加熱爐是一個復雜的熱工設備，它由以下幾個基本部分構成：爐膛與爐襯、燃料系統(tǒng)、供風系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、余熱利用裝置、裝出料設備、檢測及調節(jié)裝置、電子計算機控制系統(tǒng)等。
1 爐膛與爐襯
? ? 爐膛是由爐墻、爐頂和爐底圍成的空間，是對鋼坯進行加熱的地方。爐墻、爐頂和爐底通稱為爐襯，爐襯是加熱爐的一個關鍵技術條件。在加熱爐的運行過程中，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、防護層和鋼結構幾部分組成。
其中耐火層直接承受爐膛內的高溫氣流沖刷和爐渣侵蝕，通常采用各種耐火材料經砌筑、搗打或澆注而成；保溫層通常采用各種多孔的保溫材料經砌筑、敷設、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)場操作條件；防護層通常采用建筑磚或鋼板，其功能在于保持爐襯的氣密性，保護多孔保溫材料形成的保溫層免于損壞。鋼結構是位于爐襯最外層的由各種鋼材拼焊、裝配成的承載框架，其功能在于承擔爐襯、燃燒設施、檢測儀器、爐門、爐前管道以及檢修、操作人員所形成的載荷，提供有關設施的安裝框架。
1.1 ?爐墻
? ? 爐墻分為側墻和端墻，沿爐子長度方向上的爐墻稱為側墻，爐子兩端的爐墻稱為端墻。爐墻通常用標準直型磚平砌而成，爐門的拱頂和爐頂拱腳處用異型耐火磚砌筑。側墻的厚度通常為.5～2倍磚長。端墻的厚度根據燒嘴、孔道的尺寸而定，一般為2～3倍磚長。整體搗打、澆注的爐墻尺寸則可以根據需要隨意確定。大多數加熱爐的爐墻由耐火磚的內襯和隔熱耐火磚層組成。為了使爐子具有一定的強度和良好的氣密性，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層。
爐墻上設有爐門、窺視孔、燒嘴孔、測溫孔等孔洞。為了防止砌磚受損，爐墻應盡可能避免直接承受附加載荷。所以，爐門、冷卻水管等構件通常都直接安裝在鋼結構上。
承受高溫的爐墻當高度或長度較大時，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。當爐墻不太高時，一般用232～464mm粘土磚和232～116隔熱耐火磚的雙層結構。爐墻較高時，爐底水管以下的增加厚度116mm。
1.2 ?爐項
? ? 加熱爐的爐頂按其結構分為兩種：即拱頂和吊頂。
拱頂用楔形耐火磚砌成，結構簡單，砌筑方便，不需要復雜的金屬結構。如果采用預制好的拱頂，更換時就更方便。拱頂的缺點是由于拱頂本身的重量產生側壓力，當加熱膨脹后側壓力就更大。因此，當爐子的跨度和拱頂質量太大時，容易造成爐子的變形，甚至會使拱頂坍塌。所以，拱頂一般用于跨度小于3.5～4m的中小型爐子上，爐子的拱頂中心角一般為60°。
拱頂的厚度與爐子的跨度有關，為了保證拱頂具有足夠的強度，爐子的跨度較大時，爐頂的厚度則應相應適當加大。當拱頂跨度在3.5m以下時，拱頂的耐火磚層為230～250mm，絕熱層為65～150mm。當拱頂跨度在3.5m以上時，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。拱頂砌磚在爐長方向上應設置弓形的膨脹縫，若用粘土磚砌筑則每米應設膨脹縫5～6mm，用硅磚砌筑則每米應設膨脹縫10～12mm，用鎂磚砌筑則每米應設膨脹縫8～lOmm。
當爐子跨度大于4m時，由于拱頂所承受的側壓力很大，一般耐火材料的高溫結構強度已很難滿足，因而大多采用吊頂結構。吊頂是由一些專門設計的異型耐火磚和吊掛金屬構件組成。按吊掛形式分可以是單獨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，以免燒壞失去機械強度，吊架被磚的重量拉長。連續(xù)式加熱爐多采用吊掛鋼結構、錨固磚和澆注料整體澆注爐頂，還有提前預制烘烤成型的爐梁或帶錨固磚的爐頂預制塊組裝的復合頂。
吊掛結構復雜，造價高，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、氧化鐵皮的化學侵蝕。此外，爐底還要經常與鋼坯發(fā)生碰撞和摩擦。
爐底有兩種形式，一種是固定爐底，另一種是活動爐底。固定爐底的爐子，坯料在爐底的滑軌上移動，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?；顒訝t底的坯料是靠爐底機械的運動而移動的。
單面加熱的爐子，其爐底都是實心爐底，兩面加熱的爐子，爐內的爐底通常分實底段(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之內變動。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。
實爐底一般并非直接砌筑在爐子的基礎上，而是架空通風的，即在支承爐底的鋼板下面用槽鋼或工字鋼架空，避免因爐底溫度過高，使混凝土基礎受損，這是因為普通混凝土溫度超過300℃時，其機械強度顯著下降而遭到破壞。
1.4 基礎
? ? 基礎是爐子支座，它將爐膛、鋼結構和被加熱鋼坯的重量所構成的全部載荷傳到地面上。
大中型爐子基礎的材料都是混凝土基礎，只有小型加熱爐才用磚砌基礎。
砌筑基礎時，應避免將爐子部件和其他設備放在同一整塊基礎上，以免由于負荷不同而引起不均衡下沉，使基礎開裂或設備傾斜。
1.5 爐子的鋼結構
? ? 為了使整個爐子成為一個牢固的整體，在長期高溫的工作條件下不致嚴重變形，爐子必須設置由豎鋼架、水平拉桿(或連接梁)組成的鋼結構。爐子的鋼結構起到一個框架作用，爐門、爐門提升機構、燃燒裝置、冷卻水管和其他一些零件都安裝在鋼結構上。
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件構成。冷卻方式分為水冷卻和汽化冷卻兩種。
2.1爐底水冷結構
? ? A 爐底水管的布置
? ? 在兩面加熱的連續(xù)加熱爐內，坯料在沿爐長敷設的爐底水管上向前滑動。爐底水管由厚壁無縫鋼管組成，內徑50～80mm，壁厚10～20mm。為了避免坯料在水冷管上直接滑動時將鋼管壁磨損，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，坯料兩端應比水管寬出～150mm。
爐底水管承受坯料的全部重量(靜負荷)，并經受坯料推移時所產生的動載荷。因此，縱水管下需要有支撐結構。爐底水管的支撐結構形式很多，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，二十幾個管子順序連接起來，形成一個回路，這種結構只適用于跨度不大的爐子。當爐子很寬，上面坯料的負載很大時，需要采用雙橫水管或回線形橫支撐管結構。管的垂直部分用耐火磚柱包圍起來，這樣下加熱爐膛空問被占去不少。
在選擇爐底水管支撐結構時，除了保證其強度和壽命外，應力求簡單。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，這一點對下部的熱交換和爐子生產率的影響很大。所以現(xiàn)代加熱爐設計中，力求加大水冷管間距，減少橫水管和支柱水管的根數。
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”，在壓力加工時很容易造成廢品。例如，軋鋼加熱爐加熱板坯時出現(xiàn)的黑印影響會更大，溫度的不均勻可能導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，就是對爐底水管實行絕熱包扎。
連續(xù)加熱爐節(jié)能的一個重要方面就是減少爐底水管冷卻水帶走的熱量，為此應在所有水管外面加絕熱層。實踐證明，當爐溫為1300℃時，絕熱層外表面溫度可達1230℃，可見，爐底滑管對鋼坯的冷卻影響不大。同時還可看出，水管絕熱時，其熱損失僅為未絕熱水管的1／4～1／5。
過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、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，容易破裂剝落?，F(xiàn)已普遍采用可塑料包扎爐底水管。包扎時，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、抗剝落性能好，能抵抗氧化鐵皮的侵蝕，即使結渣也易于清除，施工比掛磚簡單得多，使用壽命至少可達一年。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％，爐子產量提高15％～20％，減少了坯料黑印的影響，提高了加熱質量。并且投資費用不大，但增產收益很高，經濟效益顯著。
水冷管最好的包扎方式是復合(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％。我國目前復合包扎采用直接搗固法及預制塊法，前者要求施工質量高，使用壽命因施工質量好壞而異，后者值得推廣。預制塊法是用滲鋁鋼板作錨固體，里層用陶瓷纖維，外層用可塑料機壓成型，然后烘烤到300℃，再運到現(xiàn)場進行安裝，施工時，將金屬底板焊壓在水管上即可。
為了進一步消除黑印的影響，長期以來人們都在研究無水冷滑軌。無水冷滑軌所用材質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。國外一般采用電熔剛玉磚或電熔莫來石磚，在低溫段則采用耐熱鑄鋼金屬滑軌，但價格很高，而且高溫下容易氧化起皮，不耐磨。國內試驗成功了棕剛玉-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％磷酸鋁作高溫膠結劑，可以滿足滑軌要求。碳化硅的加人提高了制品的導熱性，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，需敷設在地下時，直徑較小的可以直接埋人地下，但表面應涂防腐漆，熱空氣管道應放在地溝內。
空氣管道一般應采用蝶閥調節(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，同時又要不斷地把燃燒后產生的廢煙氣排出爐外，因此，爐子設有排煙系統(tǒng)。
A 煙道
? ? (1)煙道布置。對煙道布置的要求：
1）地下煙道不會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）煙道較長時，其底部要有排水坡度，以便集中排出煙道積水。
4）當煙道中有余熱回收裝置時，一般要設置旁通煙道和相應的閘板、人孔等，以便在余熱回收裝置檢修時可不影響爐子的生產操作。
5）煙道要與廠房柱基、設備基礎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，當煙氣溫度較高、地面載荷較大、煙道斷面較大或受振動影響大的煙道，一般用180°拱頂。煙道斷面積相同時，60°拱頂的煙道高度可小些，但應注意防止因拱頂推力而使拱腳產生位移。
煙道內襯粘土磚的厚度與煙氣溫度有關。當煙氣溫度為500～800℃，煙道內寬小于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℃時可用100號機制紅磚內襯。當煙道沒有混凝土外框時，外層用紅磚砌筑，其厚度應能保證煙道結構穩(wěn)定。
煙道閘板和煙道人孔煙道閘板。為了調節(jié)爐膛壓力或切斷煙氣，每座爐子一般都要設置煙道閘板。
煙道人孔。煙道上一般都要開設人孔，以便于清灰、檢修和開爐時烘烤。
煙囪加熱爐的排煙一般都用煙囪，因為它不需要消耗動力，維護簡單，只有當煙囪抽力不足時，才采用引風機或噴射管來幫助排煙。
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，造價低。當煙溫高于350℃時，金屬煙囪要砌內襯，襯磚厚度一般為半塊磚。煙溫達到350～500％時用紅磚砌筑，高度為煙囪的1／3，煙溫為500～℃時煙囪全高襯砌紅磚，700℃以上時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，應及時進行修補。烘烤煙囪的最高溫度為：
有耐火磚內襯的紅磚煙囪—300℃；
? ? 無耐火磚內襯的紅磚煙囪—250℃；
? ? 有耐火磚內襯的鋼筋混凝土煙囪—200℃；
? ? 有耐火磚內襯的金屬煙囪—200℃。
