二、燃氣燃燒裝置

　　燃氣燃燒裝置，即燃氣燃燒器，是燃氣工業(yè)爐的重要裝置之一。根據(jù)爐子生產(chǎn)目的、工作形式、結(jié)構(gòu)形式等，比較不同燃氣燃燒器的特性，正確設(shè)計、選擇及合理安裝使用燃燒器是非常重要的。
　　燃氣工業(yè)爐與其它燃氣器具不同，為了在限定的部分得到高溫，就需要燃燒大量燃氣。通常，采用鼓風(fēng)式燃燒器。在溫度較低的場合，如低溫熔融爐、低溫退火爐多采用引射式燃燒器。引射式燃燒器難以升到高溫，但它無需送風(fēng)、操作簡單，在燃氣工業(yè)爐上應(yīng)用也較廣泛。
　　鼓風(fēng)式燃燒器分為預(yù)混空氣和不預(yù)混空氣兩類。為使爐溫均勻，一般采用多個鼓風(fēng)式燃燒器，但也不宜過多，否則會使點火、熄火作業(yè)不便。

　　三、煙氣排出系統(tǒng)

　　(一)排煙方式
　　為了使高溫?zé)煔庠跔t膛內(nèi)充分循環(huán)、均勻加熱物料，應(yīng)合理選擇排煙方式和煙氣排出裝置。
　　排煙方式與爐子的結(jié)構(gòu)形式及工廠周圍的環(huán)境有關(guān)。分為上、下排煙兩種。
　　下排煙的爐子結(jié)構(gòu)比較龐大，要占據(jù)較大的地下深度，布置煙道時可能受到車間設(shè)備基礎(chǔ)及廠房柱基的限制；但它的優(yōu)點為煙氣引入地下，有利于車間衛(wèi)生條件及操作環(huán)境，不妨礙車間地上管線的布置并便于吊車作業(yè)。
　　下排煙方式往往是多臺爐子組成一個排煙系統(tǒng)。這樣布置緊湊、經(jīng)濟合理，但煙道系統(tǒng)不易嚴密，可能影響煙囪正常抽力，當(dāng)?shù)叵滤惠^高時還需設(shè)計煙道防水。
　　上排煙的爐子，爐體結(jié)構(gòu)比較簡單，造價低，施工方便，能充分利用較高的爐氣溫度，在得到同樣數(shù)值的抽力時，煙囪高度可以降低。
　　排煙口的標準斷面，可以按爐底面積決定，如表3—9—1，但燃氣加熱爐采用鼓風(fēng)式燃燒器，爐內(nèi)壓力較大氣壓高，不妨把此值看作最小值。通常燃氣加熱爐可以按單位熱負荷41868kJ／h(10000kcal／h)為15～20cm²估算。
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　　(二)煙道與閘門
　　煙道是連接爐子與煙囪的煙氣通道。在設(shè)計煙道時，首先要正確選擇它的截面尺寸和結(jié)構(gòu)形式，使其具有良好的氣密性。
　　下排煙爐子的煙道，大都布置在地面300mm以下。通常用磚砌筑，拱頂采用雙層的半圓拱頂。
　　根據(jù)需要，也可采用內(nèi)襯硅藻土磚的金屬煙道。它的防水性及嚴密性好，但造價高，消耗金屬多，另外煙逭需要安裝在特制的支架上，并應(yīng)在煙道上設(shè)有膨脹調(diào)節(jié)裝置。
　　為了調(diào)節(jié)爐膛內(nèi)的壓力，煙道上設(shè)有煙氣閘門。按爐子大小、用途差異，可采用不同形式的閘門或插板。
　　(三)煙囪
　　煙囪是一種常用的排煙裝置，其作用是在煙囪根部產(chǎn)生抽力(即形成負壓)，使煙氣從爐內(nèi)排出。

　　四、爐門及提升裝置

　　燃氣工業(yè)爐的工作門及觀察孔平時均需用爐門關(guān)閉起來，其目的是為了保持爐溫，以減少爐內(nèi)輻射和爐氣溢出造成的熱損失，以及減少因冷空氣的吸入而惡化爐內(nèi)氣氛。因此，對爐門的要求是嚴密、輕便、耐用及隔熱。對一些高溫爐，爐門常附有水冷裝置。爐門裝在爐門框上，爐門框再固定在爐子的金屬構(gòu)架上。爐門在立裝時應(yīng)向門框傾斜10°角，以便爐門以自身的重量壓緊在爐門框上，保證爐門的關(guān)閉嚴密性。
　　爐門的開閉多半是垂直升降的，而提升是借助于滑輪和滾子的作用，可用人工、電動或氣動等方式實現(xiàn)。當(dāng)爐門重量不大時，采用人工操作的扇形結(jié)構(gòu)提升。若爐門很重，且啟動次數(shù)頻繁，可采用氣動、電動或液動提升結(jié)構(gòu)。爐門及其提升機構(gòu)應(yīng)固定在鋼架上，并使爐門和爐墻不發(fā)生碰撞。

　　五、金屬構(gòu)架

　　為了使整個爐子成為一個牢固的整體，在長期高溫工作條件下不致變形嚴重，工業(yè)爐爐膛外部必須設(shè)置由豎鋼架、水平粱及連接桿組成的金屬構(gòu)架，其型式與爐型和砌磚結(jié)構(gòu)有關(guān)。
　　金屬構(gòu)架相當(dāng)于工業(yè)爐的骨架，它要能承受爐子拱頂?shù)娜恐亓亢蛡?cè)壓力，并把它們的作用力傳給爐子基礎(chǔ)；同時，爐門及提升結(jié)構(gòu)、燃燒裝置、冷卻裝置、冷卻水管和其它一些附件都固定在金屬構(gòu)架上。此外，金屬構(gòu)架還起到抵抗砌體高溫膨脹，保持砌體完整的作用。

　　六、余熱利用裝置

　　由燃氣工業(yè)爐排出的煙氣溫度很高，帶走大量余熱，使爐子的熱效率大大降低，表3—9—2儀以金屬燃氣加熱爐為例。為了提高熱效率，節(jié)約能源，應(yīng)最大限度地利用廢氣余熱。如圖3—9—5示。
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圖3-9-5 加熱爐余熱利用的途徑

表3-9-2 金屬加熱爐熱效率

爐子類型	爐膛溫度/℃	熱有效利用率/％	廢氣平均出爐溫度/％	廢氣帶走的熱損失/％
均熱爐	1300～1400	20～30	1250～1350	55～60
軋制連續(xù)加熱爐	1300～1450	30～40	700～1100	30～45
鍛造室狀爐	1300～1450	10～15	1100～1200	55～65
熱處理室狀爐	850～1100	15～20	800～950	35～50
熱處理直通式爐	850～1000	25～35	500～700	25～35

　　目前余熱利用主要有兩個途徑：用來預(yù)熱燃燒用空氣、燃氣或預(yù)熱物料；用來生產(chǎn)蒸汽或熱水。
　　利用廢氣余熱來預(yù)熱，可以回收大部分煙氣余熱。熱的空氣、燃氣或物料將這一部分熱量帶回了爐膛，這樣可減少供給爐子的燃氣量，直接節(jié)約燃料。另一方面，這一部分增加的熱量是物理熱，它并不增加排煙體積，減少了排煙熱損失，所以增加物理熱要比增加化學(xué)熱的節(jié)能效果好。同時，空氣、燃氣或物料帶入爐內(nèi)的物理熱越多，燃氣的理論燃燒溫度越高，有利于工業(yè)爐所需的高溫。而且，空氣或燃氣預(yù)熱后，燃氣燃燒反應(yīng)加快，火焰?zhèn)鞑ニ俣忍岣?。一般來說，火焰縮短，有利于爐內(nèi)傳熱，提高生產(chǎn)能力等。
　　利用煙氣余熱預(yù)熱空氣或燃氣所采用的設(shè)備有換熱器和蓄熱室兩種。
　　換熱器的傳熱過程可以看作是器壁的穩(wěn)態(tài)綜合傳熱過程。根據(jù)氣流方向特征，換熱器分順流、逆流、交叉流三種形式；根據(jù)材料不同，可分為金屬換熱器(管狀、針狀、片狀、輻射等)及陶瓷換熱器(管式和方孔等)?？偟臉?gòu)造要求為傳熱系數(shù)大，避免局部過熱，氣密性好，流動阻力小，便于清掃，應(yīng)有防脹裝置等。
　　蓄熱室是根據(jù)蓄熱原理設(shè)計的，利用氣流換向裝置實現(xiàn)單個周期性工作的余熱利用裝置。其主要部分是用異型耐火磚砌成的格子磚，它是熱量的傳遞者。為了連續(xù)加熱空氣，一個爐子至少應(yīng)有一對蓄熱室同時工作，一個通人廢氣，另一個通入冷空氣；如果空氣與燃氣都進行預(yù)熱，則需要兩對蓄熱室。
　　與換熱器相比較，蓄熱室的優(yōu)點是：(1)預(yù)熱溫度高；(2)可以預(yù)熱空氣，也可用來預(yù)熱燃氣；(3)使用壽命比較長。它的缺點是：(1)由于周期性的換向，易造成預(yù)熱溫度波動；(2)如果是預(yù)熱燃氣，換向時易造成燃氣損失；(3)整個蓄熱室砌體龐大，需要復(fù)雜的換向設(shè)備。
　　目前，隨著換熱器材質(zhì)和形式的不斷改善，換熱器在煙氣余熱利用上的應(yīng)用日益廣泛。
　　利用煙氣余熱生產(chǎn)蒸汽和熱水，采用的設(shè)備是余熱鍋爐。在大型燃氣工業(yè)爐，如金屬加熱爐系統(tǒng)中，換熱器出來的廢氣溫度仍有500～600℃，甚至更高。所以空氣預(yù)熱設(shè)備后面可以再安裝余熱鍋爐，它能再回收約50％的煙氣余熱，使煙氣溫度進一步下降到150～250℃，使總的熱效率進一步提高。對于煙氣含塵量高的工業(yè)爐，直接在爐膛后安裝換熱器，會很快堵塞或損壞。余熱鍋爐安裝在預(yù)熱器前，可起到集塵作用。
　　與普通鍋爐一樣，余熱鍋爐也分為火管式和水管式兩大類。所不同的是，余熱鍋爐一般煙氣溫度較低，同樣受熱面積時，單位時間產(chǎn)生的蒸汽量只有普通鍋爐的三分之一，而且余熱鍋爐是工業(yè)爐的一個附屬設(shè)備。因為煙氣量和煙氣溫度往往波動，所以余熱鍋爐工況也是不穩(wěn)定的。
　　余熱鍋爐的合理構(gòu)造應(yīng)滿足下列要求；(1)輕便，占地而積?。?2)制造簡單，金屬材料用量少；(3)能抵抗溫度的激烈變化；(4)一個鍋爐機組的蒸發(fā)量不能太?。?5)蒸汽溫度和壓力變化時，不嚴重影響用戶；(6)氣密性好，流動阻力小，可用含塵量大的煙氣。

　　七、爐子其它附件

　　爐子其它附件包括測量儀器、燃燒調(diào)節(jié)裝置、安全裝置等。
　　測量儀器是用來測量燃氣流量、壓力、溫度；燃氣和煙氣的成分；爐內(nèi)溫度、壓力；煙氣溫度、壓力等參數(shù)所需的儀器儀表。調(diào)節(jié)進入爐內(nèi)的熱量，可通過調(diào)節(jié)燃氣或空氣量來實現(xiàn)。燃燒調(diào)節(jié)主要是控制爐內(nèi)溫度、氣氛及爐壓等。
　　此外，燃氣工業(yè)爐上安裝安全裝置，對保證安全生產(chǎn)及避免意外損失都是必要的。
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