加熱爐是一個(gè)復(fù)雜的熱工設(shè)備，它由以下幾個(gè)基本部分構(gòu)成：爐膛與爐襯、燃料系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、余熱利用裝置、裝出料設(shè)備、檢測(cè)及調(diào)節(jié)裝置、電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等。

　　1 爐膛與爐襯

? ? 爐膛是由爐墻、爐頂和爐底圍成的空間，是對(duì)鋼坯進(jìn)行加熱的地方。爐墻、爐頂和爐底通稱為爐襯，爐襯是加熱爐的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)條件。在加熱爐的運(yùn)行過(guò)程中，不僅要求爐襯能夠在高溫和荷載條件下保持足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，要求爐襯能夠耐受爐氣的沖刷和爐渣的侵蝕，而且要求有足夠的絕熱保溫和氣密性能。為此，爐襯通常由耐火層、保溫層、防護(hù)層和鋼結(jié)構(gòu)幾部分組成。

　　其中耐火層直接承受爐膛內(nèi)的高溫氣流沖刷和爐渣侵蝕，通常采用各種耐火材料經(jīng)砌筑、搗打或澆注而成；保溫層通常采用各種多孔的保溫材料經(jīng)砌筑、敷設(shè)、充填或粘貼形成，其功能在于最大限度地減少爐襯的散熱損失，改善現(xiàn)場(chǎng)操作條件；防護(hù)層通常采用建筑磚或鋼板，其功能在于保持爐襯的氣密性，保護(hù)多孔保溫材料形成的保溫層免于損壞。鋼結(jié)構(gòu)是位于爐襯最外層的由各種鋼材拼焊、裝配成的承載框架，其功能在于承擔(dān)爐襯、燃燒設(shè)施、檢測(cè)儀器、爐門、爐前管道以及檢修、操作人員所形成的載荷，提供有關(guān)設(shè)施的安裝框架。

　　1.1 ?爐墻

? ? 爐墻分為側(cè)墻和端墻，沿爐子長(zhǎng)度方向上的爐墻稱為側(cè)墻，爐子兩端的爐墻稱為端墻。爐墻通常用標(biāo)準(zhǔn)直型磚平砌而成，爐門的拱頂和爐頂拱腳處用異型耐火磚砌筑。側(cè)墻的厚度通常為.5～2倍磚長(zhǎng)。端墻的厚度根據(jù)燒嘴、孔道的尺寸而定，一般為2～3倍磚長(zhǎng)。整體搗打、澆注的爐墻尺寸則可以根據(jù)需要隨意確定。大多數(shù)加熱爐的爐墻由耐火磚的內(nèi)襯和隔熱耐火磚層組成。為了使?fàn)t子具有一定的強(qiáng)度和良好的氣密性，爐墻外面還包有4～lOmm厚的鋼板外殼或者砌有建筑磚層作爐墻的防護(hù)層。

　　爐墻上設(shè)有爐門、窺視孔、燒嘴孔、測(cè)溫孔等孔洞。為了防止砌磚受損，爐墻應(yīng)盡可能避免直接承受附加載荷。所以，爐門、冷卻水管等構(gòu)件通常都直接安裝在鋼結(jié)構(gòu)上。

　　承受高溫的爐墻當(dāng)高度或長(zhǎng)度較大時(shí)，要保證有足夠的穩(wěn)定性。增加穩(wěn)定性的辦法是增加爐墻的厚度或用金屬錨固件固定。當(dāng)爐墻不太高時(shí)，一般用232～464mm粘土磚和232～116隔熱耐火磚的雙層結(jié)構(gòu)。爐墻較高時(shí)，爐底水管以下的增加厚度116mm。

　　1.2 ?爐項(xiàng)

? ? 加熱爐的爐頂按其結(jié)構(gòu)分為兩種：即拱頂和吊頂。

　　拱頂用楔形耐火磚砌成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，砌筑方便，不需要復(fù)雜的金屬結(jié)構(gòu)。如果采用預(yù)制好的拱頂，更換時(shí)就更方便。拱頂?shù)娜秉c(diǎn)是由于拱頂本身的重量產(chǎn)生側(cè)壓力，當(dāng)加熱膨脹后側(cè)壓力就更大。因此，當(dāng)爐子的跨度和拱頂質(zhì)量太大時(shí)，容易造成爐子的變形，甚至?xí)构绊斕Ｋ?，拱頂一般用于跨度小?.5～4m的中小型爐子上，爐子的拱頂中心角一般為60°。

　　拱頂?shù)暮穸扰c爐子的跨度有關(guān)，為了保證拱頂具有足夠的強(qiáng)度，爐子的跨度較大時(shí)，爐頂?shù)暮穸葎t應(yīng)相應(yīng)適當(dāng)加大。當(dāng)拱頂跨度在3.5m以下時(shí)，拱頂?shù)哪突鸫u層為230～250mm，絕熱層為65～150mm。當(dāng)拱頂跨度在3.5m以上時(shí)，耐火磚層為230～300mm，絕熱層為120～200mm。

　　拱的兩端支撐在特制的拱腳磚上，拱的其他部位用楔形耐火磚砌筑。拱頂可以用耐火磚砌筑，也可用耐火混凝土預(yù)制塊。爐溫為1250～1300℃以上的高溫爐的拱頂采用硅磚或高鋁磚，但硅磚僅適合于連續(xù)運(yùn)行的爐子。耐火磚上面可用硅藻土磚絕熱：也可用礦渣棉等散料做絕熱層。拱頂砌磚在爐長(zhǎng)方向上應(yīng)設(shè)置弓形的膨脹縫，若用粘土磚砌筑則每米應(yīng)設(shè)膨脹縫5～6mm，用硅磚砌筑則每米應(yīng)設(shè)膨脹縫10～12mm，用鎂磚砌筑則每米應(yīng)設(shè)膨脹縫8～lOmm。

　　當(dāng)爐子跨度大于4m時(shí)，由于拱頂所承受的側(cè)壓力很大，一般耐火材料的高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度已很難滿足，因而大多采用吊頂結(jié)構(gòu)。吊頂是由一些專門設(shè)計(jì)的異型耐火磚和吊掛金屬構(gòu)件組成。按吊掛形式分可以是單獨(dú)的或成組的吊掛磚吊在金屬吊掛梁上。吊頂磚的材料可用粘土磚、高鋁磚和鎂鋁磚，吊頂外面再砌硅藻土磚或其他隔熱材料，但砌筑切勿埋住吊桿，以免燒壞失去機(jī)械強(qiáng)度，吊架被磚的重量拉長(zhǎng)。連續(xù)式加熱爐多采用吊掛鋼結(jié)構(gòu)、錨固磚和澆注料整體澆注爐頂，還有提前預(yù)制烘烤成型的爐梁或帶錨固磚的爐頂預(yù)制塊組裝的復(fù)合頂。

　　吊掛結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，但它不受爐子跨度的影響且便于局部修理及更換。

　　1.3 爐底

? ? 爐底是爐膛底部的砌磚部分，爐底要求承受被加熱鋼坯的重量，高溫區(qū)爐底還要承受爐渣、氧化鐵皮的化學(xué)侵蝕。此外，爐底還要經(jīng)常與鋼坯發(fā)生碰撞和摩擦。

　　爐底有兩種形式，一種是固定爐底，另一種是活動(dòng)爐底。固定爐底的爐子，坯料在爐底的滑軌上移動(dòng)，除加熱圓坯料的斜底爐外，其他加熱爐的固定爐底一般都是水平的。活動(dòng)爐底的坯料是靠爐底機(jī)械的運(yùn)動(dòng)而移動(dòng)的。

　　單面加熱的爐子，其爐底都是實(shí)心爐底，兩面加熱的爐子，爐內(nèi)的爐底通常分實(shí)底段(均熱段)和架空段兩部分，但也有的爐子的爐底全部是架空的。

　　爐底的厚度取決于爐子的尺寸和溫度，在200～700mm之內(nèi)變動(dòng)。爐底的下部用隔熱材料隔熱。由于鎂磚具有良好的抗渣性，所以，在軋鋼加熱爐的爐底上用鎂磚砌筑。并且，為了便于氧化鐵皮的清除，在鎂磚上還要再鋪上一層40～50mm厚的鎂砂或焦屑。

　　推鋼式加熱爐為避免坯料與爐底耐火材料直接接觸和減少推料的阻力，在單面加熱的連續(xù)式加熱爐或雙面加熱的連續(xù)式加熱爐的實(shí)底部分安裝有金屬滑軌，而雙面加熱的連續(xù)式加熱爐安裝的則是水冷滑軌。

　　實(shí)爐底一般并非直接砌筑在爐子的基礎(chǔ)上，而是架空通風(fēng)的，即在支承爐底的鋼板下面用槽鋼或工字鋼架空，避免因爐底溫度過(guò)高，使混凝土基礎(chǔ)受損，這是因?yàn)槠胀ɑ炷翜囟瘸^(guò)300℃時(shí)，其機(jī)械強(qiáng)度顯著下降而遭到破壞。

　　1.4 基礎(chǔ)

? ? 基礎(chǔ)是爐子支座，它將爐膛、鋼結(jié)構(gòu)和被加熱鋼坯的重量所構(gòu)成的全部載荷傳到地面上。

　　大中型爐子基礎(chǔ)的材料都是混凝土基礎(chǔ)，只有小型加熱爐才用磚砌基礎(chǔ)。

　　砌筑基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)避免將爐子部件和其他設(shè)備放在同一整塊基礎(chǔ)上，以免由于負(fù)荷不同而引起不均衡下沉，使基礎(chǔ)開裂或設(shè)備傾斜。

　　1.5 爐子的鋼結(jié)構(gòu)

? ? 為了使整個(gè)爐子成為一個(gè)牢固的整體，在長(zhǎng)期高溫的工作條件下不致嚴(yán)重變形，爐子必須設(shè)置由豎鋼架、水平拉桿(或連接梁)組成的鋼結(jié)構(gòu)。爐子的鋼結(jié)構(gòu)起到一個(gè)框架作用，爐門、爐門提升機(jī)構(gòu)、燃燒裝置、冷卻水管和其他一些零件都安裝在鋼結(jié)構(gòu)上。

　　2 加熱爐的冷卻系統(tǒng)

? ? 加熱爐的冷卻系統(tǒng)是由加熱爐爐底的冷卻水管和其他冷卻構(gòu)件構(gòu)成。冷卻方式分為水冷卻和汽化冷卻兩種。

　　2.1爐底水冷結(jié)構(gòu)

? ? A 爐底水管的布置

? ? 在兩面加熱的連續(xù)加熱爐內(nèi)，坯料在沿爐長(zhǎng)敷設(shè)的爐底水管上向前滑動(dòng)。爐底水管由厚壁無(wú)縫鋼管組成，內(nèi)徑50～80mm，壁厚10～20mm。為了避免坯料在水冷管上直接滑動(dòng)時(shí)將鋼管壁磨損，在與坯料直接接觸的縱水管上焊有圓鋼或方鋼，稱為滑軌，磨損以后可以更換，而不必更換水管。

　　兩根縱向水管間距不能太大以免坯料在高溫下彎曲，最大不超過(guò)2m。但也不宜太小，否則下面遮蔽太多，削弱了下加熱，最小不少于0.6m。為了使坯料不掉道，坯料兩端應(yīng)比水管寬出～150mm。

　　爐底水管承受坯料的全部重量(靜負(fù)荷)，并經(jīng)受坯料推移時(shí)所產(chǎn)生的動(dòng)載荷。因此，縱水管下需要有支撐結(jié)構(gòu)。爐底水管的支撐結(jié)構(gòu)形式很多，一般在高溫段用橫水管支撐，橫水管彼此間隔1～3.5m，橫水管兩端穿過(guò)爐墻靠鋼架支持。支撐管的水冷卻不與爐底縱水管的冷卻連通，二十幾個(gè)管子順序連接起來(lái)，形成一個(gè)回路，這種結(jié)構(gòu)只適用于跨度不大的爐子。當(dāng)爐子很寬，上面坯料的負(fù)載很大時(shí)，需要采用雙橫水管或回線形橫支撐管結(jié)構(gòu)。管的垂直部分用耐火磚柱包圍起來(lái)，這樣下加熱爐膛空問(wèn)被占去不少。

　　在選擇爐底水管支撐結(jié)構(gòu)時(shí)，除了保證其強(qiáng)度和壽命外，應(yīng)力求簡(jiǎn)單。這樣一方面為了減少水管可以減少熱損失，另一方面免得下加熱空間被占去太多，這一點(diǎn)對(duì)下部的熱交換和爐子生產(chǎn)率的影響很大。所以現(xiàn)代加熱爐設(shè)計(jì)中，力求加大水冷管間距，減少橫水管和支柱水管的根數(shù)。

　　B 爐底水管的絕熱

? ? 爐底水冷滑管和支撐管加在一起的水冷表面積達(dá)到爐底面積的40％～50％，帶走大量熱量。

　　又由于水管的冷卻作用，使坯料與水管滑軌接觸處的局部溫度降低200～250℃，使坯料下面出現(xiàn)兩條水冷“黑印”，在壓力加工時(shí)很容易造成廢品。例如，軋鋼加熱爐加熱板坯時(shí)出現(xiàn)的黑印影響會(huì)更大，溫度的不均勻可能導(dǎo)致鋼板的厚薄不均勻。為了清除黑印的不良影響，通常在爐子的均熱段砌筑實(shí)爐底，使坯料得到均熱。但降低熱損失和減少黑印影響的有效措施，就是對(duì)爐底水管實(shí)行絕熱包扎。

　　連續(xù)加熱爐節(jié)能的一個(gè)重要方面就是減少爐底水管冷卻水帶走的熱量，為此應(yīng)在所有水管外面加絕熱層。實(shí)踐證明，當(dāng)爐溫為1300℃時(shí)，絕熱層外表面溫度可達(dá)1230℃，可見，爐底滑管對(duì)鋼坯的冷卻影響不大。同時(shí)還可看出，水管絕熱時(shí)，其熱損失僅為未絕熱水管的1／4～1／5。

　　過(guò)去水冷絕熱使用異型磚掛在水管上，由于耐火材料要受坯料的摩擦和振動(dòng)、氧化鐵皮的侵蝕、溫度的急冷急熱、高溫氣體的沖刷等，使掛磚的壽命不長(zhǎng)，容易破裂剝落。現(xiàn)已普遍采用可塑料包扎爐底水管。包扎時(shí)，在管壁上焊上錨固釘，能將可塑料牢固地抓附在水管上。它的抗熱震性好，耐高溫氣體沖刷、耐振動(dòng)、抗剝落性能好，能抵抗氧化鐵皮的侵蝕，即使結(jié)渣也易于清除，施工比掛磚簡(jiǎn)單得多，使用壽命至少可達(dá)一年。這樣包扎的爐底水管，可以降低燃料消耗20％～30％，降低水耗約50％，爐子產(chǎn)量提高15％～20％，減少了坯料黑印的影響，提高了加熱質(zhì)量。并且投資費(fèi)用不大，但增產(chǎn)收益很高，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

　　水冷管最好的包扎方式是復(fù)合(雙層)絕熱包扎。采用一層10—12mm的陶瓷纖維，外面再加40—50mm厚的耐火可塑料(10mm厚的陶瓷纖維相當(dāng)于50—60mm厚可塑料的絕熱效果)。這樣的雙層包扎絕熱比單層絕熱可減少熱損失20％～30％。我國(guó)目前復(fù)合包扎采用直接搗固法及預(yù)制塊法，前者要求施工質(zhì)量高，使用壽命因施工質(zhì)量好壞而異，后者值得推廣。預(yù)制塊法是用滲鋁鋼板作錨固體，里層用陶瓷纖維，外層用可塑料機(jī)壓成型，然后烘烤到300℃，再運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，施工時(shí)，將金屬底板焊壓在水管上即可。

　　為了進(jìn)一步消除黑印的影響，長(zhǎng)期以來(lái)人們都在研究無(wú)水冷滑軌。無(wú)水冷滑軌所用材質(zhì)必須能承受坯料的壓力和摩擦，又能抵抗氧化鐵皮的侵蝕和溫度急變的影響。國(guó)外一般采用電熔剛玉磚或電熔莫來(lái)石磚，在低溫段則采用耐熱鑄鋼金屬滑軌，但價(jià)格很高，而且高溫下容易氧化起皮，不耐磨。國(guó)內(nèi)試驗(yàn)成功了棕剛玉-碳化硅滑軌磚，座磚用高鋁碳化硅制成，效果較好。棕剛玉(即電熔剛玉)熔點(diǎn)高，硬度大，抗渣性能也好，但抗熱震性較差。以85％的棕剛玉加入15％碳化硅，再加5％磷酸鋁作高溫膠結(jié)劑，可以滿足滑軌要求。碳化硅的加人提高了制品的導(dǎo)熱性，改善了抗熱震性。

? ? 3 其他系統(tǒng)

? ? 3.2空氣管道

? ? 空氣管道一般都架空敷設(shè)，需敷設(shè)在地下時(shí)，直徑較小的可以直接埋人地下，但表面應(yīng)涂防腐漆，熱空氣管道應(yīng)放在地溝內(nèi)。

　　空氣管道一般應(yīng)采用蝶閥調(diào)節(jié)，亦可采用焊接的閘板閥。

　　為了減少管道的散熱損失，熱空氣管道也要敷設(shè)絕熱層。

　　3.3排煙系統(tǒng)

? ? 為了使加熱爐能正常工作，需要不斷供給燃料所用的空氣，同時(shí)又要不斷地把燃燒后產(chǎn)生的廢煙氣排出爐外，因此，爐子設(shè)有排煙系統(tǒng)。

　　A 煙道

? ? (1)煙道布置。對(duì)煙道布置的要求：

　　1）地下煙道不會(huì)妨礙交通和地面上的操作，因此一般煙道都盡量布置在地下。

　　2）要求煙道路程短，局部阻力損失小。

　　3）煙道較長(zhǎng)時(shí)，其底部要有排水坡度，以便集中排出煙道積水。

　　4）當(dāng)煙道中有余熱回收裝置時(shí)，一般要設(shè)置旁通煙道和相應(yīng)的閘板、人孔等，以便在余熱回收裝置檢修時(shí)可不影響爐子的生產(chǎn)操作。

　　5）煙道要與廠房柱基、設(shè)備基礎(chǔ)和電纜保持一定距離，以免受煙道溫度影響。

　　(2)煙道斷面。煙道一般采用拱頂角為60°或180°的煙道斷面，當(dāng)煙氣溫度較高、地面載荷較大、煙道斷面較大或受振動(dòng)影響大的煙道，一般用180°拱頂。煙道斷面積相同時(shí)，60°拱頂?shù)臒煹栏叨瓤尚⌒珣?yīng)注意防止因拱頂推力而使拱腳產(chǎn)生位移。

　　煙道內(nèi)襯粘土磚的厚度與煙氣溫度有關(guān)。當(dāng)煙氣溫度為500～800℃，煙道內(nèi)寬小于1m，一般用113mm厚的粘土磚，大于1m，用230mm厚粘土磚；煙氣溫度低于500℃時(shí)可用100號(hào)機(jī)制紅磚內(nèi)襯。當(dāng)煙道沒(méi)有混凝土外框時(shí)，外層用紅磚砌筑，其厚度應(yīng)能保證煙道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

　　煙道閘板和煙道人孔煙道閘板。為了調(diào)節(jié)爐膛壓力或切斷煙氣，每座爐子一般都要設(shè)置煙道閘板。

　　煙道人孔。煙道上一般都要開設(shè)人孔，以便于清灰、檢修和開爐時(shí)烘烤。

　　煙囪加熱爐的排煙一般都用煙囪，因?yàn)樗恍枰膭?dòng)力，維護(hù)簡(jiǎn)單，只有當(dāng)煙囪抽力不足時(shí)，才采用引風(fēng)機(jī)或噴射管來(lái)幫助排煙。

　　煙囪是最常用的排煙裝置，它不僅起排煙作用，而且也有保護(hù)環(huán)境的作用。煙囪有磚砌、混凝土以及金屬三種。

　　金屬煙囪壽命低，易受腐蝕，但它建造快，造價(jià)低。當(dāng)煙溫高于350℃時(shí)，金屬煙囪要砌內(nèi)襯，襯磚厚度一般為半塊磚。煙溫達(dá)到350～500％時(shí)用紅磚砌筑，高度為煙囪的1／3，煙溫為500～℃時(shí)煙囪全高襯砌紅磚，700℃以上時(shí)煙囪全高襯砌耐火磚。

　　工業(yè)爐用煙囪在投入使用前一般要進(jìn)行烘烤。烘烤方法一般是在煙道或煙囪底部燒木柴或煤炭，隨著抽力的形成，氣流逐漸與爐子接通。煙囪烘干后如出現(xiàn)裂紋，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。烘烤煙囪的最高溫度為：

　　有耐火磚內(nèi)襯的紅磚煙囪—300℃；

? ? 無(wú)耐火磚內(nèi)襯的紅磚煙囪—250℃；

? ? 有耐火磚內(nèi)襯的鋼筋混凝土煙囪—200℃；

? ? 有耐火磚內(nèi)襯的金屬煙囪—200℃。