混合氣體連續(xù)加熱爐的設(shè)計(jì)(推鋼式)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　內(nèi)容摘要</b></p><p>　　工業(yè)爐是工業(yè)加熱的關(guān)鍵設(shè)備，廣泛的應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)，并且其在各工業(yè)部門的生產(chǎn)中都占有十分重要的地位。</p><p>　　隨著我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的建立和不斷完善，我國(guó)的工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛發(fā)展。金屬加熱領(lǐng)域也有了較大的變化，工業(yè)爐爐型結(jié)構(gòu)、筑爐材料、燃料種類、加熱方式與燃燒系統(tǒng)、熱工測(cè)量控

2、制和環(huán)境保護(hù)方面緊密聯(lián)系起來(lái)。當(dāng)今工業(yè)爐是工業(yè)的耗能大戶，節(jié)能環(huán)保成為了工業(yè)爐發(fā)展的關(guān)鍵。</p><p>　　金屬加熱的主要目的是提高金屬的可塑性，以便進(jìn)行壓力加工。按照爐溫分布，沿爐長(zhǎng)方向上分為預(yù)熱段、加熱段和均熱段。其中預(yù)熱段是工業(yè)爐的非供熱段，位于進(jìn)料端，利用燃燒產(chǎn)物的廢熱預(yù)熱物料，，加熱段為供熱段，具有燃燒區(qū)，可提高爐溫，給物料加熱。均熱段位于出料端，能減小斷面溫差，保證加熱質(zhì)量，使物料在滿足燒成條件的

3、前提下縮短退火時(shí)間，以提高整個(gè)爐子的產(chǎn)量。</p><p>　　工業(yè)爐的主要組成部分有：工業(yè)爐砌體、工業(yè)爐排煙系統(tǒng)、工業(yè)爐預(yù)熱器和工業(yè)爐燃燒裝置等。機(jī)械工業(yè)應(yīng)用的工業(yè)爐有多種類型，如在鑄造車間，有熔煉金屬的沖天爐、感應(yīng)爐、電阻爐、電弧爐、真空爐、平爐、坩堝爐，烘烤砂型的砂型干燥爐、鐵合金烘爐和鑄件退火爐等等；在鍛壓車間，有對(duì)鋼錠或鋼坯進(jìn)行鍛前加熱的各種加熱爐，和鍛后消除應(yīng)力的熱處理爐；在金屬熱處理車間，有改善工件

4、機(jī)械性能的各種退火、正火、淬火和回火的熱處理爐；在粉末冶金車間有燒結(jié)金屬的加熱爐等。一般習(xí)慣上所說(shuō)的工業(yè)爐多指由推鋼機(jī)運(yùn)料的推鋼式連續(xù)加熱爐，推鋼式加熱爐是鋼鐵企業(yè)最常見(jiàn)的爐型。</p><p>　　為了設(shè)計(jì)出節(jié)能高效的加熱爐，根據(jù)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。根據(jù)燃料的種類和金屬的尺寸及所需的加熱溫度，采用經(jīng)驗(yàn)和給定數(shù)據(jù)相結(jié)合，確定加熱爐的熱工制度，出料方式和有效長(zhǎng)度等。為了消除物料

5、在加熱段水冷滑道產(chǎn)生的水底黑印，在爐子尾部設(shè)置了均熱段，同時(shí)減小斷面溫差。</p><p>　　本設(shè)計(jì)借鑒了前人所積累的經(jīng)驗(yàn)，采用先進(jìn)的燃燒技術(shù)、合理的爐襯結(jié)構(gòu)形式、排煙系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)，并結(jié)合當(dāng)今一些先進(jìn)的工藝技術(shù)，結(jié)合課題的要求，設(shè)計(jì)了本連續(xù)式加熱爐。本加熱爐實(shí)現(xiàn)了控制簡(jiǎn)單、方便。本設(shè)計(jì)的主題部分對(duì)工業(yè)爐的開爐準(zhǔn)備和防爆進(jìn)行了分析，對(duì)工業(yè)爐建成投產(chǎn)前的烘爐操作和運(yùn)行時(shí)的開爐、停爐做了簡(jiǎn)要的介紹，使我們對(duì)于工

6、業(yè)爐的具體操作有了大體的了解。</p><p>　　經(jīng)過(guò)對(duì)加熱爐基本理論學(xué)習(xí)和實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程的計(jì)算，進(jìn)一步掌握連續(xù)加熱爐的選擇和應(yīng)用，為以后的工作奠定了良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 加熱爐； 金屬加熱； 應(yīng)力； 節(jié)能； 燃燒</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Indus

7、trial furnace is the key which is used in industrial.It is widely used in various sectors of the national economy. It takes a very important position in the production of various industrial sectors.As Chineses socialist

8、 market economic system establishment and constant improvement, Chineses industrial develop rapidely. Metal heating areas has larger changes in the structure of industrial furnace. Materials of building furnace, fuel typ

9、e, heating method and combustion systems and thermal co</p><p>　　Keywords: furnace; metal heating; energy conservation; combustion</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>

10、;　　引言1</b></p><p><b>　　一、文獻(xiàn)綜述1</b></p><p>　　1.1 工業(yè)爐的組成、分類及用途 1</p><p>　　1.2 工業(yè)爐的歷史發(fā)展過(guò)程 2</p><p>　　1.3 工業(yè)爐的節(jié)能 3</p><p>　　1.4 天然氣和高爐煤氣

11、的綜合應(yīng)用 4</p><p>　　1.5 高效節(jié)能工業(yè)爐窯研究 5</p><p>　　1.6 結(jié)束語(yǔ) 7</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)計(jì)算書8</b></p><p>　　2.1 燃料燃燒計(jì)算 8</p><p>　　2.1.1 混合煤氣配比及其成分計(jì)算 8</p&g

12、t;<p>　　2.1.2 助燃空氣消耗量 10</p><p>　　2.1.3 燃燒產(chǎn)物生成量及成分的計(jì)算 10</p><p>　　2.1.4 計(jì)算混合煤氣燃燒產(chǎn)物密度 10</p><p>　　2.1.5 計(jì)算燃料理論燃燒溫度 11</p><p>　　2.2 爐膛熱交換計(jì)算 11</p><

13、p>　　2.2.1 預(yù)確定爐膛主要尺寸 12</p><p>　　2.2.2 爐內(nèi)氣體黑度的計(jì)算 13</p><p>　　2.2.3 計(jì)算各段爐墻和爐頂對(duì)金屬的角度系數(shù) 15</p><p>　　2.2.4 計(jì)算各段導(dǎo)來(lái)輻射系數(shù) 16</p><p>　　2.3 金屬加熱計(jì)算和爐子基本尺寸的的設(shè)計(jì) 17</p>

14、<p>　　2.3.1 計(jì)算各界面處金屬加熱的有關(guān)參數(shù) 18</p><p>　　2.3.2 爐子基本尺寸的確定 25</p><p>　　2.4 爐膛熱平衡與燃料消耗量計(jì)算 28</p><p>　　2.4.1 爐膛熱收入 28</p><p>　　2.4.2 爐膛熱支出 29</p><p>

15、　　2.4.3 爐膛熱平衡和燃料消耗量 34</p><p>　　2.5 燃燒裝置的選用 35</p><p>　　2.5.1 選擇依據(jù)和類型 36</p><p>　　2.5.2 燒嘴布置和燒嘴選型 36</p><p>　　2.6 空氣預(yù)熱器設(shè)計(jì)計(jì)算 36</p><p>　　2.6.1 已知數(shù)據(jù) 36

16、</p><p>　　2.6.2 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)37</p><p>　　2.6.3 設(shè)計(jì)方案 37</p><p>　　2.6.4 設(shè)計(jì)計(jì)算 37</p><p>　　2.6.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 39</p><p>　　2.6.6 確定換熱器材質(zhì) 41</p><p>　　2.6.7 計(jì)算換熱

17、器運(yùn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 42</p><p>　　2.7 低壓氣體流動(dòng)阻力損失計(jì)算 42</p><p>　　2.7.1 換熱器煙氣側(cè)阻力損失 42</p><p>　　2.7.2 換熱器空氣側(cè)阻力損失 43</p><p>　　2.7.3 空氣管路阻力損失計(jì)算及鼓風(fēng)機(jī)選擇 45</p><p>　　2.7.4 煙道

18、阻力損失及煙囪計(jì)算（引風(fēng)機(jī)選擇） 51</p><p>　　2.8 推鋼機(jī)和出鋼機(jī)的選型 55</p><p>　　2.8.1 推拉料機(jī)推力計(jì)算 55</p><p>　　2.8.2 推拉料機(jī)性能 56</p><p><b>　　致謝57</b></p><p><b>　　

19、三、專題59</b></p><p>　　3.1 概述 59</p><p>　　3.2 烘爐操作 59</p><p>　　3.2.1 烘爐步驟 59</p><p>　　3.2.2 確定烘爐制度的原則 59</p><p>　　3.2.3 烘烤方法 60</p><p&g

20、t;　　3.2.4 烘爐 61</p><p>　　3.3 使用保護(hù)氣體的開爐、停爐操作 62</p><p>　　3.3.1 開爐操作 62</p><p>　　3.3.2 停爐操作 62</p><p>　　3.4 工業(yè)爐的防爆62</p><p>　　3.4.1 燃燒爆炸事故 62</p>

21、<p>　　3.4.2 熔劑蒸汽的爆炸 63</p><p>　　3.4.3 蒸汽爆炸 63</p><p>　　3.4.4 粉煤爆炸 63</p><p>　　3.4.5 安全燃燒的基本條件 64</p><p>　　3.5 結(jié)論 64</p><p><b>　　四、附錄65&l

22、t;/b></p><p>　　4.1 原始技術(shù)數(shù)據(jù) 65</p><p>　　4.2 英文文獻(xiàn)原文 66</p><p>　　4.3 英文文獻(xiàn)翻譯 70</p><p><b>　　實(shí)習(xí)報(bào)告76</b></p><p><b>　　引言</b></p&g

23、t;<p>　　近代，聯(lián)合國(guó)會(huì)議提出了“可持續(xù)發(fā)展”的嶄新觀念，這是人類發(fā)展觀念的根本轉(zhuǎn)變?？沙掷m(xù)發(fā)展觀念不是權(quán)宜之計(jì)，而應(yīng)成為每一個(gè)國(guó)家的國(guó)策。當(dāng)前工業(yè)爐每年消耗大量的能源，工業(yè)爐排放的煙塵對(duì)環(huán)境也造成極大的污染，因此，工業(yè)爐的節(jié)能和環(huán)保就成為當(dāng)務(wù)之急，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必要措施。工業(yè)爐的發(fā)展也必須服從這一觀念，它也必須與全球化、信息化、綠色化提升制造業(yè)的總需求同步前進(jìn)。</p><p>　　我國(guó)

24、在工業(yè)爐節(jié)能方面, 具有相當(dāng)大的潛力, 如何節(jié)約能源，提高能源利用水平, 仍是當(dāng)務(wù)之急。燃料爐在我國(guó)工業(yè)爐中起著舉足輕重的作用，它必需滿足高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、少污染的生產(chǎn)要求，要全方面思考，從總體上解決問(wèn)題，走可持續(xù)發(fā)展的道路。我國(guó)工業(yè)爐的發(fā)展現(xiàn)狀以及前人的理論實(shí)踐的基礎(chǔ)上，查找相關(guān)工業(yè)爐資料，參考相關(guān)的文獻(xiàn)手冊(cè)，設(shè)計(jì)了這座以天然氣和高爐煤氣為燃料的推鋼式連續(xù)加熱爐。</p><p><b>　　一、文獻(xiàn)

25、綜述</b></p><p>　　1.1工業(yè)爐的組成、分類及用途</p><p>　　工業(yè)爐是工業(yè)生產(chǎn)中，用來(lái)完成各種工件或材料的熔煉、加熱、烘干、燒結(jié)、裂解和蒸餾等各種加熱工藝所用的熱工設(shè)備。利用燃料燃燒或電能轉(zhuǎn)化的熱量將物料或工件加熱。</p><p>　　工業(yè)爐的主要組成部分有：工業(yè)爐砌體、工業(yè)爐排煙系統(tǒng)、工業(yè)爐預(yù)熱器和工業(yè)爐燃燒裝置等。機(jī)械工業(yè)應(yīng)

26、用的工業(yè)爐有多種類型，如在鑄造車間，有熔煉金屬的沖天爐、感應(yīng)爐、電阻爐、電弧爐、真空爐、平爐、坩堝爐，烘烤砂型的砂型干燥爐、鐵合金烘爐和鑄件退火爐等等；在鍛壓車間，有對(duì)鋼錠或鋼坯進(jìn)行鍛前加熱的各種加熱爐，和鍛后消除應(yīng)力的熱處理爐；在金屬熱處理車間，有改善工件機(jī)械性能的各種退火、正火、淬火和回火的熱處理爐；在焊接車間，有焊件的焊前預(yù)熱爐和焊后回火爐；在粉末冶金車間有燒結(jié)金屬的加熱爐等。</p><p>　　工業(yè)爐還

27、廣泛應(yīng)用于其他工業(yè)，如冶金工業(yè)的金屬熔煉爐、礦石燒結(jié)爐和煉焦?fàn)t；石油工業(yè)的蒸餾爐和裂化爐；煤氣工業(yè)的發(fā)生爐；硅酸鹽工業(yè)的水泥窯和玻璃熔化、玻璃退火爐；食品工業(yè)的烘烤爐等。</p><p>　　工業(yè)爐按供熱方式分為兩類：一類是火焰爐(或稱燃料爐)，用固體、液體或氣體燃料在爐內(nèi)的燃燒熱量對(duì)工件進(jìn)行加熱；第二類是電爐，在爐內(nèi)將電能轉(zhuǎn)化為熱量進(jìn)行加熱。火焰爐的燃料來(lái)源廣，價(jià)格低，便于因地制宜采取不同的結(jié)構(gòu)，有利于降低生產(chǎn)

28、費(fèi)用，但火焰爐難于實(shí)現(xiàn)精確控制，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，熱效率較低。電爐的特點(diǎn)是爐溫均勻和便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，加熱質(zhì)量好。按能量轉(zhuǎn)換方式，電爐又可分為電阻爐、感應(yīng)爐和電弧爐。</p><p>　　工業(yè)爐按熱工制度又可分為兩類：一類是間斷式爐又稱周期式爐，其特點(diǎn)是爐子間斷生產(chǎn)，在每一加熱周期內(nèi)爐溫是變化的，如室式爐、臺(tái)車式爐、井式爐等；第二類是連續(xù)式爐，其特點(diǎn)是爐子連續(xù)生產(chǎn)，爐膛內(nèi)劃分溫度區(qū)段。在加熱過(guò)程中每一區(qū)段的溫度是不

29、變的，工件由低溫的預(yù)熱區(qū)逐步進(jìn)入高溫的加熱區(qū)，如連續(xù)式加熱爐和熱處理爐、環(huán)形爐、步進(jìn)式爐、振底式爐等。</p><p>　　1.2工業(yè)爐的歷史發(fā)展過(guò)程</p><p>　　工業(yè)爐的創(chuàng)造和發(fā)展對(duì)人類進(jìn)步起著十分重要的作用。中國(guó)在商代出現(xiàn)了爐溫達(dá)到1200℃，爐子內(nèi)徑達(dá)0.8米較為完善的煉銅爐。在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，人們?cè)谌坫~爐的基礎(chǔ)上進(jìn)一步掌握了提高爐溫的技術(shù)，從而生產(chǎn)出了鑄鐵。</p>

30、;<p>　　1794年，世界上出現(xiàn)了熔煉鑄鐵的直筒形沖天爐。后到1864年，法國(guó)人馬丁運(yùn)用英國(guó)人西門子的蓄熱式爐原理，建造了用氣體燃料加熱的第一臺(tái)煉鋼平爐。他利用蓄熱室對(duì)空氣和煤氣進(jìn)行高溫預(yù)熱，從而保證了煉鋼所需的1600℃以上的溫度。1900年前后，電能供應(yīng)逐漸充足，開始使用各種電阻爐、電弧爐和有芯感應(yīng)爐。</p><p>　　二十世紀(jì)五十年代，無(wú)芯感應(yīng)爐得到迅速發(fā)展。后來(lái)又出現(xiàn)了電子束爐，利用

31、電子束來(lái)沖擊固態(tài)燃料，能強(qiáng)化表面加熱和熔化高熔點(diǎn)的材料。</p><p>　　用于鍛造加熱的爐子最早是手鍛爐，其工作空間是一個(gè)凹形槽，槽內(nèi)填入煤炭，燃燒用的空氣由槽的下部供入，工件埋在煤炭里加熱。這種爐子的熱效率很低，加熱質(zhì)量也不好，而且只能加熱小型工件，以后發(fā)展為用耐火磚砌成的半封閉或全封閉爐膛的室式爐，可以用煤，煤氣或油作為燃料，也可用電作為熱源，工件放在爐膛里加熱。</p><p>

32、　　為便于加熱大型工件，又出現(xiàn)了適于加熱鋼錠和大鋼坯的臺(tái)車式爐，為了加熱長(zhǎng)形桿件還出現(xiàn)了井式爐。20世紀(jì)20年代后又出現(xiàn)了能夠提高爐子生產(chǎn)率和改善勞動(dòng)條件的各種機(jī)械化、自動(dòng)化爐型。</p><p>　　工業(yè)爐的燃料也隨著燃料資源的開發(fā)和燃料轉(zhuǎn)換技術(shù)的進(jìn)步，而由采用塊煤、焦炭、煤粉等固體燃料逐步改用發(fā)生爐煤氣、城市煤氣、天然氣、柴油、燃料油等氣體和液體燃料，并且研制出了與所用燃料相適應(yīng)的各種燃燒裝置。</p&

33、gt;<p><b>　　1.3工業(yè)爐的節(jié)能</b></p><p>　　工業(yè)爐是耗能大戶，其能耗占全國(guó)總能耗的1/4 ，占工業(yè)總能耗的60%。工業(yè)爐中燃料爐能耗占工業(yè)爐總能耗的92%，其中固體燃料約占70% ，液體燃料約占20% ，氣體燃料約占10% ．電爐按臺(tái)數(shù)計(jì)算占45% ，而能耗僅占工業(yè)爐總能耗的8%左右。由此可見(jiàn)，燃料爐在我國(guó)工業(yè)爐中起了舉足輕重的作用。它必須滿足高產(chǎn)

34、、優(yōu)質(zhì)、低耗及少污染的生產(chǎn)目標(biāo)。</p><p>　　能源是人類生存、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。我國(guó)的能源狀況：優(yōu)質(zhì)燃料少當(dāng)今世界，使用的一次能源主要是化石能源（煤炭、石油和天然氣），我國(guó)所占比例在90%以上。</p><p>　　解決能源短缺靠?jī)墒?，一手是開源，一手是節(jié)流。根據(jù)我國(guó)的能源形勢(shì)，工業(yè)爐節(jié)能將勢(shì)在必行。</p><p>　　工業(yè)爐節(jié)能的途徑，工

35、業(yè)爐節(jié)能可從以下幾方面著手進(jìn)行：</p><p>　　1、改善燃料燃燒狀況，完善燃燒裝置。燃燒裝置是燃料爐的“心臟”，它工作的好壞直接影響工業(yè)爐的燃料消耗，所以，在工業(yè)爐上要求燃燒裝置具有高效、節(jié)能性能。從80年代至今，我國(guó)成功地自行開發(fā)、研制了多種適合國(guó)情的燃燒裝置，如平焰燒嘴、高速燒嘴、自身預(yù)熱燒嘴、低氧化氮燒嘴和蓄熱式燒嘴等。這些燃燒裝置既能達(dá)到高效節(jié)能，又能實(shí)現(xiàn)低污染，并能適應(yīng)多種工藝要求，保證爐內(nèi)溫度均

36、勻，滿足加熱溫度曲線，控制爐內(nèi)氣氛，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量等。</p><p>　　自身預(yù)熱燒嘴：是一種把燃燒器、換熱器、排煙裝置合為一體的燃燒裝置，它不但供給爐子熱量，而且利用了煙氣余熱，從而達(dá)到節(jié)能的目的。在本次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)分析、研究我才采用了自身預(yù)熱燒嘴來(lái)完成燃料的燃燒過(guò)程。</p><p>　　2、工業(yè)爐在完成工藝任務(wù)時(shí)，產(chǎn)生大量余熱，如不及時(shí)回收利用，馬上“煙消熱散”，不可再利用

37、。燃料爐中煙氣帶走的熱量占總供熱量30%—70% ,充分回收余熱，節(jié)約燃料，是爐子節(jié)能的重要途徑。采用高效余熱回收技術(shù)及裝置是工業(yè)爐節(jié)能的一項(xiàng)基本途徑。在以往的一些實(shí)驗(yàn)中，一般助燃空氣溫度每提高100℃，可節(jié)約燃5%。所以一般在工業(yè)爐的使用過(guò)程中，經(jīng)常利用換熱器或蓄熱室來(lái)利用煙氣產(chǎn)生的余熱，預(yù)熱空氣和煤氣，在本次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我就利用了換熱器來(lái)預(yù)熱煤氣和空氣，從而節(jié)約了一定的燃料。</p><p>　　3、采用新

38、型爐用材料，優(yōu)化爐襯結(jié)構(gòu)是工業(yè)爐節(jié)能的一項(xiàng)新的技術(shù)，例如在許多大型的工業(yè)爐中采用了澆筑結(jié)構(gòu)，并配備了一些輕質(zhì)保溫材料，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)驗(yàn)，證明了該結(jié)構(gòu)的節(jié)能效果。</p><p>　　4、提高熱工檢測(cè)與控制水平對(duì)燃料爐而言，是一條比較重要的節(jié)能途徑。各種熱工參數(shù)的檢測(cè)與控制的好壞直接關(guān)系到燃料的利用情況。熱工參數(shù)的檢測(cè)與控制的使用，可以改善燃燒，降低能耗，保證工藝要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。所以現(xiàn)在的大多數(shù)工業(yè)爐窯都采

39、用了，較先進(jìn)的熱工檢測(cè)與控制水平，在本次的設(shè)計(jì)中，也要結(jié)合設(shè)計(jì)的工業(yè)爐采用機(jī)械化和自動(dòng)化的先進(jìn)技術(shù)。以便節(jié)約能源。</p><p>　　1.4 天然氣和高爐煤氣的綜合應(yīng)用</p><p>　　在各種燃料中，氣體燃料的的燃燒過(guò)程最容易控制，也最容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié);按照需要可用配合的辦法得到任何發(fā)熱量的煤氣。可在爐外完成空氣、煤氣的混合，借以強(qiáng)化燃燒；</p><p>　

40、　理論上煤氣預(yù)熱溫度不受限制，氣體燃料可以進(jìn)行高溫預(yù)熱，因此可以用低熱值燃料來(lái)獲得較高的燃燒溫度，并有利于節(jié)約燃料，降低燃耗。</p><p>　　在冶金企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常要產(chǎn)生大量的廢氣，如高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、發(fā)生爐煤氣等。我們可以經(jīng)這些廢氣重新加以利用，在冶金聯(lián)合企業(yè)中，采用煤氣作為冶金爐燃料，單獨(dú)使用高爐煤氣或焦?fàn)t煤氣未嘗不可，但應(yīng)考慮到在單獨(dú)使用高爐煤氣，獲得的燃燒速度比較慢，燃料的消耗量大，爐膛的溫

41、度較低，大量地單獨(dú)使用高爐煤氣或焦?fàn)t煤氣不利于整個(gè)企業(yè)的燃料平衡。由于以上特點(diǎn)，將高爐煤氣或焦?fàn)t煤氣于天然氣使用，混合氣體燃料在冶金企業(yè)中一直占有很重要的地位，綜合以上特點(diǎn)，綜合考慮采用混合氣體作為燃料是比較合理的。故在本次的設(shè)計(jì)中就采用了混合煤氣作為工業(yè)爐的燃料。</p><p>　　1.5 高效節(jié)能工業(yè)爐窯研究</p><p>　　我國(guó)現(xiàn)有的工業(yè)爐窯存在能耗大、對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題,急

42、需改造。而節(jié)能和環(huán)保問(wèn)題在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中又具有特別重大的意義。發(fā)展生產(chǎn)理應(yīng)節(jié)能降耗、減少污染,否則,隨著生產(chǎn)的成倍增長(zhǎng),煙塵廢氣的排放量也將成倍增長(zhǎng),導(dǎo)致環(huán)境嚴(yán)重惡化。爐窯優(yōu)化對(duì)提高產(chǎn)品品質(zhì)、節(jié)能及對(duì)運(yùn)輸緊張的緩解;燃燒優(yōu)化對(duì)環(huán)保改善和降低水、電、勞力、設(shè)備消耗等都具有深遠(yuǎn)的意義。工業(yè)爐窯的種類極多,即使同類型的爐子也有大小、形狀、工藝等差異。以退火用的加熱爐為例,隨工件形狀、生產(chǎn)方式(連續(xù)的或間歇的) 、能源的種類等的不同,</

43、p><p>　　都影響爐窯的結(jié)構(gòu)。為了尋找較為普遍地解決問(wèn)題的方法,我們著重對(duì)一些共有技術(shù)進(jìn)行研究,并對(duì)幾類常見(jiàn)的爐子實(shí)行系列改造。</p><p><b>　　1、燃燒問(wèn)題的研究</b></p><p>　　燃燒的難點(diǎn)在于煤,煤的燃燒存在著燃燒不完全、浪費(fèi)大、對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重等很多問(wèn)題,因此,我們以煤為主要對(duì)象,進(jìn)行系列研究:(1) 煙煤的“組合燃

44、燒”:它是利用煙煤中存在著揮發(fā)物,在燃燒中又能自行生成焦炭的特點(diǎn)。在一定的技術(shù)條件下,在煙煤中加入適量的水,并經(jīng)混合和捆料后,加入爐中,能完全燃燒,而達(dá)到節(jié)能和消煙除塵的目的。(2) 多種固體燃料的“組合燃燒”單純的煙煤“組合燃燒”,要依靠工藝規(guī)程來(lái)實(shí)現(xiàn)多種固體燃料的組合燃燒:如碎焦和煙煤,無(wú)煙煤和煙煤的組合燃燒,可以降低工藝要求,從而獲得更廣泛的應(yīng)用。(3) 流體燃料和固體燃料的組合燃燒流體燃料和固體燃料組合燃燒,是通過(guò)流體燃料和煤的

45、組合燃燒裝置實(shí)現(xiàn)的,其中流體燃料是指油、燃?xì)夂兔悍?。在生產(chǎn)中可以根據(jù)實(shí)際情況加以選擇。</p><p><b>　　2、爐型設(shè)計(jì)的研究</b></p><p>　　以退火用加熱爐作為典型進(jìn)行了研究。其作用是將工件加熱進(jìn)行熱處理,由于各個(gè)工廠的產(chǎn)品不同,裝爐處理的零件也是形形色色,有薄殼形的,也有厚塊形的,有大的,有小的等等, 所以對(duì)這種爐子加熱室的設(shè)計(jì),在形狀、大小和

46、結(jié)構(gòu)上的變化都很大,而這些因素對(duì)于保證爐子裝載是否合理,加熱效率的高低影響很大。</p><p><b>　　3、爐體結(jié)構(gòu)的研究</b></p><p>　　“爐體”是指爐窯空腔以外的實(shí)體部分, 如爐墻、拱頂、爐底等。這些部分,過(guò)去都是耐火磚和紅磚結(jié)構(gòu), 這種結(jié)構(gòu)隔熱性能差,熱容量大。為了提高熱效率應(yīng)該采用新型的耐火、保溫材料。由于工業(yè)窯爐工作的特點(diǎn),爐體結(jié)構(gòu)不僅要有

47、好的保溫性能,還要具備良好的強(qiáng)度、耐磨、耐火度等物理性能。要獲得這些良好的綜合性能, 我們?cè)O(shè)計(jì)了爐體復(fù)合結(jié)構(gòu)。根據(jù)爐體各部位的性能要求選擇、組合并使用好各種材料。實(shí)踐證明, 這些復(fù)合結(jié)構(gòu)不但保溫隔熱,而且成本低,在1300℃以下應(yīng)用可靠。</p><p>　　4、爐子的余熱利用和加熱工藝問(wèn)題</p><p>　　爐中燃燒產(chǎn)物和煙氣在加熱工件后, 仍具有相當(dāng)高的溫度,由它帶走的熱量叫做余熱。

48、余熱的利用主要有3 種途徑: (1) 加熱新鮮空氣,使參與燃燒的空氣提高溫度; (2) 預(yù)熱工件,以減少加熱時(shí)的熱量消耗; (3)加熱其他物質(zhì),如熱水。三者可以根據(jù)具體情況選用。爐 窯的加熱工藝對(duì)節(jié)能和加熱程度有很大影響。通過(guò)研究,金屬的加熱和冷卻過(guò)程對(duì)它的組織變

49、化有很大影響。以滲碳體石墨化為例, 在同樣的高溫下, 當(dāng)升溫時(shí),石墨在奧氏體中處于溶解狀態(tài)。此時(shí)加熱時(shí)間若很長(zhǎng),對(duì)退火效果并不好。而當(dāng)降溫時(shí), 石墨處于從奧氏體中</p><p>　　析出狀態(tài), 此時(shí)若緩慢降溫, 退火效果明顯。所以,石墨化退火要很好地把握住降溫工藝。</p><p>　　5、爐子的余熱利用和加熱工藝問(wèn)題</p><p>　　爐中燃燒產(chǎn)物和煙氣在加熱

50、工件后, 仍具有相當(dāng)高的溫度,由它帶走的熱量叫做余熱。余熱的利用主要有3 種途徑: (1) 加熱新鮮空氣,使參與燃燒的空氣提高溫度; (2) 預(yù)熱工件,以減少加熱時(shí)的熱量消耗; (3)加熱其他物質(zhì),如熱水。三者可以根據(jù)具體情況選用。爐窯的加熱工藝對(duì)節(jié)能和加熱程度有很大影響。通過(guò)研究,金屬的加熱和冷卻過(guò)程對(duì)它的組織變化有很大影響。以滲碳體石墨化為例, 在同樣的高溫下, 當(dāng)升溫時(shí),石墨在奧氏體中處于溶解狀態(tài)。此時(shí)加熱時(shí)間若很長(zhǎng),對(duì)退火效果并

51、不好。而當(dāng)降溫時(shí), 石墨處于從奧氏體中析出狀態(tài), 此時(shí)若緩慢降溫, 退火效果明顯。所以,石墨化退火要很好地把握住降溫工藝。</p><p><b>　　1.6結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　我國(guó)能源的緊張與短缺已成定局, 嚴(yán)重影響了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。節(jié)能是中國(guó)能源戰(zhàn)略和政策的核心, 解決能源和資源問(wèn)題,最根本的還是要靠科技進(jìn)步。工業(yè)爐的節(jié)能, 應(yīng)當(dāng)抓技術(shù)創(chuàng)新,尋找、探索

52、新的節(jié)能機(jī)理和途徑, 走出傳統(tǒng)節(jié)能方法的老路, 走科技含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少的可持續(xù)發(fā)展道路。由于當(dāng)今工業(yè)爐熱效率比較低，效率的提升空間還很廣闊，所以應(yīng)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)設(shè)計(jì)出節(jié)能環(huán)保的工業(yè)爐對(duì)于工業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。</p><p>　　混合氣體燃料加熱爐的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)計(jì)算書</b></p>&l

53、t;p><b>　　2.1燃料燃燒計(jì)算</b></p><p>　　燃燒反應(yīng)計(jì)算根據(jù)物質(zhì)平衡和熱量平衡的原理，確定燃燒反應(yīng)的各參數(shù)。包括計(jì)算單位燃料進(jìn)行完全燃燒的空氣量，燃燒產(chǎn)物煙氣生成量、燃燒產(chǎn)物成分、及其密度，燃料理論燃燒溫度，燃料低位發(fā)熱量。</p><p>　　2.1.1混合煤氣配比及其成分計(jì)算</p><p>　?。?） 天然氣

54、、高爐煤氣干濕成分</p><p>　　表2-1 天然氣、高爐煤氣濕成分</p><p>　?。?） 計(jì)算焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣低發(fā)熱量</p><p>　　把表2-1中的天然氣和高爐煤氣的濕成分分別代入式子</p><p><b>　　天然氣低發(fā)熱值</b></p><p><b>　

55、　=</b></p><p><b>　　=34788</b></p><p><b>　　高爐煤氣低發(fā)熱值</b></p><p><b>　　=4396</b></p><p>　　（3） 根據(jù)燃料的發(fā)熱值計(jì)算兩種混合氣體配比系數(shù)</p><

56、p>　　設(shè)焦?fàn)t煤氣在混合氣體中的配比系數(shù)為X，由混合氣體，天然氣，高爐煤氣</p><p>　　=0.24 </p><p>　?。?） 由配比系數(shù)X=0.24和表2-1數(shù)值計(jì)算可得混合煤氣成分</p><p><b>　　列于表2-2</b></p><p>　

57、　表2-2 混合煤氣成分表 （%）</p><p><b>　　混合煤氣低發(fā)熱值</b></p><p><b>　　=11646</b></p><p>　　2.1.2 助燃空氣消耗量</p><p>　　由混合氣體的成分計(jì)算空氣需要量L0</p><p>　　把表2-2

58、中混合煤氣濕成分代入下式得：</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=2.88</b></p><p>　　實(shí)際燃燒過(guò)程中所需的空氣需要量Ln的計(jì)算</p><p>　　2.1.3燃燒產(chǎn)物生成量及成分的計(jì)算</p><p>　　根據(jù)相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)

59、式以及各混合氣體的成分，可以計(jì)算出燃燒產(chǎn)物總量及單一成分百分含量，并將計(jì)算結(jié)果列于表2-3</p><p>　　表2-3 燃燒產(chǎn)物生成量及成分 （%）</p><p>　　2.1.4計(jì)算混合煤氣燃燒產(chǎn)物密度</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=1.29 </b>&

60、lt;/p><p>　　2.1.5 計(jì)算燃料理論燃燒溫度</p><p>　　理論燃燒溫度是指當(dāng)燃料完全燃燒時(shí)，產(chǎn)生的熱量全部包含于燃燒產(chǎn)物中，熱量不向外界散失所能達(dá)到的最高溫度。加熱爐的理論燃燒溫度是燃燒質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，是估計(jì)爐子能否達(dá)到工藝要求溫度值的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　當(dāng)工業(yè)爐生產(chǎn)時(shí)，我們?cè)O(shè)定當(dāng)時(shí)的溫度為：t空=20℃， 得 c空=1.338

61、KJ/ ，并設(shè)燃料完全燃燒后，理論燃燒溫度為t產(chǎn)=1800-2100℃，查表和公式得：</p><p>　　c產(chǎn)=1.672×0.21＋1.714×0.79 =1.705 KJ/標(biāo)</p><p><b>　　設(shè)=0；由公式得：</b></p><p><b>　　=</b></p>&

62、lt;p><b>　　=</b></p><p>　　=2077 ℃≮1800 ℃</p><p>　　因此，可滿足連續(xù)式加熱爐加熱工藝要求。</p><p>　　2.2爐膛熱交換計(jì)算</p><p>　　爐膛熱交換計(jì)算的主要目的是確定爐氣經(jīng) 爐壁到爐料的總的導(dǎo)來(lái)輻射系數(shù)C的值，為金屬加熱計(jì)算提供必要的數(shù)據(jù)。<

63、;/p><p>　　料坯加熱是以輻射傳熱為主還是以對(duì)流傳熱為主，取決于爐氣的溫度和流速。爐溫在800℃以上，爐氣又是自然流動(dòng)的火焰爐一般以輻射傳熱為主，本次設(shè)計(jì)的爐子，爐溫在1000℃以上，故爐膛熱交換以輻射傳熱方式為主。</p><p>　　計(jì)算爐膛熱交換各參數(shù)必須先確定爐膛的主要尺寸。</p><p>　　2.2.1預(yù)確定爐膛主要尺寸</p><

64、p>　　爐膛的主要尺寸有爐膛高度長(zhǎng)度寬度結(jié)構(gòu)爐頂結(jié)構(gòu)和出料方式。</p><p><b>　?。?）爐膛寬度</b></p><p>　　查表3-16[3]，對(duì)各種連續(xù)加熱爐有效爐底強(qiáng)度，對(duì)于中型加熱爐取H=550 ㎏/(m·h)。取推鋼比E=200，P=26000 kg/h，l=2.3m，2S=0.18m，代入得爐內(nèi)物料擺放排數(shù)：</p>

65、<p>　　，取n=1，故取單排。</p><p>　　將n=1代入式 B=nL+(n+1)a</p><p><b>　　L——料坯長(zhǎng)度</b></p><p>　　a——料坯之間和料坯端頭與爐墻內(nèi)表面距離</p><p>　　在工業(yè)爐的設(shè)計(jì)手冊(cè)中，規(guī)定了一般為砌磚爐體結(jié)構(gòu)，為砌筑施工方便，爐體寬度應(yīng)為耐

66、火磚寬度（0.116）或者長(zhǎng)度（0.23）的整數(shù)倍。本設(shè)計(jì)的寬度，經(jīng)計(jì)算：2.784÷0.116=24，耐火磚長(zhǎng)度的整數(shù)倍的要求，所以?。築=2.784.</p><p>　?。?） 各段長(zhǎng)度的設(shè)定</p><p>　　設(shè)加熱段長(zhǎng)度為L(zhǎng)加，預(yù)熱段長(zhǎng)度為L(zhǎng)預(yù)， 均熱段的長(zhǎng)度為L(zhǎng)均。</p><p>　　（3） 爐膛的各段高度個(gè)度爐寬查表取各段高度，</

67、p><p>　　對(duì)雙面加熱連續(xù)加熱爐而言，爐膛高度分為上爐膛高度和下爐膛高度（亦稱深度）。上下爐膛高度的分界線，對(duì)推鋼式連續(xù)加熱爐為水冷滑軌上表面；由于連續(xù)加熱爐的爐型多種多樣，爐膛高度目前尚無(wú)法從理論上計(jì)算確定，各部分尺寸多半是根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)確定。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)的產(chǎn)量，我們可以選擇各段爐膛的高度為：H均上=H加上=1400mm，H預(yù)上=1000mm，H預(yù)下=1150mm<

68、/p><p>　?。?） 爐頂結(jié)構(gòu)及出料方式</p><p>　　爐頂按結(jié)構(gòu)可分為拱頂和平頂。</p><p>　　平頂有預(yù)制塊（或異型磚）吊掛結(jié)構(gòu)和整體澆注結(jié)構(gòu)。采用平頂時(shí)不受爐寬的限制。拱頂有磚砌結(jié)構(gòu)和預(yù)制塊結(jié)構(gòu)，一般采用砌磚結(jié)構(gòu)。采用拱頂時(shí)受爐寬的限制，一般當(dāng)爐寬小于4m時(shí)，方可采用。參考實(shí)際運(yùn)行的工業(yè)爐，可選擇本次設(shè)計(jì)為：拱頂和側(cè)出料</p>&l

69、t;p>　　2.2.2 爐內(nèi)氣體黑度的計(jì)算</p><p>　　爐氣黑度是CO2氣體黑度和H2O黑度之和，即，</p><p>　　影響和大小的因素有三個(gè)方面：（1）CO2和H2O在爐氣中的分壓；（2）平均射線行程S（m）;(3)爐氣溫度Tg（K）。分別計(jì)算這三個(gè)方面。</p><p>　?。?） 燃料燃燒在爐氣中CO2和H2O汽分壓的計(jì)算</p>

70、<p>　　查前邊燃料燃燒計(jì)算的結(jié)果，計(jì)算如下：</p><p><b>　　大氣壓</b></p><p><b>　　大氣壓</b></p><p>　?。?） 燃燒產(chǎn)物的平均射線行程的計(jì)算</p><p>　　計(jì)算平均射線行程的先求出各段爐體的內(nèi)表面積和容腔體積，其中各段爐體內(nèi)表

71、面積：</p><p>　　=（2+1.78B）·=（21.4+1.782.784）㎡=7.754 </p><p>　　=（2+1.78B）·=(21.0+1.782.784) ㎡=6.956 </p><p>　　=(2+1.78B）·=(21.4+1.782.784) ㎡=7.754 </p><p>　　

72、各段充滿爐氣的爐體容腔體積</p><p>　　==(1.42.784-0.04342.784)=3.56</p><p>　　==(1.02.784-0.04342.784)=2.48</p><p>　　==(1.42.784-0.04342.784)=3.56</p><p><b>　　各段爐底面積</b><

73、;/p><p><b>　　m2</b></p><p><b>　　m2</b></p><p><b>　　m2</b></p><p>　　加熱爐內(nèi)爐氣輻射平均射線行程可按聶夫斯基近似公式計(jì)算：</p><p>　　= ，m 取=0.9 <

74、/p><p>　　則各段平均射線行程為： </p><p>　　==0.9=2.09m</p><p>　　==0.9=2.52m</p><p>　　==0.9=2.52m</p><p>　?。?） 計(jì)算各段爐氣溫度</p><p>　　①為了便于軋制均熱段爐氣溫度比加熱終了時(shí)金

75、屬表面溫度高70℃，即 =+70=1190+70=1260℃</p><p>　?、趽?jù)三段加熱爐的特點(diǎn)加熱段爐氣溫度比加熱終了溫度高140℃，即=+140=1190+140=1330℃</p><p>　?、垲A(yù)熱段爐氣溫度變化規(guī)律可以認(rèn)為是線性，則該段爐溫為： </p><p>　　=（+）/2=（1310+810）=1060℃</p><p&g

76、t;　?。?）各段爐氣黑度的確定</p><p>　　把所得的數(shù)據(jù)代入公式求得各段爐氣黑度</p><p><b>　　① 加熱段爐氣黑度</b></p><p><b>　　=+</b></p><p><b>　　=0.71</b></p><p>

77、<b>　　=0.284</b></p><p><b>　　② 預(yù)熱段爐氣黑度</b></p><p><b>　　=+</b></p><p><b>　　=0.71</b></p><p><b>　　=0.289</b><

78、;/p><p><b>　　③ 均熱段爐氣黑度</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=+</b></p><p><b>　　=0.71</b></p><p><b>　　=0.292

79、</b></p><p>　　2.2.3 計(jì)算各段爐墻和爐頂對(duì)金屬的角度系數(shù)</p><p>　?。?） 加熱段爐墻和爐頂對(duì)金屬的角度系數(shù)</p><p>　　（2） 預(yù)熱段爐墻和爐頂對(duì)金屬的角度系數(shù)</p><p>　　爐內(nèi)爐料擺放寬度，對(duì)于選擇60°拱頂則</p><p>　　（3）均熱段爐墻

80、和爐頂對(duì)金屬的角度系數(shù)</p><p>　　2.2.4 計(jì)算各段導(dǎo)來(lái)輻射系數(shù)</p><p>　　求得導(dǎo)來(lái)輻射系數(shù)的分為三種方法：有按爐氣溫度、爐壁內(nèi)表溫度和爐溫。取ε=0.8 （見(jiàn)表2-16[3]）</p><p>　?。?） 加熱段導(dǎo)來(lái)輻射系數(shù)</p><p><b>　　=</b></p><p

81、>　　=11.13 KJ/（㎡．h﹒）</p><p>　?。?） 預(yù)熱段導(dǎo)來(lái)輻射系數(shù)</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=11.00 </b></p><p>　　（3）均熱段導(dǎo)來(lái)輻射系數(shù)</p><p><b>　　=&l

82、t;/b></p><p>　　=11.34KJ/（㎡．h﹒）</p><p>　?。?） 預(yù)熱段與加熱段界面處導(dǎo)來(lái)輻射系數(shù)</p><p>　　=（+）/2=（11.13+11.00）/2=11.07 KJ/（㎡．h﹒）</p><p>　?。?） 均熱段與加熱段界面處導(dǎo)來(lái)輻射系數(shù)</p><p>　　=（+）

83、/2=（11.34+11.13）/2=11.24 KJ/（㎡．h﹒）</p><p>　　2.3 金屬加熱計(jì)算和爐子基本尺寸的的設(shè)計(jì)</p><p>　　金屬加熱計(jì)算的主要目的是確定金屬在爐內(nèi)的加熱時(shí)間，從而來(lái)確定連續(xù)加熱爐的各段長(zhǎng)度。</p><p>　　加熱爐內(nèi)的金屬加熱計(jì)算，可按預(yù)熱段，加熱段，均熱段分別進(jìn)行計(jì)算。把加熱爐的三段分成四個(gè)界面，即：金屬入爐處、預(yù)

84、熱段開始設(shè)為0界面；預(yù)熱段終了處、加熱段開始設(shè)為1界面；加熱段終了處、均熱段開始設(shè)為2界面；均熱段終了金屬出料爐門中心線處為3界面；則0—1為預(yù)熱段，1—2為加熱段，2—3為均熱段（單面加熱）。首先按3界面、2界面、1界面、0界面順序分別計(jì)算加熱爐各界面處金屬加熱有關(guān)參數(shù)、金屬加熱時(shí)間和總加熱時(shí)間。</p><p>　　2.3.1 計(jì)算各界面處金屬加熱的有關(guān)參數(shù)</p><p>　?。?

85、） 計(jì)算界面3處金屬加熱有關(guān)參數(shù)</p><p>　　金屬表面溫度=1190℃；</p><p>　　金屬表面最大溫差△=45℃；</p><p>　　金屬斷面平均溫度 =1190-0.7△=1190-0.745=1159℃</p><p>　　金屬在爐內(nèi)總熱含增量 △==-,其中=1159℃</p><p>　

86、　=0℃,查表3-5[3] 得08F鋼在1159℃時(shí)的平均比熱熔==0.6908 KJ/（/℃），則△=11590.6908=801KJ/㎏</p><p>　　在出料斷面的金屬表面?zhèn)鳠釤崃?=29.4×3.6=106 KJ/（㎡·h·℃），</p><p>　　==53000KJ/（㎡·h）</p><p>　　加熱段爐

87、氣溫度的計(jì)算</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=1257℃</b></p><p>　　注：均熱段爐氣溫度計(jì)算后與設(shè)定值相差很?。?257－1260=-3℃），不必重新設(shè)定和計(jì)算，故取=1257℃</p><p>　?。?） 計(jì)算加熱段與均熱段交界處2界面金屬加熱

88、有關(guān)參數(shù)</p><p>　?、?爐氣溫度=1330℃</p><p><b>　　② 金屬表面溫度 </b></p><p>　　對(duì)于理想三段連續(xù)加熱爐溫?zé)嶂贫?，均熱段?duì)金屬只起均熱作用，金屬由加熱段過(guò)渡到均熱段時(shí)的表面溫度已達(dá)到金屬加熱終了出爐溫度，即==1190℃</p><p>　?、?加熱段與均熱段交界處的金屬

89、表面?zhèn)鳠釤崃?</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=227441KJ/(㎡·K) </p><p>　?、?加熱段與均熱段交界處的金屬斷面溫差 △</p><p>　　△= 其中 =227441

90、KJ/(㎡·K)，s=0.09m,</p><p>　　設(shè)=1150℃，查表3-7[3]得=29.3×3.6 W/(m·K)=105.48KJ/（/℃）， 則： △==97℃</p><p>　　加熱段與均熱段交界處的金屬中心溫度和平均溫度</p><p>　　=1200-124=1076℃</p>&

91、lt;p>　　=1190-0.797=1151℃</p><p>　　注：金屬斷面平均溫度的計(jì)算值與假定值相差很小（1150-1151=3℃），小于0.3%，不必重新設(shè)定和計(jì)算，故取=1151℃</p><p>　?、?金屬在均熱段和加熱段的熱焓增量的計(jì)算</p><p>　　由于=1151℃，查表1-5[3]得=0.6866KJ/（㎏·℃），則==

92、11510.6866=790 KJ/㎏</p><p>　?。?） 計(jì)算預(yù)熱段與加熱段交界處1界面金屬加熱有關(guān)參數(shù)</p><p>　　計(jì)算爐膛熱量利用系數(shù)：</p><p>　　當(dāng)=810℃時(shí)，混合煤氣燃燒產(chǎn)物比熱：</p><p>　　C廢膛=1.505×0.24+1.547×0.76=1.537KJ/（標(biāo)m3

93、3;℃），Q =11646KJ/標(biāo)m3，Ln=3.21標(biāo)m3/標(biāo)m3，Vn=3.84標(biāo)m3/標(biāo)m3，則：</p><p><b>　　==0.64</b></p><p>　　計(jì)算加熱段熱量利用系數(shù)</p><p>　　加熱段流入預(yù)熱段爐氣溫度取=1330℃，查表1-5[3]得爐氣平均比熱=1.5880.24+1.6300.76=1.620 K

94、J/（/℃）則：</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=0.38</b></p><p>　　金屬在預(yù)熱段的熱含增量</p><p>　　=（1-）+， </p>

95、;<p>　　式中：為金屬在爐膛中的總熱焓增量；</p><p><b>　　KJ/kg</b></p><p>　　=·—加熱段向預(yù)熱段的輻射熱流密度。</p><p>　　—輻射熱流；一般q=100000～130000千卡/米2.小時(shí)，按經(jīng)驗(yàn)取50 KJ/(㎡·K)；</p><p>

96、;　　—加熱段向預(yù)熱段的輻射面積；</p><p>　　P—爐子生產(chǎn)率26000 KJ/h；</p><p>　　則==409 KJ/㎏；</p><p>　　預(yù)熱段與加熱段交界處金屬平均溫度</p><p>　　設(shè)=661℃，查表3-3[3]得=0.6187 KJ/（㎏·℃）；則==661.06℃</p><p

97、>　　注：的計(jì)算值與設(shè)定值相差很?。?61-661.06=-0.06），小于0.3%，不必重新設(shè)定和計(jì)算，故取 =661℃</p><p>　　預(yù)熱段與加熱段交界處金屬表面熱流</p><p>　　= KJ/(㎡·h) </p><p>　　其中===1130℃，S=0.09m，=661℃，=11.07 KJ/（㎡．h﹒），=35.64W/(m&#

98、183;K)=128 KJ/（m·h·℃）</p><p><b>　　則：=11.07</b></p><p>　　根據(jù)同種類型的爐子結(jié)構(gòu)，我們采用順序漸進(jìn)法對(duì)上式求解：</p><p>　　如果令=0，代入原式得</p><p>　　=11.07=646698 KJ/(㎡·h)</

99、p><p>　　求解得出=152代入上式重新計(jì)算</p><p>　　=11.07=576960 KJ/(㎡·h)</p><p>　　根據(jù)同種類型的爐子結(jié)構(gòu)，不斷重復(fù)上述步驟，=135</p><p>　　=11.07=586378 KJ/(㎡·h)</p><p><b>　　=137&l

100、t;/b></p><p>　　=11.07=585293KJ/(㎡·h)</p><p>　　當(dāng)==137，所以不必再計(jì)算。取=585293 KJ/(㎡·h)</p><p>　　預(yù)熱段與加熱段交界處金屬表面溫度</p><p>　　=+=661+=798℃</p><p>　　預(yù)熱段與加熱

101、段交界處金屬斷面溫差△</p><p><b>　　△==206℃</b></p><p>　　預(yù)熱段與加熱段交界處金屬中心溫度</p><p>　　=-△=637-235.5=401.5℃</p><p><b>　　計(jì)算金屬熱含值</b></p><p>　　根據(jù)=661

102、℃，查表3-3[3]的=0.6187 KJ/（㎏·℃）；</p><p>　　則 =0.6187661=409 KJ/㎏</p><p>　?。?） 計(jì)算0界面處金屬加熱有關(guān)參數(shù)</p><p>　　已知=810℃，===0℃；</p><p><b>　　則金屬表面熱流 =</b></p>&l

103、t;p><b>　　=11.00</b></p><p>　　=150712 KJ/(㎡·h)</p><p>　?。?） 計(jì)算各段平均熱流</p><p><b>　?、?預(yù)熱段平均熱流</b></p><p>　　==297003 KJ/(㎡·h)</p>

104、<p>　?、?雙面加熱段平均熱流</p><p>　　===376879 KJ/(㎡·h)</p><p>　?。?） 計(jì)算連續(xù)加熱爐各段金屬加熱時(shí)間和總加熱時(shí)間</p><p>　?、?預(yù)熱段金屬加熱時(shí)間</p><p><b>　　=，h</b></p><p>　　S

105、—金屬的熱透深度，m；</p><p>　　—金屬的密度，㎏/；</p><p>　　—金屬的形狀系數(shù)：平板=1；圓柱=2；球體=3；</p><p><b>　　==0.98 h</b></p><p>　?、?加熱段（雙面加熱段）金屬加熱時(shí)間</p><p>　　金屬在雙面加熱時(shí)的熱含增量：=

106、-=790-409=381KJ/㎏</p><p>　　則===0.71 h</p><p>　?、?均熱段金屬加熱時(shí)間</p><p>　　溫度均勻度：===0.46 </p><p>　　根據(jù)溫度均勻度=0.46和鋼坯形狀（立方體），查表3-9[3]得=0.35</p><p><b>　　則=</

107、b></p><p>　　均熱段為單面加熱，透熱深度為料坯厚度；故s=0.08 m</p><p>　　所以==0.54 h</p><p>　?、?爐內(nèi)鋼坯總的加熱時(shí)間</p><p>　　=++=0.98+0.71+0.54=2.23 h</p><p>　　⑤ 鋼坯單位加熱時(shí)間</p><

108、;p>　　C===0.1238h/cm=7.43min/cm</p><p>　　注：根據(jù)上述的計(jì)算以及參考鋼坯單位加熱時(shí)間的數(shù)據(jù)，以上的計(jì)算滿足工藝要求。</p><p>　　2.3.2 爐子基本尺寸的確定</p><p>　?。?） 爐子長(zhǎng)度計(jì)算</p><p><b>　?、?有效長(zhǎng)度的計(jì)算</b></

109、p><p>　　爐子有效爐長(zhǎng)L效是指料坯在爐內(nèi)運(yùn)行行程，即爐子預(yù)熱段端墻外緣到出料口（側(cè)出料為出料爐門中心線，端出料為下滑坡與爐內(nèi)滑道交點(diǎn)）距離?？砂聪率接?jì)算：</p><p><b>　　L效=</b></p><p>　　式中：總的加熱時(shí)間 =2.23 h；排料數(shù) n=1；</p><p>　　料坯寬度 b=180mm

110、；</p><p>　　爐子等生產(chǎn)率 P=26t/h=26000kg/h。</p><p>　　則L效==17782mm</p><p>　　爐子各段（預(yù)熱段、加熱段、均熱段）的有效長(zhǎng)度，可根據(jù)料坯在各段的金屬加熱時(shí)間計(jì)算。各段加熱時(shí)間之和即為總加熱時(shí)間，代入下式，即可求出L效。</p><p>　?、?預(yù)熱段長(zhǎng)度 ===7814㎜&l

111、t;/p><p>　?、?加熱段長(zhǎng)度 ===5662㎜</p><p>　　④ 均熱段長(zhǎng)度 ===4306㎜</p><p>　　L=L+A（1706mm）=19488mm（116的整數(shù)倍）</p><p>　　對(duì)于雙面加熱的連續(xù)加熱爐，為了消除料坯在冷水管（用于支撐料坯）上滑動(dòng)所造成的“水管黑印”，一般二段連續(xù)加熱爐加熱段或三段連續(xù)

112、加熱爐均熱段要設(shè)置一定長(zhǎng)度的實(shí)底床（該段為單面加熱，不用冷卻水管支撐料坯滑動(dòng)，而用耐熱合金鋼），其長(zhǎng)度一般不小于爐子有效長(zhǎng)度的15%~20%（大多數(shù)連續(xù)加熱爐實(shí)底床長(zhǎng)度為2.5~5m）。也可不設(shè)實(shí)底床，采用半熱滑軌方式來(lái)消除“水管黑印”。</p><p>　?。?） 爐子結(jié)構(gòu)和操作參數(shù)的確定</p><p>　　① 有效爐底面積 F=LB=17.7822.784=50㎡</p&

113、gt;<p>　?、?鋼壓爐底面積 F=LL=17.7822.3=41㎡</p><p>　　③爐底利用系數(shù) ==0.82</p><p>　?、苡行t底強(qiáng)度 ===520㎏/㎡</p><p>　?、蒌搲籂t底強(qiáng)度 ===634㎏/㎡</p><p>　　（3） 爐門數(shù)量和尺寸的確定</p>

114、<p>　　連續(xù)加熱爐有進(jìn)料爐門、出料爐門、操作爐門、窺視爐門、人孔等。這些爐門的數(shù)量和尺寸的確定總的原則是：在滿足操作要求的前提下，爐門數(shù)量越少，開門尺寸越小越好，可減輕爐門的散熱損失，提高爐子熱效率。主要爐門尺寸如下：</p><p><b>　　進(jìn)料爐門</b></p><p>　　爐門寬度B進(jìn)：對(duì)連續(xù)加熱爐通常采用端進(jìn)料方式。所以其寬度等于爐膛內(nèi)寬

115、 B，即等于2784 mm。爐門高度 H進(jìn)：是指推鋼滑道上表面或步進(jìn)爐固定梁（或底）上表面至爐門上沿之間的距離。為了防止推鋼式爐在爐門處發(fā)生拱鋼事故而撞壞爐門上沿，一般來(lái)說(shuō)，對(duì)方坯取2-3倍的料坯厚度，對(duì)于板坯要大于板坯厚度；對(duì)于步進(jìn)爐可取大于料坯（方坯或板坯）厚度與步進(jìn)高度之和。本題為推鋼式爐，進(jìn)料爐門高度H進(jìn)取450mm(H進(jìn)=180×2.5=450 mm)。進(jìn)料爐門數(shù)量 ：1個(gè)（爐尾端部）。</p>&l

116、t;p><b>　　出料爐門</b></p><p>　　選用側(cè)出料爐門。爐門寬度 B出：580mm（擺放3塊料坯）。爐子高度 H出：側(cè)出料爐門通常為600拱頂結(jié)構(gòu)。爐門高度是指最大尺寸。為了避免出料時(shí)碰撞拱頂磚，本設(shè)計(jì)定為580 mm。出料爐門個(gè)數(shù)： 2個(gè)，（兩側(cè)各一個(gè)，對(duì)開門）。</p><p><b>　　操作爐門</b></p

117、><p>　　用于操作之用，如進(jìn)出返回鋼坯，清理氧化鐵皮等。設(shè)4個(gè)操作爐門，兩側(cè)各兩個(gè)，操作爐門坎標(biāo)高一般等于料坯滑軌標(biāo)高，尺寸為464mm（寬）×450mm（高）。</p><p>　?。?） 爐膛各部分用耐火材料及尺寸的確定</p><p>　　本設(shè)計(jì)爐體采用砌磚結(jié)構(gòu)，爐頂（60°拱頂）：高鋁磚232mm + 輕質(zhì)粘土磚116mm爐墻：高鋁磚23

118、2mm + 輕質(zhì)粘土磚116mm</p><p>　?。?） 爐底水管布置及規(guī)格的確定</p><p>　?、?縱水管—滑道水管</p><p>　　當(dāng)=0.18m時(shí)，算得=2121mm，取=1600mm。</p><p>　　根數(shù)：，當(dāng)﹤2時(shí)取2根，﹥2時(shí)取3根。由式計(jì)算出，所以縱水管取2根。規(guī)格：按經(jīng)驗(yàn)取12120mm。</p>

119、;<p>　?、?橫水管——支撐水管</p><p>　　間距：為了減少水冷熱損失，加熱段（雙面加熱）橫水管間距取1508mm；預(yù)熱段用基墻支撐。規(guī)格：按經(jīng)驗(yàn)取12120mm</p><p><b>　　根數(shù)：≈4根</b></p><p>　　2.4 爐膛熱平衡與燃料消耗量計(jì)算</p><p>　　爐膛熱

120、平衡包括熱收入和熱支出兩項(xiàng)。爐子熱平衡是分析和評(píng)價(jià)爐子的熱工作和爐子設(shè)計(jì)時(shí)的熱工指標(biāo)的重要依據(jù)之一。由熱平衡可計(jì)算出燃料消耗量（爐子設(shè)計(jì)生產(chǎn)率時(shí)），燃料有效利用率和熱量消耗的分配情況，在已知L和V的情況下，也可計(jì)算出助燃空氣量，廢氣總的生成量。</p><p>　　取基準(zhǔn)溫度為車間內(nèi)環(huán)境平均溫度t環(huán)=10℃</p><p>　　2.4.1 爐膛熱收入</p><p>

121、;　　（1） 爐料燃燒化學(xué)熱</p><p>　　設(shè)爐膛燃料消耗量為B(標(biāo)m3/h)</p><p>　　則，= B =11646B kJ/h</p><p>　　（2） 預(yù)熱空氣進(jìn)入爐膛帶入的物理熱</p><p>　　查表1-5[3]，空氣預(yù)熱到460℃時(shí)，C空=1.296 KJ/（標(biāo)/℃）</p><p>　　Q