室式热处理炉的底部和架构设计

1.炉膛结构

（1）侧燃式结构 燃油或燃煤气的室式加热炉，火焰可直接喷入炉膛内，烧嘴安装在单侧或双侧炉墙上，其安装标高要超过炉底装料高度，并可促使炉内有一定程度的气流循环（图12-5），同时也由于具有了一定的炉膛高度而使辐射传热作用加强。

（2）底燃式结构 燃烧室设在炉底下部，如图12-6所示，适用于炉温低于1000℃的热处理炉，特点是：

1）借助烧嘴的喷射作用将温度较低的炉气吸入底燃烧室，一方面可降低燃烧室（或称燃烧道）温度使其寿命提高，同时使进入炉内的气体温度降低，有利于均匀炉膛温度。

图12-5 室式加热炉侧燃式结构

2）底燃烧室宽度通常取348～464mm，长度等于炉膛宽度，随炉底长度不同而设置若干个燃烧室，各底燃烧室之间有隔孔相通，可调整气体分布并降低燃烧室热强度从而有助于提高燃烧室使用寿命。燃烧室热强度一般取（1.3～1.7）×10⁶kJ/（m²·h）。

3）燃烧室吸入口应尽量靠近烧嘴喷口处，距离越近，则气体循环作用越好。

4）底燃式结构适用于炉底宽度小于1.5～2m的室式热处理炉，缺点是燃料消耗量较大。

（3）循环式结构　依靠由烧嘴喷出的高温、高速燃烧气体，借助循环烟道将炉气吸入掺和，然后由燃烧道喷入炉内。图12-7所示为循环室式加热炉示意图。

图12-6 室式热处理炉底燃式结构

图12-7 循环室式加热炉

气体的循环倍数越大，则喷入炉内的循环气体越接近于炉内气体的温度。

气体循环倍数m表示如下式

式中 V₃——喷入炉内的气体量（m³/h），即混合气体量，V₃=V₁+V₂；

V₁——烧嘴的燃烧气体量（m³/h）；

V₂——循环吸入炉气量（m³/h）。

炉内气体的比能（热含量）之差如下式：

式中 ΔQ——留在炉内的热量（kJ/h），ΔQ=Q_r-Q_c；

Q_r——气体带入炉内的总热量（kJ/h）；

Q_c——离炉烟气带走的热量（kJ/h）。(www.xing528.com)

由式（12-6）知，当气体留在炉内的热量ΔQ为不变值时，增大混合气体量V₃，则炉内气体的比能差ΔJ将减小，亦即炉内温度均匀化。

2.炉底结构

室式炉炉底结构基本上有如下三种形式。

（1）热炉底结构（图12-1）下排烟的室式炉，将炉底下部砌一拱形空间，烟气流经此空间通入车间烟道。当炉子操作周期较长时，起到加热炉底的作用，又可节约筑炉材料。

（2）架空炉底结构（图12-2）上排烟的室式炉，将炉底架空以节省筑炉材料。当炉子操作周期较长时，又可减少炉子的蓄热损失。与热炉底结构相比，钢材用量较多。

（3）实炉架结构（图12-3）上排烟的室式炉，炉底标高较低、加热周期不长且需节约钢材时，可考虑实炉底结构。

一般尽量采用前两种结构。

室式加热炉炉底标高一般取700～800mm，大炉子取下限；室式热处理炉炉底标高一般取850～950mm，机械化炉底取下限。

3.烟道结构

炉内烟道的设计内容主要是计算排烟口大小和烟道截面尺寸。炉内气体（烟气）借助烟囱的抽力被吸入各排烟口，然后汇流入炉底烟道或拱形空间内，上排烟时则汇流入炉顶烟道。大型室式加热炉在炉底下部设计有两条排烟道时，烟气离炉前尚应汇总为一条总烟道。

小型室式炉的排烟口尽量设置在炉口两侧，加热室至炉门间的炉口区深度应尽量减小。中、大型室式炉才在炉膛侧墙上附加排烟口，排烟口底面应比炉底面高出20～68mm，以免炉底脏物堵塞排烟道。

下排烟的炉子必须设置烟道闸门用以调节炉内压力，按烟气流动方向在烟道闸门之前要设置烟道检查口，检查口的宽度不小于348mm，高度不小于400mm。

4.热电偶与窥视孔布置

（1）热电偶布置　检查炉温用的热电偶按下述原则布置：

1）布置在烧嘴燃烧火焰不能直接与热电偶接触的地方。

2）布置在离装、出料口稍远的地方。

3）布置在无冷空气吸入的地方。

4）布置在能反映真实炉温的地方。

5）测温点所处位置经受较大振动时不宜布置热电偶。

根据上述原则，室式加热炉一般不装设热电偶。特别需要时可在炉拱顶中心布置一个热电偶，当炉底长度大于2m时可在炉拱顶两端各布置一个热电偶。

室式热处理炉一般在炉拱顶中心布置一个热电偶。

（2）窥视孔布置　窥视孔用来观察炉内火焰流动情况和工件加热情况。

中、小型室式炉，一般只在炉门上装一个窥视孔；大型室式炉除在炉门上装有窥视孔外，一般再在炉后墙上装1～2个窥视孔。窥视孔的安装高度及其位置以能使操作人员观察炉内情况方便为原则。