120th推鋼式連續(xù)加熱爐設(shè)計論文

畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書課題名稱產(chǎn)量120t/h（混合煤氣）推鋼式連續(xù)加熱爐設(shè)計學(xué)院專業(yè)班級熱能與動力工程042班姓名學(xué)號049014196畢業(yè)設(shè)計（論文）的工作內(nèi)容:文獻調(diào)研爐子熱工計算，用計算機進行繪圖：用autocad繪出加熱爐的三視圖設(shè)計說明書翻譯與課題有關(guān)的外文文獻一篇起止時間：2023年3月20日至2023年6月20日共周指導(dǎo)教師簽字系主任簽字院長簽字加熱能力為120噸/小時加熱爐設(shè)書摘要論文開始就工業(yè)爐的歷史，現(xiàn)在的狀況和其發(fā)展方向做了陳述，著重對工業(yè)爐的結(jié)構(gòu)以及工業(yè)爐的操作制度，節(jié)能技術(shù)改進和“三高一低”理論的介紹，接著對工業(yè)爐的配套設(shè)備及燒嘴，換熱器，煙囪等的相關(guān)結(jié)構(gòu)和選用進行分析陳述。然后對120噸/小時的推鋼式加熱爐的設(shè)計計算。本文設(shè)計的加熱爐是三段式推鋼加熱爐，在設(shè)計的參數(shù)選擇上體現(xiàn)了“三高一低”的理論，并對該加熱爐一些技術(shù)和經(jīng)濟指標(biāo)進行評述。關(guān)鍵字：工業(yè)爐節(jié)能“三高一低”AbstractThepaperstartedontheindustrystove'shistory,present'sconditionanditsdevelopmentdirectionhasmadethestatement,emphaticallytoindustrystove'sstructureaswellasindustrystove'soperatingduty,energyconservationtechnicalchangeand“threehighonelow”theoryintroduction,thentotheindustrystove'ssupplementaryequipmentandtheburnernozzle,theheatinterchanger,thechimneyandsoonrelatedstructureandselectedcarriesontheanalysisstatement.Thenpushesthesteeltypeheatingfurnace'sdesigncalculationto120tons/hour.thisarticledesignstheheatingfurnaceisthetriadpushesthesteelheatingfurnace,hasmanifested“threehighonelow”thetheoryinthedesignparameterchoice,andcarriesonthenarrationtothisheatingfurnacesometechnologiesandtheeconomicindicator.Keywords:IndustrystoveEnergyconservation“threehighonelow”目錄TOC\o"1-4"\h\z\u文獻綜述61.1.工業(yè)爐的發(fā)展史61.2.工業(yè)爐的基本類型61.2.1火焰爐結(jié)構(gòu)71.2.1.1火焰爐的組成8現(xiàn)代推鋼式連續(xù)加熱爐111.3.燃燒系統(tǒng)及其控制131.3.1燒嘴及其分布131.3.2燃燒控制技術(shù)131.4.排煙系統(tǒng)15煙道151.4.2煙囪151.4.2.1排煙方式161.4.3換熱器及其保護161.4.4爐膛壓力控制161.5.工業(yè)爐的節(jié)能171.5.1工業(yè)爐節(jié)能的幾個措施171.5.2燃料爐的節(jié)能181.5.3加熱工藝設(shè)計節(jié)能191.5.3.1常規(guī)加熱工藝規(guī)程節(jié)能19結(jié)論201.6推鋼機的結(jié)構(gòu)特點及應(yīng)用201.6.1推鋼機種類201.6.2雙機架齒輪齒條式推鋼機結(jié)構(gòu)及特點201.7加熱爐耐火材料的選用211.7.1使用性能211.7.1.1熱性能211.7.1.2其它特殊性能要求231.7.2工藝性能231.7.3加熱爐內(nèi)襯選材方案的評價231.7.4結(jié)論241.8工業(yè)爐的發(fā)展方向24“三高一低”理論261.8.2“三高一低”理論的技術(shù)基礎(chǔ)262.1設(shè)計任務(wù)：282.2熱工計算28燃料燃燒計算28爐膛熱交換計算302.2.3金屬加熱計算322.2.3.1鋼坯的均熱時間及溫度參數(shù)33加熱段爐氣溫度342.2.3.3燃料利用系數(shù)及預(yù)熱段加熱時間342.2.3.4各段金屬加熱時間372.2.4爐子主要尺寸計算382.2.4.1爐子長度計算382.2.4.2爐門數(shù)量和尺寸的確定39爐膛熱平衡與燃料消耗量計算41爐膛熱收入Q41爐膛熱支出Q41爐膛熱平衡與燃料消耗量46爐子工作指標(biāo)462.2.6燒嘴的選用46空氣換熱器設(shè)計計算482.2.8.空氣管路阻力損失計算及鼓風(fēng)機選擇56煙道阻力損失及煙囪計算（引風(fēng)機選擇）62結(jié)論67附錄：英文翻譯及原文69文獻綜述前言高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、低成本、低污染反映了軋鋼加熱爐的綜合技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，用少投入實現(xiàn)產(chǎn)能的最大化，是企業(yè)和熱工工作者的追求目標(biāo)，亦是軋鋼加熱爐的發(fā)展趨向。目前，國內(nèi)的連續(xù)式加熱爐正在經(jīng)歷從推鋼式到步進式的轉(zhuǎn)變過程，雖然步進式加熱爐有其優(yōu)點，但是推鋼式加熱爐也有很多可取之處，推鋼式爐和步進式爐有同等的效果，并且推鋼式加熱爐一次性投資少，維護運行費用低。本文對加熱爐的結(jié)構(gòu)，附件的技術(shù)概況進行分析，借此找到改進的方案。1.1.工業(yè)爐的發(fā)展史工業(yè)爐是在工業(yè)生產(chǎn)中，利用燃料燃燒或電能轉(zhuǎn)化的熱量，將物料或工件加熱的熱工設(shè)備。中國在商代出現(xiàn)了較為完善的煉銅爐，在春秋戰(zhàn)國時期，人們在熔銅爐的基礎(chǔ)上進一步掌握了提高爐溫的技術(shù)，從而生產(chǎn)出了鑄鐵。1794年，世界上出現(xiàn)了熔煉鑄鐵的直筒形沖天爐。后到1864年，法國人馬丁運用英國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煉鋼平爐。他利用蓄熱室對空氣和煤氣進行高溫預(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。20世紀(jì)20年代后又出現(xiàn)了能夠提高爐子生產(chǎn)率和改善勞動條件的各種機械化、自動化爐型。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。二十世紀(jì)50年代，無芯感應(yīng)爐得到迅速發(fā)展。后來又出現(xiàn)了電子束爐，利用電子束來沖擊固態(tài)燃料，能強化表面加熱和熔化高熔點的材料。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車式爐，為了加熱長形桿件還出現(xiàn)了井式爐。隨著現(xiàn)代化管理水平的提高,計算機控制系統(tǒng)的不斷完善,現(xiàn)代連續(xù)加熱爐也應(yīng)運而生.現(xiàn)代連續(xù)加熱爐爐型可以歸入兩大類：推鋼式爐和步進式爐。兩類爐型的根本區(qū)別，僅在于爐內(nèi)的輸料方式。1.2.工業(yè)爐的基本類型工業(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)的燃燒熱量對工件進行加熱；第二類是電爐，在爐內(nèi)將電能轉(zhuǎn)化為熱量進行加熱。大型臺車式爐火焰爐的燃料來源廣，價格低，便于因地制宜采取不同的結(jié)構(gòu)，有利于降低生產(chǎn)費用，但火焰爐難于實現(xiàn)精確控制，對環(huán)境污染嚴(yán)重，熱效率較低。電爐的特點是爐溫均勻和便于實現(xiàn)自動控制，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。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、臺車式爐、井式爐等；第二類是連續(xù)式爐，其特點是爐子連續(xù)生產(chǎn)，爐膛內(nèi)劃分溫度區(qū)段。在加熱過程中每一區(qū)段的溫度是不變的，工件由低溫的預(yù)熱區(qū)逐步進入高溫的加熱區(qū)，如連續(xù)式加熱爐和熱處理爐、環(huán)形爐、步進式爐、振底式爐等?；鹧鏍t結(jié)構(gòu)在冶金.化工.機械制造等工業(yè)部門中，以燃料燃燒的火焰為熱源的各種工業(yè)爐統(tǒng)稱為火焰爐?；鹧鏍t廣泛應(yīng)用于物料（工件）的焙燒.干燥.熔化，熔煉加熱和熱處理等生產(chǎn)環(huán)節(jié)?；鹧鏍t得到廣泛應(yīng)用的原因有以下幾點：1：火焰爐所采用的燃料有較大的靈活性，可以根據(jù)燃料的種類和規(guī)格建造各種不同型式和構(gòu)造的爐子、，以滿足生產(chǎn)的需求。2：燃料的供應(yīng)一般比較充足，價格也比較低。3：火焰爐對于被處理物料（工件）的形狀大小。規(guī)格等的限制較少，大到幾百噸的金屬錠，小到細(xì)顆粒，都可以在火焰爐中進行熱工處理。4：火焰爐工作溫度的范圍比較大，可以滿足不同工作溫度的需求。5：火焰爐通常是直接加熱式，但如果有特殊要求，也可以進行間接加熱。正是以上的幾點，使的火焰爐的到廣泛的應(yīng)用?；鹧鏍t一般由爐子熱工工藝系統(tǒng)、裝出料系統(tǒng)、熱工檢測及自動控制系統(tǒng)等三個系統(tǒng)互相配合，使?fàn)t子正常運轉(zhuǎn)。爐子的熱工工藝系統(tǒng)是火焰爐最基本的組成部分。包括爐子的工作室(爐膛)、供熱系統(tǒng)（油泵、管道、燃燒裝置等)、排煙系統(tǒng)(煙道、煙閘、換熱器、余熱鍋爐、煙囪、排煙機等)及冷卻系統(tǒng)等。參見圖1—1。工作室是爐子的核心。主要的熱工及工藝過程都在工作室內(nèi)完成。爐子其他各部分的任務(wù)是為工作室內(nèi)所進行的熱工工藝過程提供有利條件。裝出科系統(tǒng)和熱工檢測及自動控制系統(tǒng)，是現(xiàn)代化火焰爐不可缺少的兩個工作系統(tǒng)。前者包括爐前爐后的裝出料機械和爐內(nèi)的運料機械，后者包括熱工參數(shù)的檢測儀表、顯示儀表記錄儀表、自動控制儀表或計算機以及執(zhí)行機構(gòu)等。在爐子上配備這兩個系統(tǒng)，可以實現(xiàn)產(chǎn)的自動化操作，從而提高爐子的生產(chǎn)指標(biāo)。下面僅對熱工工藝系統(tǒng)中的主要組成部分加以介紹。.1火焰爐的組成爐膛(工作室)：爐膛一般是由爐墻、爐頂和爐底構(gòu)成的一個近乎六面體的空間。因工藝和用途的不同，爐膛形狀是各式各樣的。大多數(shù)爐膛是在高溫下工作，經(jīng)受爐氣、爐塵和爐渣的侵蝕和沖刷。因此，要求構(gòu)成爐墻、爐頂和爐底等所用的材料、結(jié)構(gòu)型式的尺寸等，都必須適應(yīng)這一特點，以保證爐子的正常工作。爐墻：爐子四周的圍墻稱為爐墻。加熱爐都采用直立的爐墻，分為側(cè)墻和端墻。為保證爐墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，爐墻必須有一定的厚度，并應(yīng)隨爐子尺寸增大和爐膛溫度的升高而增厚。為減少散熱和蓄熱損失，爐墻應(yīng)設(shè)有絕熱層。側(cè)墻的厚度一般為2—2．5塊磚厚(464。580mm)，其中起穩(wěn)定作用的主墻用粘土磚砌筑，厚度為1．5—2塊磚厚，其余部分為絕熱材料，構(gòu)成復(fù)合爐墻。用耐火澆注料或耐火可塑料等制作的爐墻．主墻厚度一般為250一300mm。端墻厚度應(yīng)視燒嘴孔道尺寸而定，一般為2．5—4塊磚厚。為提高爐子強度和氣密性，爐培外面包以4—10mm厚的鋼板。爐墻的經(jīng)濟厚度，應(yīng)根據(jù)砌休的材料費和蓄熱散熱損失引起的燃料費進行優(yōu)化計算確定。爐墻上常設(shè)有爐門、窺視孔、燒嘴孔以及熱工參數(shù)檢測孔等孔洞。為防止砌體破壞，爐墻應(yīng)盡量避免直接承受附加負(fù)荷，爐門、冷卻水管等構(gòu)件應(yīng)設(shè)置在鋼結(jié)構(gòu)上。加熱爐爐門尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，尺寸可由有關(guān)手冊中查得。側(cè)墻上還必須設(shè)有供檢修用人孔假門。爐頂：爐頂是爐膛組成中的薄弱環(huán)節(jié)。爐頂是否牢固可靠，對爐子工作有重大影響。尤其在熔煉爐（如平爐.玻璃爐）中，往往因受爐頂溫度的限制而妨礙爐子生產(chǎn)率的提高，由于爐頂?shù)膿p壞而降低爐子的作業(yè)效率。固在爐子設(shè)計時對爐頂?shù)目煽啃员仨毥o予足夠的重視。爐項按其結(jié)構(gòu)型式分為拱頂和吊項兩種。拱頂可用楔形磚砌筑或不定形耐火材料搗制而成，結(jié)構(gòu)參見圖1—3。拱頂?shù)墓敖强勺兓?0度到180度之間，通常采用的有60度、90度、120度和180度拱頂。60度拱頂?shù)腞等于爐子跨度B，拱頂矢高A＝o．1345，稱為標(biāo)準(zhǔn)拱頂。拱頂?shù)馁|(zhì)量W作用于拱角磚上，承受在兩側(cè)護路上，水平分力F通過拱角梁由鋼結(jié)構(gòu)承受。吊頂是由一些特制的異形磚組成的，異形磚用金屬吊桿單獨地或成組地吊在護子鋼結(jié)構(gòu)上。吊頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)型式很多，圖1—4是常見的幾種吊頂結(jié)構(gòu)。圖中(6)是槽磚吊掛結(jié)構(gòu)，這種吊磚結(jié)構(gòu)和砌筑都比較簡單，更換也方便。為避免掛磚的工字鋼溫度過高，磚的上表面不允許敷設(shè)絕熱層，因此薩頂散熱量較大。圖中(6)；(f)是頸吊式吊掛結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的每一塊吊磚都有一個夾鉤和一個吊桿。由于金屬夾鉤在砌體外面，故可以在磚的部分表面敷設(shè)絕熱層，爐頂散熱損失較小。但這種結(jié)構(gòu)只適用于吊掛水平的及傾斜度不大的爐頂，較大傾斜度及轉(zhuǎn)彎處須做特殊處理。圖中(墨)是齒槽式吊掛結(jié)構(gòu)，它的優(yōu)點是磚與磚之間互相咬合，氣密性好，個別磚塊即使斷裂也不致掉落，缺點是磚形復(fù)雜，公差要求嚴(yán)格，砌筑難度大。這種結(jié)構(gòu)的爐頂磚上面也不宜敷設(shè)絕熱層。爐底：爐底的工作條件是非常惡劣的。它不僅要承受被處理物料的機械負(fù)荷、碰撞與摩擦等作用，有時還要受到被處理物料的化學(xué)侵蝕及熔體的滲透等。爐底結(jié)構(gòu)型式和所用材料，決定于工藝過程和爐內(nèi)的工作溫度及化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì)。加熱爐的爐底結(jié)構(gòu)型式基本有兩種：①固定式爐底一—被處理的爐料推鋼機推動在爐底上移動。為了避免物料與爐底耐火材料直按摩擦而損壞爐底與金屬表面．有些情況下用砂封的移動式爐底，在爐底上裝有金屬滑軌或水冷管滑道。②移動式爐底——機械化的活動爐底帶動爐內(nèi)物料一道移動，屬于這種類型的爐子很多，其中主要有步進式加熱爐、轉(zhuǎn)底式加熱爐、分室式加熱爐、輥底式加熱爐和鏈?zhǔn)郊訜釥t等。這種爐底因為需要設(shè)置復(fù)雜的爐底機械裝置，構(gòu)造比固定式爐底復(fù)雜。爐子基礎(chǔ)和鋼結(jié)構(gòu)：修建爐子時必須打好爐子基礎(chǔ)。爐子基礎(chǔ)一方面要承受整個爐子的質(zhì)量不致下沉或倒場；另一方面還要防止?fàn)t底受潮或遭受地下水的侵襲，保證爐于正常工作。根據(jù)爐子的大小和土質(zhì)的好壞，爐子基礎(chǔ)可采用不同材料和結(jié)構(gòu)來砌筑。小爐子可用紅磚或塊石砌筑，絕大多數(shù)大中型爐子都采用混凝土或鋼筋混凝土修建，因為它既結(jié)實又抗潮。在設(shè)計和修筑爐子基礎(chǔ)時應(yīng)注意以下幾點：(1)混凝土任何部分的溫度都不允許超過300℃，否則混凝土就會變質(zhì)而壓壞。因此當(dāng)爐底直接建筑在混凝土上時，要在爐底與混凝土之間用絕熱材料隔開，對于溫度較高的爐子，要把爐底架空起來，靠空氣冷卻基礎(chǔ)。(2)爐子基礎(chǔ)必須是整塊的，不允許有斷裂現(xiàn)象。爐子基礎(chǔ)要與其他基礎(chǔ)(如輔助設(shè)備、二房、煙囪等基礎(chǔ))分開，以避免由于基礎(chǔ)受力不同而引起不均勻下沉，使基礎(chǔ)開裂或設(shè)備傾(3)基礎(chǔ)的底部應(yīng)在地基的凍土線以下，以免因天氣寒冷使基礎(chǔ)遭道到破壞。(4)爐子基礎(chǔ)應(yīng)盡可能地建于地下水面以上，以免由于地下水的侵入而損壞基礎(chǔ)的強度。爐子個別部分（如煙道。換熱器等）必須建在地下水面以下時，一定要有防水溝或防水層等嚴(yán)密的防水措施。爐子鋼結(jié)構(gòu)一般是由鋼柱、橫梁、拉桿、拱角梁等組成的鋼架。其作用是：(1)加固爐子砌體，承受爐子拱頂?shù)乃椒至蛘郀t子吊頂?shù)娜恐亓?，并把它們的作用力傳到爐子基礎(chǔ)上。(2)鋼結(jié)構(gòu)也是爐子的骨架，在其上可以安置爐門框、爐門、燒嘴和冷卻水管等各種爐子部件，井承受這些部件的重量。(3)可抵抗砌體的高溫膨脹，使?fàn)t子受熱后不發(fā)生變形。為使鋼架形成整體而把爐子夾固起來，各個獨立的鋼件之間必須互相連接起來，除有特殊要求采用活動連接外．一般都采用焊接結(jié)構(gòu)。鋼鐵下端大都固定在爐子基礎(chǔ)上。由于鋼架是固定死的，故各部分砌體均需留有膨脹縫，以免受熱后鋼架變形。鋼結(jié)構(gòu)所用材料通常有槽鋼、工字鋼、角鋼、圓鋼、鋼軌和鋼板等。為使鋼結(jié)構(gòu)工作可靠，又能節(jié)約鋼材，各種鋼件的尺寸和規(guī)格的選用都應(yīng)通過計算，并參照實際使用資料來確定。此外，爐子的平臺、欄桿及扶梯等，也都用于鋼結(jié)構(gòu)的范圍，應(yīng)根據(jù)爐子的具體情況來設(shè)置。.2現(xiàn)代推鋼式連續(xù)加熱爐現(xiàn)代連續(xù)加熱爐型可以歸為兩大類：推鋼式爐和步進式爐。兩類爐型的根本區(qū)別，僅在于爐內(nèi)的輸料方式。推鋼式爐是連續(xù)加熱爐中歷史最長的一種爐型，自上世紀(jì)初沿用至今。在1967年以前，所有的現(xiàn)代軋機都是采用推鋼式爐。步進式爐是在上世紀(jì)三十年代才出現(xiàn)的爐型，有一些優(yōu)點超過了推鋼式爐。這兩類爐型經(jīng)過七十年以上的時間的發(fā)展，其性能指標(biāo)的相互比較也發(fā)生了很大的餓變化。推鋼式選用合理的溫度制度和供熱制度，降低爐內(nèi)的最高溫度和廢氣排放溫度，提高爐內(nèi)燃燒產(chǎn)物的熱量利用率，提高廢熱回收率，減少其他熱損失，進行現(xiàn)代化管理，采用計算機控制，推鋼式爐和步進式爐有同等的效果，并且推鋼式加熱爐一次性投資少，維護運行費用低，所以在這里只討論推鋼式連續(xù)加熱爐。爐子的熱工制度和爐型推鋼式連續(xù)加熱爐的爐問制度分為兩段式.三段式及強化加熱三種。兩段式連續(xù)加熱爐按爐溫制度分為加熱期和預(yù)熱期，爐膛也相應(yīng)的分為加熱段和預(yù)熱段。加熱薄料坯的小爐子也有單面加熱的，一般多為兩面加熱。燒煤時設(shè)有端部的燃燒室，。稱為爐頭，下加熱的燃燒室設(shè)在兩側(cè)，成為腰爐。具有兩面加熱的兩段式連續(xù)加熱爐，其燃料的分配比例上加熱大約是30%到40%，下加熱大約是60%到70%。以為下面的爐氣要上浮，部分氣體有兩側(cè)的空隙上來，使下部的熱量供應(yīng)不足；其次鋼坯下面的冷卻水要帶走大量的熱量，這部分熱幾乎都要有下面加熱來供給；此外，鋼坯與水管接觸的地方要產(chǎn)生黑印，若下加熱能力不足，則黑印回更加嚴(yán)重，而到了實體段時，只有上表面能夠加熱。因而需要給下加熱燃料多供給些。三段式連續(xù)加熱爐三段式連續(xù)加熱爐在加熱制度上采用預(yù)熱期.加熱期.和均熱期的三段溫度制度。在爐子的結(jié)構(gòu)上也相應(yīng)的分為預(yù)熱段.加熱段和均熱段。一般有三個供熱點，及上加熱.下加熱和均熱段供熱。斷面尺寸較大的鋼料和合金鋼料的加熱，多采用三段式爐溫制度的三段式連續(xù)加熱爐。三段式加熱爐爐型的變化很多，但在結(jié)構(gòu)上仍有一些共同的基本點。爐頂輪廓曲線變化是很大的，它大致與爐溫曲線相一致，及爐溫高的區(qū)域爐頂也高，爐溫低的區(qū)域，其爐頂也相應(yīng)的壓低。在加熱段與預(yù)熱段之間，有一個比較明顯的過渡，爐頂向預(yù)熱段壓下。這是為了避免加熱段高溫區(qū)域有許多熱量向預(yù)熱段的低溫區(qū)域輻射，加熱段是主要燃燒區(qū)域，空間比較大，有利于輻射傳熱：預(yù)熱段是余熱利用的區(qū)域，壓低爐頂縮小空間，有利于強對流換熱。但是也有的爐子著眼于強化加熱，使加熱段相對的延長，加熱段與預(yù)熱段的界限也不在十分的明顯。下面是二段式和三段式加熱爐爐溫時間表比較，圖（a）是二段式，圖（b）為三段式。1.3.燃燒系統(tǒng)及其控制1.3.1燒嘴及其分布加熱鋼錠用推鋼式加熱爐多采用平焰燒嘴，其火焰呈圓盤形，輻射能力強，加熱速度快，火焰直徑800-1000mm,厚度50150mm，對降低爐膛高度有利。燒嘴分布有矩形排列(a)和交錯排列(b)兩種形式，如圖4所示。圖4中，在爐膛尺寸和燒嘴總功率一致的前提下，由于燒嘴火焰呈圓盤形，(b)種排列燒嘴間的死角較(a)小，且兩排燒嘴在鋼錠運行方向上的位置互補，有利于避免因燒嘴間隔過大而造成鋼錠表面黑線的產(chǎn)生。爐子加熱段燒嘴配置的功率要大，數(shù)量要多，爐膛溫度相對較高，使鋼錠快速加熱到設(shè)定溫度。而均熱段燒嘴配置的功率應(yīng)相對較小，爐膛溫度相對較低，使鋼錠由表及里溫度趨于均勻。1.3.2燃燒控制技術(shù)燒嘴及其燃燒控制是步進爐的核心技術(shù)之一，手動控制已被自動控制方式所取代。目前大規(guī)格鋼錠推鋼式加熱爐可選用的燃燒自控方式通常有:(1)空燃比例連續(xù)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由燒嘴、燃燒控制器、空氣/燃?xì)獗壤y、空氣/燃?xì)怆妱拥y、空氣/燃?xì)饬髁坑嫛犭娕肌怏w分析裝置、PLC等組成。工作原理是由熱電偶或氣體分析裝置檢測出來的數(shù)據(jù)傳送到PLC與其設(shè)定值進行比較，偏差值按比例積分、微分運算輸出4-20mA的電信號分別對空氣/燃?xì)獗壤y和空氣/燃?xì)怆妱拥y的開度進行調(diào)節(jié)，從而達到控制空氣/燃?xì)獗壤蜖t內(nèi)溫度之目的。(2)雙交叉限幅控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由燒嘴、燃燒控制器、空氣/燃?xì)饬髁块y、空氣/燃?xì)饬髁坑?、熱電偶等組成。工作原理是:通過一個溫度傳感器熱電偶把測量的溫度變成一個電信號，該信號表示測量點的實際溫度，該測量點的溫度期望給定值是由預(yù)存貯在上位機中的工藝曲線自動給定的。根據(jù)這兩個溫度值偏差的大小，PLC自動校準(zhǔn)燃?xì)?空氣流量閥的開度。該閥通過電動執(zhí)行機構(gòu)定位?？諝?燃料比控制，借助于孔板和差壓變送器來測量空氣流量，燃?xì)獾牧髁渴墙柚谝慌_安裝在燃?xì)庵Ч苌系馁|(zhì)量流量計來測量，使精確的溫度控制得以實現(xiàn)。(3)數(shù)字化脈沖控制系統(tǒng)，該設(shè)計的前提思路是:某種形式分布的燒嘴，在額定的燃?xì)鈮毫Α嶂禇l件下，單位時間內(nèi)噴出熱氣流的總熱烙是一個定值，根據(jù)錠坯在爐內(nèi)的具體分布情況和加熱要求(已輸PLC)，對各燒嘴的燃燒工況進行合理組合，就會獲得滿意的爐內(nèi)溫度場的分布，從而保證了錠坯的加熱質(zhì)量。數(shù)字化脈沖控制的工作原理(圖5)是在一段時間內(nèi)燃?xì)饪偭坎蛔兊那闆r下，根據(jù)預(yù)調(diào)好的空氣/燃?xì)獗?，按時序分配的結(jié)果，對各燒嘴的燃燒功率進行大小火控制，實現(xiàn)爐內(nèi)各區(qū)的供熱量與負(fù)荷的合理配置。(4)其他控制技術(shù)①助燃空氣溫度一流量控制。推鋼爐開爐或爐內(nèi)工況變化時，由熱交換器加熱的助燃空氣溫度是不穩(wěn)定的。當(dāng)爐壓不變時，溫度升高，導(dǎo)致相同流量時空氣質(zhì)量的減少，使得燒嘴前的實際空氣/燃?xì)獗认陆?反之亦然。為確保燒嘴能合理燃燒，PLC應(yīng)輸人助燃空氣量隨溫度變化的邏輯程序，用實測的熱空氣溫度信號對其進行流量補償。②燒嘴燃燒安全控制系統(tǒng)。高水平的燒嘴燃燒安全控制系統(tǒng)是爐子安全生產(chǎn)的重要保證，包括點火前的安全吹掃、點火程序控制、燃燒火焰的自動檢測和燃?xì)饪焖偾袛嚅y，不僅要求系統(tǒng)設(shè)計可靠，而且要求構(gòu)成系統(tǒng)的每個部件的質(zhì)量要極為可靠。燃燒設(shè)備的爆炸事故大多為燒嘴點火時引起的。每次燒嘴點火前應(yīng)啟動氮氣(也有用空氣的)吹掃系統(tǒng)，對燃?xì)夤艿来祾咭欢〞r間，耗氣量約為管道容積的3-5倍，以清除燒嘴前燃?xì)夤艿纼?nèi)殘留的可燃性混合氣體，然后再將空氣管道至燒嘴間閥門開啟至最大位置，啟動爐膛空氣吹掃系統(tǒng)，用助燃風(fēng)機對爐膛進行吹掃。③自動點火安全控制。工作原理是:吹掃結(jié)束時，閥門回到最小開度，燃?xì)怆姶砰y打開，同時點火變壓器通過燒嘴上的點火電極高壓放電，將燃?xì)恻c燃，然后進人火焰檢測程序?；鹧娣€(wěn)定后，經(jīng)燒嘴上的監(jiān)測電極反饋給自動點火控制器一個5-30mA的信號，自動點火控制器接受到信號后，各閥門逐漸進人工作開度。若燒嘴沒有形成穩(wěn)定火焰或熄火時，自動點火控制器不能接受到監(jiān)測信號，此時進人故障狀態(tài)，輸出一個故障信號，自動點火控制器自動切斷燃?xì)怆姶砰y。自動點火控制器可按設(shè)定程序或在手動復(fù)位后才能進行第二次點火程序?；鹧姹O(jiān)測器分為離子式、紫外線式和光敏元件等1.4.排煙系統(tǒng)排煙系統(tǒng)要求一是能克服煙道阻力，順利地將煙氣排空;二是精確控制爐膛壓力;三是采用熱交換器，最大程度地回收煙氣熱量以預(yù)熱助燃空氣。排煙系統(tǒng)主要由保溫?zé)煹?、換熱器、煙道閘門、排煙風(fēng)機(強制排煙時)和煙囪等組成。煙道一般煙道常常埋在地下，這樣對車間布置方便，但如地下水位較高時也可把煙道放在地上。埋設(shè)在地下的煙道結(jié)構(gòu)如圖l—9所不，埋設(shè)深度一般都布置離地面至少300mm以下。對于穿過有動載荷(如車輛通過)的地段，穿過料場或成品庫以及汽錘等振動較大的操作區(qū)域的煙道，應(yīng)該用混凝土框把煙道包起來。處于地下水位以下的煙道應(yīng)設(shè)有可靠的防水措施．通常是包以混凝土框，并在混凝土外面包以鋼板。必要時須在煙道附近設(shè)置深水井，并用水泵抽水。煙道布置要盡量縮短長度和減少煙氣流動阻力損失，要與廠房柱基、設(shè)備基礎(chǔ)和電纜等保持一定的距離，以免它們受煙道溫度的影響。當(dāng)煙道內(nèi)設(shè)有余熱回收裝置時，一般要設(shè)置分煙道和相應(yīng)的煙道閘板。為了控制排煙量以調(diào)節(jié)滬膛壓力，煙道上必須設(shè)置煙道閘板。當(dāng)煙氣溫度低于400一600℃時，閘板可用灰口鑄鐵件或鑄鋼件制作；當(dāng)溫度高于600一700℃時，應(yīng)采用水冷閘板、空冷閘板、襯磚閘板或耐熱合金鋼制造的閘板。煙囪煙囪是通常用的一種排煙裝置。煙囪結(jié)構(gòu)有磚煙囪、鋼筋混凝土煙囪(內(nèi)襯磚)和金屬煙囪(有的襯磚省的不襯磚)。煙囪高度低于60一70m時，磚煙囪比鋼筋混凝土煙囪造價低，但磚煙囪砌筑比較因難(不便于機械化施工)，而且壽命也不如鋼筋混凝土煙囪。所以，小煙囪常用磚煙囪，45m高以上的煙囪一般采用鋼筋混凝土煙囪。煙囪必須有獨立的基礎(chǔ)，不能與煙道基礎(chǔ)相連，以免煙囪下沉?xí)r煙道基礎(chǔ)斷裂。煙囪底部應(yīng)設(shè)人孔烈備烘烤煙囪、扒灰和修理內(nèi)襯之用。金屬煙囪一般用5—10mm厚鋼板焊成，其壽命低，但修建快，造價低，在小爐子上時常采用。當(dāng)溫度較高時，內(nèi)部須襯以耐火材料。.1排煙方式分為自然排煙和強制排煙兩種。當(dāng)煙道阻力<500600Pa時，推薦自然排煙方式，該方式無動力消耗，運行成本低，但隨煙囪高度的增加，建筑費用將激增。煙道阻力較大時，應(yīng)采用強制排煙方式。又分為引風(fēng)機排煙和引射風(fēng)機排煙。前者采用的是高溫風(fēng)機，開爐時因煙氣溫度低風(fēng)機負(fù)荷較大，爐子正常工作時又因為高溫?zé)煔獾淖陨沓榱κ癸L(fēng)機負(fù)荷下降，因此引風(fēng)機應(yīng)變頻控制，此方案雖然有煙囪高度小的優(yōu)點，但因排煙溫度高，風(fēng)機易損壞而會造成停爐事故;后者為普通風(fēng)機，但排煙效率低，功率應(yīng)相對較大，有能量轉(zhuǎn)換損失也可用變頻控制。換熱器及其保護目前常用的換熱器有熱管式、帶翅片管式、麻花管式和噴流幅射式等類型。其中熱管式換熱器的換熱效率較貴;噴流幅射式換熱器煙氣人口溫度要求》800℃;其他兩種價格適中，但體積相對較大。換熱器除了具有良好的換熱性能外，使用壽命也是其重要的質(zhì)量指標(biāo)。換熱器長期在高溫狀態(tài)下工作，其焊縫會產(chǎn)生熱脆性而燒裂，在煙氣人口處的材質(zhì)可選1Crl8Ni9Ti,1Crl8Ni9和1Crl3等，應(yīng)裝設(shè)膨脹節(jié)，防止因熱脹冷縮而使換熱器體開裂。換熱器的工作環(huán)境也是換熱器壽命的重要保證。若使用不當(dāng)，再好的換熱器短時期內(nèi)就可能損壞，因此在系統(tǒng)中必須有保護措施:一是換熱器煙氣人口溫度控制，即煙氣稀釋法，在換熱器人口前煙道上增加一個冷卻用空氣閥門(冷空氣可來自引風(fēng)機);二是空氣預(yù)熱溫度控制，即熱風(fēng)放散法，當(dāng)助燃空氣溫度過高時，增大空氣流量以降低空氣溫度，且打開熱風(fēng)管道的放散閥，將多余的熱空氣排人大氣。爐膛壓力控制爐膛壓力不允許在負(fù)壓狀態(tài)下操作，以防冷空氣進人爐內(nèi)，破壞爐內(nèi)氣氛和影響加熱質(zhì)量，一般爐底處為1030Pa微正壓。當(dāng)因爐門開啟等原因造成爐壓波動時，爐壓的控制有兩種方法可選:一是通過煙道閘門的開大或關(guān)小達到控制爐壓之目的;二是對引風(fēng)機進行變頻控制，通過控制排煙量來達到控制爐壓。1.5.工業(yè)爐的節(jié)能對一個節(jié)能的加熱爐的基本要求是：有較高的爐底（或爐膛）有效利用率，在此面積（或爐膛）上有均勻的溫度場，有較高的裝載量；爐內(nèi)加熱元件（或裝置）、爐氣、爐膛對工件有良好的傳熱效果，可縮短工件加熱時間；較好的保溫能力和較少的熱損失，有較高的熱效率。以上各要求須通過合理地設(shè)計爐型、爐襯、加熱元件（或裝置）等來實現(xiàn)。工業(yè)爐節(jié)能的幾個措施(1)爐襯爐襯在保證爐子的結(jié)構(gòu)強度和耐熱度的前提下，應(yīng)盡量提高保溫能力和減少儲蓄熱。單純依靠增加爐襯厚度來降低爐外壁溫度是不合適的，因為這樣做不僅會增加爐襯儲蓄熱和成本，還相應(yīng)地減少了爐底面積（爐膛）的有效利用率。而實行爐襯纖維化和輕質(zhì)化，則有很大的節(jié)能效果。耐火纖維也稱陶瓷纖維，它具有耐高溫、熱導(dǎo)率低、密度小、蓄熱量少、抗熱震性能好等特點，耐火纖維爐襯可以采用疊鋪或用預(yù)制塊安裝，也可用耐火纖維噴涂。罩式退火爐在爐襯上采用硅酸鋁針刺毯保溫材料，取得了良好的節(jié)能效果，能耗比輕質(zhì)磚爐襯降低40％，大大減輕了爐架的負(fù)荷。(2)爐膛結(jié)構(gòu)及強化熱交換使?fàn)t膛形成一個熱交換的系統(tǒng)，在加熱元件、爐襯和工件三者之間進行熱交換。提高爐膛熱交換常有如下措施：首先采用合理的爐膛空間。由于集箱加熱退火長度在9m以下，采用罩式爐，其加熱元件均勻分布在爐膛內(nèi)壁，確保爐膛均勻傳熱；若集箱長度在6m以下，則只采用兩個邊爐罩組合，靈活運用，有效利用爐膛空間，提高了熱效率。其次在不增大爐膛空間容積的前提下，加大爐內(nèi)壁的面積，以增大熱交換面積，如采用波紋形的爐頂。第三，可采用圓形爐膛，替代箱形爐膛，可強化爐膛對工件均勻傳熱的效果，并減少爐壁散熱量。第四，爐膛內(nèi)安設(shè)風(fēng)扇，以加強爐內(nèi)對流傳熱。特別是小型加熱爐，高速氣流可破壞停滯在工件表面阻礙傳熱和界面反應(yīng)的爐氣邊界底層，起到縮短加熱時間和加快提高工件溫度的作用。第五，爐膛密封，包括爐膛內(nèi)各引出構(gòu)件、爐殼、爐門等處的密封。爐子密封影響氣氛控制、工件品質(zhì)和能耗。當(dāng)爐內(nèi)有96Pa負(fù)壓時，通過3cm2的孔洞將會吸進10m3/h冷空氣，爐門開啟0.2mm2，熱能消耗會增加15％。因此注意爐膛、爐殼、爐門等處的密封有利于節(jié)能。(3)加熱元件布置對于電爐，加熱元件的布置對節(jié)能有一定影響，在爐膛內(nèi)均勻布置可形成溫度均勻的有效加熱空間。本公司在邊爐罩與中爐罩的銜接處仍安裝了加熱元件，可改善爐體結(jié)合區(qū)溫度偏低的現(xiàn)象。也可采用輻射管加熱元件有利于爐溫均勻和節(jié)能。燃料爐的節(jié)能燃料爐與電加熱爐比較，主要不同點是其熱源是依靠燃料燃燒和產(chǎn)生燃燒氣體。因此，其節(jié)能除具備電加熱爐節(jié)能的基本要點外，主要是燃料燃燒和爐內(nèi)氣流合理組織等。

(1)油燃燒裝置（或稱噴嘴、燃燒器）油的燃燒程度主要取決于油的霧化程度，一般認(rèn)為霧化顆粒小于50μ的占85％以上最為理想，油的霧化效果決定于噴嘴結(jié)構(gòu)和油的粘度。油霧化的機理有：壓力霧化、氣動霧化和發(fā)泡霧化。依此制造了各種類型的噴嘴。壓力霧化的噴嘴是最常用的形式。壓力噴射霧化式的油壓比例調(diào)節(jié)噴嘴（F型噴嘴），以油壓為調(diào)風(fēng)的動力，調(diào)節(jié)時自動地隨之調(diào)風(fēng)，自動地實現(xiàn)油風(fēng)比例的調(diào)節(jié)。本公司采用F型噴嘴替代R型噴嘴可顯著節(jié)能。氣動霧化利用具有一定壓力的霧化劑與燃油之間的相互作用把油霧化。用這種機理制造的ZBF型轉(zhuǎn)杯式燃油器，利用高速度旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)杯的離心力，使燃油霧化。用它來代替壓縮空氣壓力霧化的高壓噴嘴，燃燒更為安全，可顯著節(jié)油。發(fā)泡霧化燃燒器適用于粘度較大的重油和渣油燃燒，其節(jié)油率可達6％以上。

(2)燃?xì)馊紵b置（或稱噴嘴、燃燒器）對于氣體燃料燃燒，當(dāng)燃料與空氣混合比例合適時，著火后可瞬間燃盡。優(yōu)良的氣體燒嘴，能自動調(diào)節(jié)燃?xì)馀c空氣比比例，燃燒的火焰在爐內(nèi)應(yīng)能強化爐內(nèi)熱交換。平焰燒嘴根據(jù)氣流附壁效應(yīng)產(chǎn)生盤形平展火焰，貼著爐壁流動的燃燒氣體能夠促進爐內(nèi)氣體的再循環(huán)，強化對流換熱。爐壁形成高溫，強化輻射傳熱。該燒嘴多數(shù)安裝在爐頂，可保護爐膛壓力，減少從爐門處吸入冷空氣。生產(chǎn)應(yīng)用表明，使用平焰燒嘴比使用普通火炬燒嘴要節(jié)能20%～30%。高速燒嘴是煤氣與空氣在燒嘴內(nèi)混合燃燒后，燃燒產(chǎn)物以高速噴出，極大地強化爐內(nèi)對流換熱，促進氣流再循環(huán)，提高加熱速度，可顯著節(jié)能。

(3)煤燃燒裝置一般通用燃燒形式是在爐柵上的塊煤燃燒。這種燃燒形式不但漏煤嚴(yán)重，而且由于煤釋放揮發(fā)分、冒黑煙和固定碳燃燒，致使燃燒不完全、不穩(wěn)定，污染環(huán)境。本公司使用的小型煤加熱爐一焦炭爐，主要用于合金鋼管夾、防磨罩、耳板等小型工件加熱，占地面積小，操作方便。對于大型燃煤燃燒裝置的改進主要采用往復(fù)式爐排和鏈?zhǔn)饺紵b置，實現(xiàn)連續(xù)機械加煤和燃燒。粉煤燃燒可改善煤與空氣的混合和燃燒，與塊煤相比有較好的節(jié)能效果和減少黑煙。

(4)空氣消耗系數(shù)與節(jié)能在燃料燃燒中，空氣消耗系數(shù)的值對爐子的能耗有很大影響。當(dāng)空氣不足，則燃料不能完全燃燒。如果空氣過剩，需額外加燃料以加熱過剩空氣，以免造成爐溫下降。減少過剩空氣量可減少多余的空氣帶走的熱損失，減少送風(fēng)量和送風(fēng)機、引風(fēng)機的動力費，可抑制爐內(nèi)多余氧氣與氮化合成NOx。因此，合適的空氣消耗系數(shù)對節(jié)能有很大的幫助。加熱工藝設(shè)計節(jié)能一個產(chǎn)品零部件應(yīng)具有何種性能要求，實施何種工藝過程和加熱規(guī)范，采用何種鋼材，在何種設(shè)備中加熱，這些都是加熱工序設(shè)計的要求，它在很大程度上限定了加熱過程中的能耗。.1常規(guī)加熱工藝規(guī)程節(jié)能選用的加熱設(shè)備應(yīng)在滿足加熱工藝要求的基礎(chǔ)上，具有較高的生產(chǎn)率、熱效率和低能耗。通常當(dāng)產(chǎn)品有足夠批量時，選用專用設(shè)備有最好的節(jié)能效果。滿載的加熱爐熱效率高于間隙式加熱爐。合理的加熱工藝規(guī)程也能達到很好的節(jié)能效果.(1)加熱溫度鋼材的加熱溫度是由其特性決定的，但常允許在一個溫度范圍內(nèi)變動。適當(dāng)降低加熱溫度有顯著的節(jié)能效果。例如：把加熱溫度降低30℃，對It鋼件在熱效率為40％的爐內(nèi)加熱時，可節(jié)能14kW/h。通常φ1000×14的封頭加熱溫度允許在1050±50℃加熱，在一般情況下可選用1050℃的下偏差值加熱，即為1000℃，降低溫度500℃。為了節(jié)能也有把加熱溫度提高的情況。提高加熱溫度，加快碳在鋼中的擴散速度，可顯著縮短加熱時間。當(dāng)溫度從900～930℃提高到980～1010℃時，可使封頭加熱壓制時間縮短10%。由于縮短加熱時間帶來的節(jié)能遠(yuǎn)大于因溫度升高的熱損失，實施升溫加熱常受到爐罐耐熱性和常規(guī)鋼材晶粒粗大的限制。

(2)加熱時間加熱時間通常依經(jīng)驗公式計算，在生產(chǎn)中又常留有余量，取大數(shù)，導(dǎo)致加熱時間過長，浪費熱能。據(jù)統(tǒng)計，在加熱生產(chǎn)中實施正確的加熱時間，在總體上可節(jié)能10%。因此合理計算升溫與保溫時間，可有效節(jié)能。

(3)加熱速度加熱速度影響加熱時間和節(jié)能。除大型零件和高合金鋼外，絕大多數(shù)的鋼材允許快速加熱，快速加熱的基本途徑是強化爐內(nèi)熱交換。具體措施有：實施熱裝爐。提高爐溫進行快速加熱，提高爐溫可顯著強化輻射加熱，在高溫下，即使很小的溫差也能產(chǎn)生很大的傳熱速度。例如1℃的溫差所引起的傳熱量在1200℃時約為540℃時的5倍。結(jié)論在實際生產(chǎn)中，只要合理地設(shè)計爐型、爐襯、加熱元件（或裝置）等，同時通過綜合管理控制，建立節(jié)能的管理體制，最有效地利用設(shè)備，使能源和原材料得到最充分的利用，從而獲得性能優(yōu)良的產(chǎn)品。目前加熱爐生產(chǎn)中所用的能源有電力和燃料。電力是無污染的能源。各類燃料燃燒對大氣均造成污染。加熱爐的控制方法，已從單純的燃料量控制向多種控制的方向發(fā)展，向節(jié)能和環(huán)保的方向發(fā)展。隨著我國能源的變化，采用電加熱爐的比例會逐漸擴大，成為加熱爐的發(fā)展趨勢。1.6推鋼機的結(jié)構(gòu)特點及應(yīng)用在中厚板生產(chǎn)中，加熱爐擔(dān)負(fù)著鋼坯的加熱任務(wù)，而推鋼機是將鋼坯推進或推出加熱爐的附屬設(shè)備，常見的加熱爐有推鋼式加熱爐和步進式加熱爐。各種加熱爐的推鋼機結(jié)構(gòu)形式不盡相同，雙機架齒式推鋼機是一種新型結(jié)構(gòu)。本文結(jié)合濟鋼中厚板廠加熱爐用雙機架齒式推鋼機的結(jié)構(gòu)，介紹其特點和使用情況。1.6.1推鋼機種類推鋼機的種類很多，常見的有齒輪齒條式、絲杠螺母式、曲柄連桿式、液壓式等，還有的推機把齒輪齒條傳動和液壓傳動相結(jié)合，形成了液壓齒條式，它們各有特點。齒輪齒條式推鋼機通過齒輪齒條的嚙合傳動把電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)辇X條的直線運動，帶動推桿完成推鋼。其工作可靠，傳動效率高，推力和行程大，但設(shè)備自身較重。目前齒輪齒條推鋼機應(yīng)用比較廣泛。絲杠螺母式和曲柄連桿式推鋼機結(jié)構(gòu)工作效率低，行程和推力較小，一般用于小型加熱爐，新加熱爐一般很少采用。液壓式推鋼機由液壓缸直接推動推桿工作，結(jié)構(gòu)簡單，推力大，自重輕，速度、行程易控制，但行程不宜太大，且液壓系統(tǒng)制做、維護較困難。1.6.2雙機架齒輪齒條式推鋼機結(jié)構(gòu)及特點齒輪齒條式推鋼機主要包括電動機、減速機、聯(lián)軸器、齒輪軸、齒條、推桿、機架、壓輪、托輪等。機架一般為多層箱體，箱體間用螺栓聯(lián)的稱為下置式，齒輪軸位于箱體上層的稱為上置式。無論采用下置式還是上置式，都存在維修時更換零、部件困難的問題，尤其是更換下部零件時，需要把箱體層層拆分開。況且該結(jié)構(gòu)不易觀察齒輪齒條的嚙合情況。1.7加熱爐耐火材料的選用1.7.1使用性能確保使用性能可靠，是加熱爐耐火一保溫內(nèi)襯設(shè)計選材基本的要求，也是設(shè)計選材應(yīng)遵循的基本原則。所說的使用性能應(yīng)包括如下幾個方面:1.7.1.1熱性能耐火一保溫內(nèi)襯在高溫下工作，應(yīng)具備優(yōu)良的熱性能，是設(shè)計選材中應(yīng)優(yōu)先考慮的問題。(1)耐熱性:耐火一保溫內(nèi)襯應(yīng)能承受爐子額定加熱溫度，在此溫度下不軟化、熔融。為此選用材料荷重軟化溫度應(yīng)高于加熱爐工作溫度100-150℃為宜。(2)熱強性:耐火一保溫內(nèi)襯在高溫條件下工作必須要有足夠的強度，才能適應(yīng)高溫?zé)煔?，工件的沖刷磨損和機械震動的沖擊，并有承受一定載荷的能力。衡量耐材熱強性的主要指標(biāo)不是常溫強度，而是高溫(工作溫度)下抗折強度，對不同部位或部件的耐火內(nèi)襯應(yīng)有相應(yīng)的高溫抗折強度要求?？上Р徽搰一蛐袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)，尚無這方面規(guī)定。應(yīng)在實踐的基礎(chǔ)上制訂這方面的標(biāo)準(zhǔn)。實踐證明，為了改善耐火內(nèi)襯的熱強性，提高其高溫抗折強度，宜選用超微粉結(jié)合的超低水泥硅酸鋁質(zhì)耐火澆注料做加熱爐爐墻、爐頂耐火內(nèi)襯。這是因這種材料中Ca0含量很低，玻璃相形成的數(shù)量受到嚴(yán)格控制。超微粉所具有的高分散性.高表面活性和低溫成相性，促進了二次莫來石化的進行:（莫來石)從而實現(xiàn)澆注體的高溫陶瓷結(jié)合，這也是第三代高技術(shù)澆注料在加熱爐上應(yīng)用后，爐襯壽命大幅度提高的主要原因。(3)熱穩(wěn)定性:耐火內(nèi)襯在交變溫度條件下保持其體積(尺寸)、強度穩(wěn)定的性能，稱為熱穩(wěn)定性。表示耐火內(nèi)襯熱穩(wěn)定性的主要指標(biāo)是重?zé)€收縮和抗熱震次數(shù)。這些指標(biāo)國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中均有明確規(guī)定。加熱爐的蓄熱體，燒咀磚、吊掛磚和水冷爐筋管包扎等所用耐火材料，其內(nèi)部溫度梯度大或承受頻繁溫度變化。按斷裂力學(xué)理論，前者會產(chǎn)生各部位脹縮不均，后者會出現(xiàn)體積膨脹或收縮交替變化，都可能在制品內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力，這種應(yīng)力如果得不到及時吸收或釋放，必然引起制品內(nèi)部裂紋源的擴展，當(dāng)其擴展到臨界尺寸時，使制品整體或局部發(fā)生脆性斷裂，出現(xiàn)掉片或破壞，這是各類耐火制品，尤其是經(jīng)整體燒結(jié)耐火磚襯損壞的重要原因之一。為了改善耐火內(nèi)襯的熱穩(wěn)定性，設(shè)計選材時可從以下幾個方面著手:首先:選用新型高技術(shù)耐火澆注料替代經(jīng)整體燒結(jié)的耐火磚。未經(jīng)整體燒結(jié)的耐火澆注內(nèi)襯，不僅重?zé)€變化小，而且易于吸收熱應(yīng)力，阻止裂紋源的擴展。其次:在耐火內(nèi)襯中引人ZrO2,，對澆注體實現(xiàn)強韌化處理。這是因為Zr02:在加熱爐工作溫度下會發(fā)生如下晶形轉(zhuǎn)變。這是一個快速切變的馬氏體相變，使ZrO2,晶粒產(chǎn)生8.8-9.7%的體積脹縮效應(yīng)，在晶粒邊界出現(xiàn)顯微裂紋，它可吸收耐火內(nèi)襯熱脹冷縮時的應(yīng)力，并阻止裂紋源的擴展，達到強韌化的目的。應(yīng)當(dāng)指出，用從AL203到SiO2:系耐火澆注料及其預(yù)制品制作加熱爐耐火內(nèi)襯，除控制CaO,Fe2O3,MgO,K20,Na20等雜質(zhì)外，還應(yīng)適當(dāng)控制其A1203含量。實踐證明，過高的Al203,含量，不僅增高材料成本，而且還會惡化內(nèi)襯的熱穩(wěn)定性。我們認(rèn)為，加熱段，均熱段選用Al203，含量一60%，吊掛磚，爐筋管包扎選用A1203,+ZrO2:含量一50%，燒咀磚、蓄熱體選用A1203+ZrO2:含量60一70%左右即可。此外，在某些部位如爐筋管包扎的耐火內(nèi)襯引人適量耐熱鋼纖維，可以使其熱震性提高20-25%.(4)隔熱性:耐火保溫內(nèi)襯必須具備足夠的隔熱性，以降低內(nèi)襯外表面溫度，減少爐子的散熱損失，改善工作環(huán)境。隔熱性用熱阻R表示:這里:R—熱阻,;S-耐火、保溫層的厚度,M;k-耐火、保溫層的導(dǎo)熱系數(shù)，W/M·K而選擇合適的材質(zhì)并設(shè)計適當(dāng)?shù)暮穸?，核定各層的熱阻及介面溫度，是加熱爐熱工設(shè)計計算不可缺少的環(huán)節(jié)之一。近來出現(xiàn)的利用高強度輕質(zhì)澆注料(如輕質(zhì)莫來石澆注料)和耐高溫纖維制品制作耐火內(nèi)襯，使內(nèi)襯材質(zhì)實現(xiàn)輕質(zhì)化，是一個很值得注意的新動向，應(yīng)在實踐的基礎(chǔ)上認(rèn)真總結(jié)，并進行必要的技術(shù)經(jīng)濟評價。(5)傳熱性:強化爐內(nèi)傳熱，尤其是爐襯與工件之間的輻射傳熱，對于提高加熱質(zhì)量，節(jié)約能源有重要意義。在爐襯熱面預(yù)制或裝置具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)黑體性質(zhì)的“多功能強輻射元件”，組成“自帶黑體窯爐內(nèi)襯”是十分有效的途徑。通過實驗研究和在工業(yè)爐上應(yīng)用測試表明:“自帶黑體窯爐內(nèi)襯”不僅能夠顯著提高并長期穩(wěn)定爐襯熱面的黑度，增大輻射熱面積，還能有效調(diào)控爐膛內(nèi)的熱射線，從而大幅度提高輻射傳熱的效率.可節(jié)約能源20-25%。1.7.1.2其它特殊性能要求加熱某些部位，如爐底，出鋼槽的工作條件較一般內(nèi)襯有所不同。前者承受FeO的浸蝕，應(yīng)選用鎂質(zhì)或MgO一Al2O3,一SiC澆注料制作。后者不僅要承受FeO的浸蝕，還要承受鋼坯運動所造成的強烈機械磨損，一般選用鉻鋼玉制品或電熔莫來石大磚較為合適。1.7.2工藝性能耐火內(nèi)襯，尤其是澆注的耐火內(nèi)襯或預(yù)制品，設(shè)計選材時應(yīng)十分注意它的工藝性能。良好的工藝性能是影響耐火內(nèi)襯施工是否順行和使用壽命長短的重要因素之一。耐火澆注料的工藝性能，包括以下三個方面:施工工藝性主要指流動性和凝固性能，對確保施工是否順行，減輕勞動強度，確保澆注體質(zhì)量有直接的影響。這兩種性能主要取決于微粉，添加劑的種類、用量及加水量，一般由耐火材料生產(chǎn)和施工企業(yè)合理控制。自流澆注料的開發(fā)應(yīng)用對改善澆注料的施工作業(yè)性能，尤其適于那些薄壁和形狀復(fù)雜的部位和制品的澆注施工有重要意義。然而其澆注體理化的性能指標(biāo)一般較普通振動成形微低，因而除特殊需要外，還是選用普通振動成形的澆注料為宜。結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計耐火內(nèi)襯，尤其是預(yù)制品的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸時應(yīng)充分考慮其適應(yīng)澆注成形施工的要求，盡量避免銳角、直角相交，避免過渡壁厚相差太大，避免壁厚過薄，避免復(fù)雜的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，合理布置澆注位置，使工作面和裝配面朝下或向側(cè)，才能確保澆注成形順行和澆注體的使用質(zhì)量及裝配質(zhì)量。然而這方面的要求，往往被設(shè)計者所忽視，造成成形施工中出現(xiàn)難以克服的困難。烘烤燒結(jié)性能澆注體或預(yù)制件是要經(jīng)過適當(dāng)烘燒才能使用的。耐火內(nèi)襯設(shè)計選材時應(yīng)充分注意產(chǎn)品在烘燒過程中的物理化學(xué)變化，確保烘烤，燒結(jié)順行并達到希望的組織結(jié)構(gòu)和性能。選用超微粉結(jié)合的超低水泥高鋁澆注料和鋁錯質(zhì)澆注料，配合適量的添加劑、防爆劑，可以大幅度減小澆注用水量，使烘烤順行，并獲以二次莫來石結(jié)合相為主的組織結(jié)構(gòu)，確保內(nèi)襯有優(yōu)良的使用性能。1.7.3加熱爐內(nèi)襯選材方案的評價加熱爐耐火一保溫內(nèi)襯的設(shè)計選材，不僅要確保其使用性能可靠，工藝性能良好，還應(yīng)確保技術(shù)經(jīng)濟合理，這是選材的最終目標(biāo)。所說技術(shù)經(jīng)濟合理，是指選材方案在技術(shù)上是否先進、適用，在經(jīng)濟上單位產(chǎn)品產(chǎn)量或一定運行周期內(nèi)其建造、維修、運行成本是否低廉。一切技術(shù)之所以先進、適用，都必須保證加熱爐高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、長壽、低耗這一目標(biāo)的實現(xiàn)。在此，引人價性比作為對不同選材方案技術(shù)經(jīng)濟合理性進行綜合評價的指標(biāo)。所謂價性比是指在一個爐役期內(nèi)加熱爐耐火-保溫內(nèi)襯的建設(shè)、維修費用和維修停產(chǎn)損失與其壽命之比，可以表示為:這里:Ai—價性比，萬元/年;Ci—加熱爐內(nèi)襯的總耗費，包括耐火保溫內(nèi)襯采購施工費用和維修停工損失費用，萬元;Wi—加熱爐一個爐役的壽命，年。顯然，A值小，表明選材方案技術(shù)經(jīng)濟合理。我們曾對一個三段式連續(xù)加熱爐耐火內(nèi)襯的不同選材方案進行綜合評價，結(jié)果表明:用新型高技術(shù)耐火澆注料及制品替代傳統(tǒng)耐火磚和澆注料，制作加熱爐耐火內(nèi)襯，雖然前者產(chǎn)品的單價高于后者，但前者的使用壽命遠(yuǎn)高于后者，其價性比僅為后者的1/2-1/3，說明選用新型高技術(shù)耐火澆注料作加熱爐內(nèi)襯，其技術(shù)先進適用，經(jīng)濟合理，是顯而易見的。1.7.4結(jié)論加熱爐耐火一保溫內(nèi)襯選材應(yīng)遵循耐火內(nèi)襯使用性能可靠、工藝性能良好、技術(shù)經(jīng)濟合理等基本原則，并用價性比這一指標(biāo)對其進行綜合評價，從而確保選材方案技術(shù)上先進適用，經(jīng)濟上更為合理。1.8工業(yè)爐的發(fā)展方向?qū)I(yè)加熱爐總的要求是：高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗和少污染，阻礙工業(yè)加熱爐發(fā)展的原因是目前工業(yè)加熱爐對上述要求存在著下列一些矛盾，新理論的產(chǎn)生和建立，就是要解決這些矛盾，工業(yè)加熱爐才能快速地發(fā)展。加熱產(chǎn)量與質(zhì)量的矛盾：要提高工業(yè)加熱爐的產(chǎn)量，就必須提高整個工業(yè)爐的溫度水平，重點是爐子的加熱段（對連續(xù)式爐為加熱段，對間歇式爐為加熱期）的溫度水平，這就很容易產(chǎn)生質(zhì)量問題，如氧化燒損增加、形成過熱和過燒，甚至燒化和燒毀而造成廢品等，這就與加熱質(zhì)量產(chǎn)生了矛盾。從另一方面來說，為了提高加熱質(zhì)量，減小表面和中心的溫差和提高整體的溫度均勻性，必需延長連續(xù)式均熱段的長度（對間歇爐為均熱期的時間），也就減少了爐子的產(chǎn)量，造成與產(chǎn)量的矛盾。加熱產(chǎn)量與低消耗的矛盾：在提高整個工業(yè)爐的溫度水平，增加產(chǎn)量的同時，必然要增大熱負(fù)荷，導(dǎo)至提高煙氣的排出溫度，增加煙氣帶走的熱損失。提高整個工業(yè)爐的溫度水平后，也會使?fàn)t襯的蓄熱和散熱熱損失的增加，這些結(jié)果都會使燃耗增加，這就與低消耗產(chǎn)生了矛盾。加熱質(zhì)量與低消耗的矛盾：要提高工業(yè)加熱爐產(chǎn)品的質(zhì)量，減小加熱材料的斷面溫差和提高整體溫度的均勻性，就必須延長連續(xù)式的均熱段的長度（對間歇爐為均熱期的時間），這必然會增加工業(yè)加熱爐的燃料消耗量和降低工業(yè)加熱爐的生產(chǎn)量，也就使加熱質(zhì)量和低消耗產(chǎn)生了矛盾。加熱產(chǎn)量與污染的矛盾：提高工業(yè)加熱爐的產(chǎn)量后，必然會過多地增加燃料供給量，導(dǎo)至燃燒器的超負(fù)荷運行，燃燒更加不完全，排出的煙氣量也隨之增加，使溫室氣體二氧化碳、有毒氣體一氧化碳、腐蝕性氣體氧化氮、有害微粒碳黑和灰塵等的排放量都增加了，造成產(chǎn)量提高對環(huán)境污染增加的矛盾。這些矛盾都產(chǎn)生于目前工業(yè)加熱爐采用的是：連續(xù)式加熱爐的低溫預(yù)熱段（對間歇爐為低溫預(yù)熱期）實行慢速加熱，或者用煙氣的余熱來慢速加熱（連續(xù)式加熱爐），或者用爐內(nèi)蓄熱來慢速加熱（間歇式加熱爐）；而在連續(xù)式加熱爐的高溫加熱段（對間歇爐為高溫加熱期）則實行快速加熱，或者提高加熱段的爐溫和延長加熱段長度來快速加熱（連續(xù)式加熱爐）或者用僅提高爐溫來快速加熱（間歇式加熱爐）。這是不合理的，因為低碳鋼等材料，在低溫時吸熱的能力很強，加熱的溫差可以很大，不會導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋和變形等缺陷，所以可以快速加熱。而在高溫時，吸熱的能力很弱，加熱的溫差只能很小，如果采用過高的爐溫很容易產(chǎn)生過熱、過燒和燒毀等次品，所以只能慢速加熱。而合理的是：在連續(xù)式加熱爐低溫預(yù)熱段（對間歇爐為低溫預(yù)熱期）實行快速加熱，或者將預(yù)熱段也變成加熱段（連續(xù)式加熱爐），或者用提高爐溫來快速加熱（間歇式加熱爐）；在連續(xù)式加熱爐的均熱段（對間歇爐為均熱期）實行慢速加熱，或者延長均熱段長度來慢速加熱（連續(xù)式加熱爐），或者用降低熱負(fù)荷來慢速加熱（間歇式加熱爐）。這些原則就是“高爐溫、高煙溫、高余熱回收和低爐子惰性”（三高一低理論）提出的根據(jù)，可以使工業(yè)加熱爐實現(xiàn)：高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗和少污染的要求?！叭咭坏汀崩碚摳郀t溫：就是提高爐子的溫度水平，這可以用增加供熱負(fù)荷來實現(xiàn)。如果不能奏效時，可以從提高燃料的發(fā)熱值，提高助燃劑的含氧量和提高助燃劑和燃料的預(yù)熱溫度著手，從而提高燃燒溫度和爐溫，增加傳給被加熱物的熱量，由此可以提高爐子的產(chǎn)量，并為高溫慢加熱創(chuàng)造條件。高煙溫：就是提高煙氣的出爐溫度，這也可以用增加供熱負(fù)荷來實現(xiàn)。特別是對連續(xù)式加熱爐，可以在預(yù)熱段內(nèi)多布置供熱點來加強供熱，甚至在預(yù)熱段內(nèi)都供熱，取消整個預(yù)熱段，實施低溫快加熱的原則。由此提高整個爐子的溫度水平，保證提高爐子的產(chǎn)量。高余熱回收：就是充分利用煙氣的余熱來預(yù)熱助燃用空氣和煤氣時，提高燃燒用空氣和煤氣的預(yù)熱溫度，進一步降低煙氣的排放溫度，將煙氣余熱的熱量返回至爐內(nèi)，從而提高余熱回收率，又提高爐子的熱效率，節(jié)約燃料消耗。低爐子惰性：就是要降低爐襯的蓄熱量，使?fàn)t子升溫快降溫也快，保證爐子在高爐溫情況下的加熱質(zhì)量和適應(yīng)工況變化的能力，有助于生產(chǎn)過程的自動化和計算機控制，保證提高加熱質(zhì)量。并且還可以降低爐襯的蓄熱和散熱熱損失，進一步提高爐子的熱效率和降低燃料消耗，使?fàn)t子具有更高的科技水平?！叭咭坏汀崩碚摰募夹g(shù)基礎(chǔ)隨著工業(yè)水平的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新技術(shù)和新產(chǎn)品，為實現(xiàn)“三高一低”理論創(chuàng)造了有利條件。這些新技術(shù)和新產(chǎn)品有：(1)蓄熱室式高回收熱交換設(shè)備.最近幾年來，國內(nèi)外研究制造了一種新型的蓄熱式熱交換裝置，這一改過去蓄熱室的結(jié)構(gòu)龐大，換向時間長，排煙溫度高，熱回收率低和預(yù)熱溫度低而波動大等缺點。創(chuàng)新成為結(jié)構(gòu)緊湊（單位體積的傳熱面積可達數(shù)百甚至上千），換向時間短（由0.5到1小時縮短為幾分鐘甚至幾十秒鐘），排煙溫度低（由500至600度降低到150到180度），預(yù)熱溫度高（由煙氣出爐溫度的50%不到提高到80%以上）,使用壽命長(8年不漏氣和不燒毀）和熱回收率高（一般大于90%）的熱交換裝置。其關(guān)鍵在于新型蓄熱式熱交換裝置大大縮小了蓄熱體的尺寸，由厚度為幾十毫米的耐火材料磚體變成幾毫米的球體甚至為珠體或片體。(2)自身預(yù)熱式燃燒裝置.自身預(yù)熱式燃燒裝置是近幾十年發(fā)展起來的一種新型燃燒器，它本身帶有一個熱交換裝置，回收煙氣的余熱來預(yù)熱助燃用空氣，是一種節(jié)能效果明顯、使用和安裝均方便的一種燃燒裝置。把蓄熱式熱交換裝置移植到自身預(yù)熱式燃燒器上，使其得到一個飛躍的進步。節(jié)能效果大為提高，燃燒性能大為改進，不僅可用于高溫的鋼材加熱爐，同樣可用于低溫的鋼材熱處理爐，均能取得良好的效果。(3)耐火纖維近幾十年來，我國研究、制造和全面推廣使用一種新型的耐火材料-耐火纖維，應(yīng)用于1000度以下爐溫的硅酸鋁全耐火纖維爐襯的使用已相當(dāng)成功和廣泛，取得良好的效果。應(yīng)用于1400度左右高爐溫的多晶莫來石纖維、高鋁質(zhì)纖維和含鉻纖維，也已走出實驗階段而進入實用階段，可長期在1400度爐溫下使用，短期最高使用溫度還可達!1600度耐火纖維由于空隙度高，因而其導(dǎo)熱系數(shù)、重度和比熱容均極低，這可大幅度地減小蓄熱損失和散熱損失（在900度爐溫時單層150毫米厚的散熱損失約，蓄熱損失），它有顯著的節(jié)能效果。同時大大地降低爐子的熱惰性，可適應(yīng)工業(yè)爐自動控制快速升溫和降溫的要求。根據(jù)工業(yè)爐的爐溫進行分層鋪設(shè)較為合理，它是將耐溫最高的耐火纖維放在爐膛的內(nèi)側(cè)，將耐溫最低的放在外側(cè)，發(fā)揮各自的優(yōu)點，既可耐爐內(nèi)的高溫，還可降低工業(yè)爐的造價。通常分成2~3層即可，根據(jù)不同的爐溫，其總厚度為150~250mm，然后用耐熱金屬或陶瓷錨固件固定。因為耐火纖維為不定形材料，施工和烘烤比較方便，得到了廣泛的采用。(4)工業(yè)控制用高性能的計算機目前國內(nèi)已有數(shù)以百計的工業(yè)加熱爐實現(xiàn)了計算控制，取得了高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗和少污染的效果。工業(yè)加熱爐進行計算控制的第一步：是實現(xiàn)給定爐溫和給定空氣系數(shù)的燃燒控制，其核心是燃料流量的控制和空燃比例的控制，其手段是在給定爐溫的要求下，自動控制燃料的流量的多少和燃料流量與空氣流量的比例的大小，其方法有：燃料和空氣流量測量法、煙氣殘氧分析反饋法、自尋優(yōu)控制法和專家系統(tǒng)。進一步提高是：用數(shù)學(xué)模型進行優(yōu)化控制，優(yōu)化工業(yè)爐的溫?zé)嶂贫?，即找到最佳的爐溫制度和供熱制度。數(shù)學(xué)模型可以用理論方法確立，也可以根據(jù)實驗數(shù)據(jù)或生產(chǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)學(xué)處理得到。工業(yè)加熱爐是工廠中的一個局部環(huán)節(jié)，其中涉及到各設(shè)備間的協(xié)調(diào)、調(diào)度和管理，這就需要更高層次的管理優(yōu)化控制，這是難度更高和因素更復(fù)雜的計算機數(shù)學(xué)模型，因而其水平更高，而實現(xiàn)起來也更困難。2.1設(shè)計任務(wù)：爐子生產(chǎn)率：120t/h；被加熱金屬：1）鋼坯尺寸：150×150×3000mm；2）鋼種：20＃鋼；3）金屬開始加熱（入爐）溫度：T=20℃4）金屬加熱終了（出爐）溫度：T=1250℃5)金屬加熱終了（出爐）斷面溫差：T50℃燃料：1）焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣的混合煤氣，Q＝10050KJ/標(biāo)m2）煤氣不預(yù)熱：T＝10℃3）出爐膛煙氣溫度：T＝800℃4）空氣預(yù)熱溫度：T＝400℃（4）兩種煤氣成份（干成分）：參見下表成分COCOCHCHCHH2N2O2合計焦?fàn)t煤氣13.42.618.41.650.4541.920.51.2100高爐煤氣27.410.00.9－－3.358.4－1002.2熱工計算燃料燃燒計算1）焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣干濕成分轉(zhuǎn)換a）根據(jù)混合煤氣溫度T＝10℃得g＝9.8g/標(biāo)m(干氣體)，帶入下式得：k＝＝＝0.988b）吧k＝0.988帶入式（1－3）計算得焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣濕成分，計算結(jié)果列于表1表1焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣濕成分（％）成分COCOCHCHCHH2N2O2HO合計焦?fàn)t煤氣13.242.5618.181.640.5241.420.11.161.2100高爐煤氣27.079.880.89－－3.2657.7－1.21002）計算混合煤氣濕成分a）計算焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣低發(fā)熱值把1中焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣的濕成分分別帶入燃料與燃燒式1－8：式中：CO、H、CH、CH、CH、HS－每100標(biāo)m濕氣體燃料中，各燃料可燃成分的體積含量（標(biāo)m）注：如濕氣體燃料中尚未含有上述公式中未包括的其他可燃成分，可參照文獻一表1－3中相應(yīng)數(shù)據(jù)進行補充焦?fàn)t煤氣低發(fā)熱值Q＝4.187×(3046×13.24＋2580×41.40＋8550×18.18+152301.64+218000.52)=14190KJ/標(biāo)m高爐煤氣低發(fā)熱值Q＝4.187(3046×27.07＋2580×3.26＋85500.89)＝4123KJ/標(biāo)mb）計算配比系數(shù)設(shè)焦?fàn)t煤氣在混合煤氣中的配比系數(shù)為X=c）帶入配比系數(shù)X求得混合煤氣濕成分列于下表2表2混合煤氣濕成分成分COCOCHCHCHH2N2O2HO合計混合煤氣18.365.2711.781.030.3327.2934.40.731.2100校核混合煤氣的的發(fā)熱值：將表2中的混合煤氣成分帶入文獻一式（1－8）得：Q＝4.187×(3046×18.36＋2580×27.29＋8550×11.78＋15230×1.03+21800×0.33＝10075KJ/標(biāo)m3）計算理論空氣需要量L把表2中混合煤氣濕成分帶入文獻一式1-15）得：L=4076×[0.5×18.36+0.5×27.29+2×11.78+3.5×1.03+5×=2.42標(biāo)m/標(biāo)m4）計算實際空氣需求量L，取空氣過量系數(shù)n＝1.1（有焰燃燒）帶入文獻一式（1－16）得：L=nL=2.42×1.1=2.67標(biāo)m/標(biāo)mL=(1+0.00124×9.8)×2.67=2.70標(biāo)m/標(biāo)m5）計算燃燒產(chǎn)物生成量及成分把表2中混合煤氣濕成分帶入文獻一式（1－18）的燃燒產(chǎn)物生成量及成分列于下表3表3混合煤氣燃燒產(chǎn)物生成量（標(biāo)m）及成分（%）CONOHO合計生成量（標(biāo)m）0.382.450.050.5973.48體積含量（%）10.9370.461.4417.171006)計算混合煤氣燃燒產(chǎn)物重度把表3中燃燒產(chǎn)物體積百分含量帶入式(1-21)得:=＝＝1.296kg/標(biāo)m7）計算燃料理論燃燒溫度由T＝400℃,查文獻一中表1－5得c=1.330KJ/標(biāo)m；設(shè)T=1800～2100℃，查表1－5得c＝1.672×0.19＋1.714×0.81＝1.706KJ/標(biāo)m設(shè)Q=0,按文獻一式（1－22）得：T＝＝19471800℃因此，課滿足連續(xù)加熱爐加熱工藝要求。爐膛熱交換計算計算的目的是確定爐氣經(jīng)過爐壁對金屬的導(dǎo)來輻射系數(shù)C預(yù)確定爐膛主要尺寸a）爐膛寬度根據(jù)文獻一中表3－16，對大型加熱爐，取H＝600kg/(m·h)；取推鋼比E=220代入文獻一式n＝=＝2.2式中：n－爐內(nèi)料坯擺放排數(shù)；綜合考慮廠房布置以及節(jié)能利用，取n＝2帶入式（8－4）得爐膛內(nèi)寬（取a＝0.2）：B＝2×3＋3×0.2＝6.6m為方便施工，路體寬度應(yīng)為耐火磚寬度（0.116m）的整數(shù)倍。經(jīng)計算6612/116=57，所以取：B=6612mmb）爐膛高度：根據(jù)文獻一中表2－2，燃?xì)獯笮图訜釥t，取H＝1600mm，H＝1100mm，H＝1400mm,==1750mm，=1160mm。c）爐膛長度：設(shè)均熱段長度為L，加熱段長度為L，預(yù)熱段長度為L。d）爐頂結(jié)構(gòu)：確定為平頂澆注結(jié)構(gòu)。e）出料方式：側(cè)出料。2）計算爐膛相關(guān)尺寸a)各段爐底面積加熱段爐底面積F加底=BL=6.612L預(yù)熱段爐底面積F預(yù)底=BL=6.612L均熱段爐底面積F均底=BL=6.612Lb）加熱段F加內(nèi)=(2H加+B)L=(2×1.6+6.612)L=9.812L預(yù)熱段F預(yù)內(nèi)=(2H預(yù)+B)L=(2×1.1+6.612)L=8.812L均熱段F均內(nèi)=(2H均+B)L均=(2×1.4+6.612)L均=9.412Lc）各段包圍爐氣內(nèi)表面積加熱段F加=F加底+F加內(nèi)=6.612L＋9.812L＝16.424L預(yù)熱段F預(yù)=F預(yù)底+F預(yù)內(nèi)=6.612L+8.812L=15.424L均熱段F均=F均底+F均內(nèi)=6.612L+9.412L=16.024Ld）各段充滿爐氣的空腔體積加熱段V加=BH加L=6.612×1.6×L＝10.58L預(yù)熱段V預(yù)=BH預(yù)L=6.612×1.1×L=7.27L均熱段V均=BH均L=6.612×1.4×L=9.26L3）計算各段平均有效射程數(shù)加熱段S=0.9×4×10.58L/16.424L＝2.32m預(yù)熱段S=0.9×4×7.27L/15.424L＝1.70m均熱段S=0.9×4×9.26L/16.024L＝2.08m4）計算爐氣中CO和HO汽分壓由燃料燃燒計算（見表3）得：P＝13.84/100=0.1093大氣壓P＝11.87/100=0.1717大氣壓5）計算各段爐氣溫度加熱段爐氣溫度比金屬加熱終了時的表面溫度高150～200℃，則T＝T+150＝1250+150＝1400℃設(shè)均熱段爐氣溫度比金屬加熱終了時的表面溫度高30～50℃，則T＝T+50＝1250+50＝1300℃而預(yù)熱段爐氣溫度變化規(guī)律近似為線型，則T＝（T＋T）/2＝（1400+800）/2＝1100℃6）計算各段爐氣黑度加熱段其中PCO2=0.1096大氣壓PH2O=0.1717大氣壓S=2.32mT=1400℃帶入得：＝0.32預(yù)熱段其中PCO2=0.1093大氣壓PH2O=0.1717大氣壓S=1.70mT=1100℃帶入得：＝0.34均熱段其中PCO2=0.1093大氣壓PH2O=0.1717大氣壓S=2.08mT=1300℃帶入得：＝0.327)計算各段爐墻和爐壁對金屬的角度系數(shù)對