年代发展起来的氧气转炉仍保持直立式圆筒形，随着技术改进，发展成顶吹喷氧枪供氧，因而得名氧气顶吹转炉，即发展成顶吹喷氧枪供氧，因而得名氧气顶吹转炉，即L-D转炉（见氧气顶吹转炉（见氧气顶吹转炉炼钢）转炉炼钢）;用带吹冷却剂的炉底喷嘴的，称为氧气底吹转炉（见氧气底吹用带吹冷却剂的

13、炉底喷嘴的，称为氧气底吹转炉（见氧气底吹转炉炼钢）。在应用氧气炼钢的初期还使用过卡尔多转炉和罗托转炉，通过转炉炼钢）。在应用氧气炼钢的初期还使用过卡尔多转炉和罗托转炉，通过炉体回转改善炉内反应，但由于设备复杂，炉衬寿命短未能获得推广。炉体回转改善炉内反应，但由于设备复杂，炉衬寿命短未能获得推广。炼铜转炉炼铜转炉 一般为卧式转炉用于处理铜锍，通过鼓入空气一般为卧式转炉用于处理铜锍，通过鼓入空气把冰铜氧化吹炼成粗铜，也用于吹炼冰镍。（见铜、把冰铜氧化吹炼成粗铜，也用于吹炼冰镍。（见铜、镍）（见彩图卧式炼铜转炉镍）（见彩图卧式炼铜转炉把冰铜吹炼成粗铜的设把冰铜吹炼成粗铜的设备、备、150吨氧气顶吹转

14、炉）吨氧气顶吹转炉） l组成：组成： 平炉由熔炼室、炉头、上升道、沉渣室、蓄热室、平炉由熔炼室、炉头、上升道、沉渣室、蓄热室、换向阀换向阀、烟道、烟囱等组成。熔炼室是平炉的中心部、烟道、烟囱等组成。熔炼室是平炉的中心部分，前面有装料炉门、后面底部有出钢分，前面有装料炉门、后面底部有出钢 。l用途：用途： 平炉炼钢是用平炉以煤气或重油为燃料，在燃烧平炉炼钢是用平炉以煤气或重油为燃料，在燃烧火焰直接加热的状态下，将生铁和废钢等原料熔化并火焰直接加热的状态下，将生铁和废钢等原料熔化并精炼成精炼成钢钢液的炼钢方法。液的炼钢方法。l历史：历史： 平炉炼钢自平炉炼钢自1864年法国人年法国人P.马丁利用有

15、蓄热室的马丁利用有蓄热室的火焰炉火焰炉 ，用废钢、生铁成功地炼出钢液起，直到，用废钢、生铁成功地炼出钢液起，直到1960年一直是世界上的主要炼钢方法年一直是世界上的主要炼钢方法 ，从，从60年代起平炉逐年代起平炉逐渐被渐被氧气氧气转炉和电炉炼钢所代替。转炉和电炉炼钢所代替。lLFLF炉炉(LADLE FURNACE)(LADLE FURNACE)即钢包精炼炉，是钢铁生产中主即钢包精炼炉，是钢铁生产中主要的炉外精炼设备。它的主要任务是：要的炉外精炼设备。它的主要任务是： 脱硫脱硫 温温度调节度调节 精确的成分微调精确的成分微调 改善钢水纯净度改善钢水纯净度 造渣造渣 在在LFLF炉生产中建立过程

16、控制计算机系统，主要用来解炉生产中建立过程控制计算机系统，主要用来解决以下问题：决以下问题： 实时接收生产计划，按照计划动态组实时接收生产计划，按照计划动态组织生产。织生产。 按照炉次对按照炉次对LFLF炉生产进行实时的数据跟踪。炉生产进行实时的数据跟踪。 通过冶金模型的计算，实现作业过程的优化，同时通过冶金模型的计算，实现作业过程的优化，同时并向操作人员提供操作指导。并向操作人员提供操作指导。 向下工序提供向下工序提供LFLF炉作炉作业数据。业数据。 向工艺人员提供生产数据的历史追溯向工艺人员提供生产数据的历史追溯. .lLFLF炉一般指钢铁行业中的精炼炉。炉一般指钢铁行业中的精炼炉。 实际

17、就是电弧实际就是电弧炉的一种特殊形式。炉的一种特殊形式。 均热炉均热炉l对于采用模浇铸的钢厂，需要进行开坯，在开坯前钢对于采用模浇铸的钢厂，需要进行开坯，在开坯前钢锭需要在均热炉内均热或加热到所需温度。锭需要在均热炉内均热或加热到所需温度。l中心烧嘴换热式均热炉、上部四角供热换热式均热炉中心烧嘴换热式均热炉、上部四角供热换热式均热炉和上部单侧烧嘴换热式均热炉和上部单侧烧嘴换热式均热炉 钢坯靠步进机构的运动，向前移动的连续式加热炉 环形加热炉是借炉底的旋转，使放置在炉底的坯料由装料环形加热炉是借炉底的旋转，使放置在炉底的坯料由装料口移到出料口的一种炉型。口移到出料口的一种炉型。155003000

18、024000BA10006000600020001730 x67001500030506300?1600 x30米13060006000600060006000600060006000环形炉旋转方向2600200010001000430020005000600040003943524648202919243419232931222930A?1000?120045+5800(空气支管)(煤气支管)(空气支管)(排烟总管)+4800(煤气支管)+5000+6800+7260+2600(烧咀标高) 这种炉子用于叠扎薄板坯和板叠的加热或热处理。这种炉子用于叠扎薄板坯和板叠的加热或热处理。炉底有两条运输

19、连带，薄板坯和板叠放在链带上，借炉底有两条运输连带，薄板坯和板叠放在链带上，借链代的运动通过炉膛被加热。链代的运动通过炉膛被加热。 这种炉子用于管坯穿孔前加热、棒材和焊管坯的这种炉子用于管坯穿孔前加热、棒材和焊管坯的加热或热处理。炉子由若干个单独的炉室组成，室与加热或热处理。炉子由若干个单独的炉室组成，室与室之间有输料辊，辊子倾斜放置，保证坯料在加热过室之间有输料辊，辊子倾斜放置，保证坯料在加热过程中不断地旋转前进。程中不断地旋转前进。双燃烧室链式铝棒加热炉 燃油加热链式铝棒加热炉 快装链式炉排锻造加热炉 辊底式加热炉 辊底式砂型表面烘干加热炉 连轧生产线辊底式再加热炉 l热处理炉是钢铁厂和机

20、器制造厂的热处理车间的基本热处理炉是钢铁厂和机器制造厂的热处理车间的基本设备，负责完成各种金属物料的加热、保温和冷却过设备，负责完成各种金属物料的加热、保温和冷却过程。程。l由于热处理的目的和方法不同，金属物料在热处理炉由于热处理的目的和方法不同，金属物料在热处理炉内的加热、保温和冷却过程有两种截然不同的工艺。内的加热、保温和冷却过程有两种截然不同的工艺。l第一种工艺多属于淬火、正火和回火处理。金属物料第一种工艺多属于淬火、正火和回火处理。金属物料在炉内加热的基本要求是将金属物料准确地加热到热在炉内加热的基本要求是将金属物料准确地加热到热处理温度，并保证内部温度的均匀性，金属物料内部处理温度，

21、并保证内部温度的均匀性，金属物料内部的温度差一般不超过的温度差一般不超过510。显然，在这种情况下金。显然，在这种情况下金属物料的加热过程同加热炉内钢的加热过程基本相同，属物料的加热过程同加热炉内钢的加热过程基本相同，只是要求有较长的保温时间。因此，金属物料的加热只是要求有较长的保温时间。因此，金属物料的加热制度和各种金属物料加热计算基本相同于加热炉内的制度和各种金属物料加热计算基本相同于加热炉内的情况。情况。l第二种金属物料多属于退火、渗氮、渗碳和氰化等处第二种金属物料多属于退火、渗氮、渗碳和氰化等处理。在这种情况下，除了具备第一种金属物料的一些理。在这种情况下，除了具备第一种金属物料的一些

22、基本要求外，更重要的是要求钢在炉内必须完成充分基本要求外，更重要的是要求钢在炉内必须完成充分的组织转变和化学作用，以获取必要的结晶组织和机的组织转变和化学作用，以获取必要的结晶组织和机械性能。因此，实现钢的热处理过程的时间更长。此械性能。因此，实现钢的热处理过程的时间更长。此时，不能用一般的金属物料加热计算方法处理这类问时，不能用一般的金属物料加热计算方法处理这类问题，而是使金属物料按一定的题，而是使金属物料按一定的“标格热处理规划标格热处理规划”进进行热处理。行热处理。l由于热处理的工艺不同，热处理炉的设计和计算亦有由于热处理的工艺不同，热处理炉的设计和计算亦有不同的步骤和方法。在第一种工艺中，以带推料机的不同的步骤和方法。在第一种工艺中，以带推料机的直通式炉为代表，而在第二种工艺中，比较典型的是直通式炉为代表，而在第二种工艺中，比较典型的是车底式炉。车底式炉。l中频感应炉中频感应炉l回转窑回转窑l局部增氧助燃技术局部增氧助燃技术 局部增氧助燃技术适用于各种燃料包括煤、局部增氧助燃技术适用于各种燃料包括煤、 油、油、 气和气和大多数炉窑如玻璃窑、大多数炉窑如玻璃窑、 工业锅炉、加热炉及焚烧炉工业锅炉、加热炉及焚烧炉.（1 1） 提高火焰温度提高火焰温度（2 2）加快燃烧速度，）加快燃烧速度， 促进燃烧完全和根治污染促进燃烧完全和根治污染（3 3） 降低燃料的燃点降低燃料的燃点