200th中厚板推鋼式連續(xù)加熱爐設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書 課題名稱200t/h 中厚板推鋼式連續(xù)加熱爐設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師 學(xué) 院 冶金與資源學(xué)院 專業(yè)班級(jí)熱能與動(dòng)力工程 班 姓 名 學(xué) 號(hào) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作內(nèi)容: : 1、畢業(yè)實(shí)習(xí)及文獻(xiàn)綜述 2、 查閱外文資料，并翻譯 3、設(shè)計(jì)計(jì)算 4、構(gòu)思草圖 5、繪制 cad 圖 起止時(shí)間： 2012 年 3 月 9 日至 2012 年 6 月 10 日共 13 周 指指 導(dǎo)導(dǎo) 教教 師師 簽簽 字字 系系 主主 任任 簽簽 字字 院院 長長 簽簽 字字 摘要摘要 本論文設(shè)計(jì)的是一座 200t/h 中厚板推鋼式連續(xù)加熱爐。加熱爐是在冶金、化工、 機(jī)械制造等工業(yè)部門中，以燃料

2、燃燒的火焰為熱源的各種工業(yè)爐的統(tǒng)稱?；鹧鏍t廣 泛應(yīng)用于物料的焙燒、干燥、熔化、熔煉、加熱和熱處理等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，在鋼鐵冶金 行業(yè)中占有非常重要的地位。隨著科技的發(fā)展以及人們對環(huán)境保護(hù)的要求，不管加 熱爐怎樣變革，它總是要滿足優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗、壽命長、勞動(dòng)條件好等生產(chǎn)工 藝。 本論文是在充分的查閱了相關(guān)資料，運(yùn)用了燃燒學(xué)、傳熱學(xué)、耐火材料、流體 力學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，并結(jié)合運(yùn)用了 autocad 設(shè)計(jì)繪制了本加熱爐。 關(guān)鍵詞：加熱爐 推鋼式 中厚板 abstractabstract this paper the design is a 200 t/h pushed steel plate type

3、continuous reheating furnace. heating furnace is in metallurgy, chemical, machinery manufacturing, and industrial sectors, with fuel burning flame as heat source of all kinds of industrial furnace collectively. flame furnace are widely used in the materials roasting, dry, melting, melting, heating a

4、nd heat treatment and other production link, in iron 設(shè) t=1500-1800，查 空空 3 產(chǎn) 表得 c=1.630.21+1.6720.79=1.663kj/標(biāo) m。 產(chǎn) 3 設(shè) q=0，按式（1-22）得 分 t=17961800 理 663 . 1 15. 3 350296 . 1 31 . 2 8360 因此可以滿足連續(xù)加熱爐的加熱工藝要求。 3.2.2 爐膛熱交換計(jì)算 計(jì)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) gkm c 計(jì)算方法和步驟如下： 預(yù)確定爐膛主要尺寸 爐膛寬度 查工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊，對于中型加熱爐，加熱爐爐底強(qiáng)度

5、 h 可取 550kg/（mh） ，取推鋼比 e=220，代入公式： 2 n= 2 p h ls e 其中 p爐子生產(chǎn)率，kg/h h爐子有效爐底強(qiáng)度，kg/（mh） 2 l料坯長度，m e推鋼比，可取 200250 得 n=0.97 可取 n=1； 2201 . 017550 200000 將 n=1 代入公式 b=n l+（n+1）a 式中：l料坯長度，mm a料坯端頭與爐墻內(nèi)表面的距離，一般取 200250mm（取 200mm） 則： b=1 17 +2 0.2=17.4m 對砌磚爐體結(jié)構(gòu)，為了砌筑施工方便，爐體寬度應(yīng)為耐火磚寬度（0 .116m）的 整數(shù)倍.經(jīng)計(jì)算：17.4 是 0.1

6、16 整數(shù)倍.所以?。?b=17.m=17400mm 爐膛高度： 查資料，對于燃?xì)獾闹行图訜釥t，取 h1600mm，h1800mm，h900mm，h1100mm，h1600mm，h 加上加下預(yù)上預(yù)下均上均下 =1750mm 3) 爐膛長度：設(shè)均熱段長度為 l，加熱段長度 l，預(yù)熱段長度 l。 均加預(yù) 4）爐頂結(jié)構(gòu)：吊頂結(jié)構(gòu)。 5）出料方式：端出料。 2計(jì)算爐膛相關(guān)尺寸 1）各段爐底面積 f=bl=17.4 l 加底加加 f=bl=17.4 l 預(yù)底預(yù)預(yù) f=bl=17.4 l 均底均均 2）各段爐墻（側(cè)墻）和爐頂（吊頂結(jié)構(gòu)）面積 =20.6 lm 21.047fhlbl 均表均上均均 均 2

7、同理可得 f=20.6 l m 加表加 2 f=19.2 l 預(yù)表預(yù) 2 m 各段包圍爐氣內(nèi)表面積 f= f+f=17.4 l+20.6 l=38 l 均圍均底均表均均均 f= f+ f=17.4 l+20.6 l=38 l 加圍加底加表加加加 f= f+ f=17.4 l+19.2 l=36.6 l 預(yù)圍預(yù)底預(yù)表預(yù)預(yù)預(yù) 各段充滿爐氣的空腔體積 v=bh l=27.84 l m 均均均均 3 v= bh l=27.84 l m 加加加加 3 v= bh l=15.66 l m 預(yù)預(yù)預(yù)預(yù) 3 3計(jì)算各段平均有效射程 按聶夫斯基近似公式計(jì)算得： s=0.9=2.64m 加 加圍 加 f v4 s=

8、0.9=2.64m 均 均圍 均 f v4 s=0.9=1.54m 預(yù) 預(yù)圍 預(yù) f v4 4計(jì)算爐氣中二氧化碳和水汽分壓 由燃料計(jì)算得： 12.7/100=0.1270 大氣壓； 2 co p 13.65/100=0 .1365 大氣壓 oh p 2 5 .計(jì)算各段爐氣溫度 1）設(shè)均熱段爐溫比加熱終了時(shí)金屬表面溫度高 25，即： 251200251225 均g t 表終 t 2）設(shè)加熱段溫度比加熱終了時(shí)金屬表面溫度高 100，即： 1001200100=1300 加g t 表終 t 3）預(yù)熱段爐氣溫度變化規(guī)律近似圍線性，則： 975 預(yù)g t 6計(jì)算各段爐氣黑度 由=+ g 2 co 2 h

9、 o 而：= 2 co 2 1 0.71 ( co ps -0. 5 3 t ）（） 1o o 22 0.80.61 7.1() 100 h oh o t ps 可得： = 預(yù) 32 . 0 273975 100 54 . 1 1365 . 0 1 . 7) 100 273975 ()54 . 1 127 . 0 (71 . 0 6 . 08 . 05 . 0 3 1 34 . 0 2731300 100 64 . 2 1365 . 0 1 . 7 100 2731300 64 . 2 127 . 0 71 . 0 6 . 08 . 05 . 0- 3 1 ）（）（ 加 35 . 0 2731

10、225 100 64 . 2 1365 . 0 1 . 7 100 2731225 64 . 2 127. 071 . 0 6 . 08 . 05 . 0- 3 1 ）（）（ 均 7 .計(jì)算爐壁對金屬的角度系數(shù) l=117=17m m 對于吊頂 =0.83 km 加 bh lm 加上 2 4 . 176 . 12 17 同理可得： =0.89 km 預(yù) 4 . 179 . 02 17 =0.83 km 均 4 . 176 . 12 17 8計(jì)算各段導(dǎo)來輻射系數(shù) ， gkm c mgmgkmg gkmmg 11 1143.20 其中：爐氣黑度 g 爐壁對金屬的角度系數(shù) km 爐料黑度 查表 2-

11、1，取爐料黑度=0 .8 m m 預(yù)熱段： c=10.04 預(yù)gkm ）（）（8 . 0-132 . 0 8 . 032 . 0 -189 . 0 32 . 0 32 . 0 -189 . 0 18 . 032 . 0 43.20 24 /()kjmh k 加熱段： c=10.46 加gkm ）（）（8 . 0-134 . 0 8 . 034 . 0 -183 . 0 34. 0 34 . 0 -183. 018 . 034 . 0 43.20 24 /()kjmh k 均熱段： c=10.78 均gkm ）（）（8 . 0-135 . 0 8 . 035 . 0 -183. 035. 0 3

12、5 . 0 -183. 018 . 035. 043.20 24 /()kjmh k c=10.43=2.5kcal/() 平均gkm 3 78.1046.1004.10 24 /()kjmh k 42 khm 計(jì)算各段爐氣熱工系數(shù)列入表 3-5 表3-5 各段爐氣熱工系數(shù) 系數(shù) 各段 g km gkm c 24 /()kjmh k 預(yù)熱段0.320.8910.04 加熱段0.340.8310.46 均熱段0.350.8310.78 3.2.3 金屬加熱時(shí)間計(jì)算 金屬加熱計(jì)算是加熱爐熱工計(jì)算的核心，其主要目的是確定金屬在爐內(nèi)的加熱 時(shí)間，這個(gè)時(shí)間是指金屬從入爐開始加熱到工藝要求的溫度出爐時(shí)所經(jīng)

13、過的總時(shí)間， 金屬加熱時(shí)間受鋼種、尺寸、形狀以及其在爐內(nèi)的擺放、爐型結(jié)構(gòu)、燃料種類以及 溫?zé)嶂贫鹊纫幌盗幸蛩氐挠绊憽?詳細(xì)計(jì)算過程如下： 首先將三段式加熱爐用 4 個(gè)界面分成三個(gè)區(qū)段，即金屬入爐處為 0 界面；預(yù)熱 段終了加熱段開始為 1 界面；加熱段向均熱段過渡處為 2 界面；均熱終了出爐處為 3 界面.則 01 為預(yù)熱段；12 為加熱段；23 為均熱段.計(jì)算順序?yàn)榻缑?3、2、1、0.如下： 0 1 2 3 預(yù)熱段 加熱段 （雙面加熱） 均熱段 （雙面加熱） （1）計(jì)算 3 界面處金屬加熱有關(guān)參數(shù) 本設(shè)計(jì)均熱段為架空式，用鋼鐵廠工業(yè)爐設(shè)計(jì)參考資料上冊第八章表 8-7 中公 式 )( 2 s

14、 a t t k z 式中 均熱度 值可由圖 8-25 查出。一般情況下，可取為 0.75，即相當(dāng)于 2 s a 2 s a 24 . 0 h09375 . 0 02 . 0 05 . 0 75 . 0 2 1 取出爐時(shí)鋼坯的溫差為 20，則加熱終了時(shí)鋼坯的平均溫度 1200- 1g t118720 3 2 在此溫度下鋼的熱含及導(dǎo)熱系數(shù) i=195kcal/kg =25.51kcal/(m)h 加熱終了時(shí)鋼表面的熱流 q =20408kcal/（m） 1 s t 2 2 1終 1 . 0 2051.2522 h 均熱段爐氣溫度： t =100 1 273- 100 273 4 4 1 ）（ 表

15、終 均 t c q gkm =100=1260273- 100 2731200 5 . 2 20408 4 4 ）（ (2)加熱段爐氣溫度 加熱終了時(shí)鋼坯的溫差，根據(jù)均熱度可知 =t33.83 24 . 0 20 此時(shí)鋼坯的平均溫度 1200- 2g t44.114433.83 3 2 i=189 kcal/kg kcal/(m) 1 . 25h 加熱段末端處鋼的表面熱流 kcal/（m）83695 05 . 0 33.83 1 . 252 2 q 2 h 加熱段爐氣溫度 t =100 2 273- 100 273 4 4 2 ）（ 表終 均 t c q gkm =100=1412273- 1

16、00 2731200 5 . 2 83695 4 4 ）（ （3）燃料利用系數(shù)與鋼坯熱焓增量分配 求加熱段利用系數(shù) 2 已知 t =1412 2 =0.2895 2 2000 16722512000 求整個(gè)爐膛內(nèi)的燃料利用系數(shù) =0.652 2000 9472512000 總得熱焓增量=195kcal/kg，則預(yù)熱段內(nèi)鋼坯的熱焓增量為i kgkcal g q ii/)1 ( 2 3 式中 q=qf-加熱段向預(yù)熱段的輻射熱量； q-輻射熱流；一般 q=100000-1300000 kcal/().這里取 110000 hm 2 kcal/()hm 2 f=（1.1+0.9-0.1）17.4=33

17、.06 2 m kgkcali/ 5 . 126 2000000 06.33110000 ) 652 . 0 2895 . 0 1 (195 3 kcal/kg 5 . 62 5 . 126189 2 i kcal/kg6189195 1 i (4)預(yù)熱段熱流即加熱時(shí)間 預(yù)熱段始端熱流 =2.5 kcal/() 3 q33000) 100 273 () 100 273800 ( 44 hm 2 預(yù)熱段末端熱流 =2.5 3 q 4 3 4 ) 100 273 3 3 () 100 2731412 ( sq t 式中 -鋼坯熱焓在 126.5kcal/kg 時(shí)的平均溫度 3t =772，=23.

18、52kcal/() 3t hm =2.5 3 q 4 3 4 ) 100 273 52.233 05. 0 772 () 100 2731412 ( q 令=0，=2.5 kcal/() 52.233 q05 . 0 3 3 q17171745.1085.16 44 hm 2 ,=2.5 kcal/()122 52.233 17171705 . 0 3 q15516167.1185.16 44 hm 2 ,=2.5 kcal/()110 52.233 15516105 . 0 3 q15703955.1185.16 44 hm 2 ,=2.5 kcal/()111 52.233 1570390

19、5 . 0 3 q15688556.1185.16 44 hm 2 111 52.233 15688505 . 0 所以=156885 kcal/() 3 qhm 2 預(yù)熱段內(nèi)平均熱流 = kcal/() 3 _ q 7195315688533000 3 3 qqhm 2 預(yù)熱段內(nèi)加熱時(shí)間 h686 . 0 71953 780005 . 0 5 . 126 3 （5） 加熱段內(nèi)熱流及加熱時(shí)間 加熱段內(nèi)平均熱流 kcal/()116489 83695 156885 ln 83695156885 ln 2 3 2 3 _ 2 q q qq qhm 2 加熱段內(nèi)加熱時(shí)間 h209 . 0 11648

20、9 780005 . 0 5 . 62 2 （6） 鋼坯總加熱時(shí)間及產(chǎn)量指標(biāo) 鋼坯總的加熱時(shí)間 =0.09375+0.209+0.686=0.989h 單位面積產(chǎn)量 p=789kg/() 989 . 0 1 . 07800 h 2 m 實(shí)際上這類爐子達(dá)不到這樣的產(chǎn)量，而且從計(jì)算結(jié)果中可以看出預(yù)熱段過長， 加熱段過短。對上述計(jì)算分析可以看出，主要誤差在于預(yù)熱段末端爐氣溫度偏高所 致。根據(jù)實(shí)際資料，將加熱段始端爐氣溫度改為 1150以后重算，其結(jié)果比較合乎 實(shí)際。 重算結(jié)果如下： 燃料利用系數(shù) t=1150 =0.349 2 8360 56912518360 kgkcali/66.9518) 58

21、 . 0 2895 . 0 1 (195 3 kcal/kg34.9366.95189 2 i =656，=29kcal/() 3t hm =2.5 3 q 4 3 4 ) 100 273 293 05 . 0 656 () 100 2731150 ( q 令=0，=2.5 kcal/() 293 q05 . 0 3 3 q8396728 . 9 23.14 44 hm 2 =48,=2.5 kcal/() 293 8396705 . 0 3 q7982376 . 9 23.14 44 hm 2 ,=2.5 kcal/()46 293 7982305 . 0 3 q8000974 . 9 23

22、.14 44 hm 2 46 293 8000905 . 0 所以=80009 kcal/() 3 qhm 2 = kcal/() 3 _ q 513848000933000 3 3 qqhm 2 h726 . 0 51384 780005 . 0 66.95 3 kcal/()81911 83695 80009 ln 8369580009 ln 2 3 2 3 _ 2 q q qq qhm 2 h444 . 0 81911 780005 . 0 34.93 2 =0.09375+0.726+0.444=1.264h 3.2.4 爐子主要尺寸的計(jì)算 1 .爐子長度的計(jì)算 1）有效長度 lmm1

23、9068 171617 200000 ） 效 2)預(yù)熱段長度 mmll10952 264 . 1 726 . 0 19068 總 預(yù) 效預(yù) 3)加熱段長度 mm6698 264 . 1 444 . 0 19068 總 加 效加 ll 4)均熱段長度 mm1418 264 . 1 09375 . 0 19068 總 均 效均 ll 5)爐子總長 按式8-3，取a2750mm則， l=19068+4000+2750=25818mm(4000mm加在均熱段上) 2 .爐門選擇和尺寸的確定 1）進(jìn)料爐門b進(jìn) 對連續(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，即： b=17400mm。 進(jìn) 爐門高

24、度h進(jìn) 取23倍料坯厚度，即： h=1002.5=250mm 進(jìn) 進(jìn)料爐門數(shù)量：1個(gè). 2）出料爐門 本設(shè)計(jì)確定為端出料爐門。端出爐門尺寸基本同進(jìn)料爐門。 3）操作爐門 每側(cè)開3個(gè)操作爐門，共6個(gè)操作爐門，尺寸為：500（寬） 450（高）mm 4）人孔 人孔下沿為車間地平面以上120mm，結(jié)構(gòu)為180 拱頂，尺寸為 580mm（寬）900（高） 3爐膛各部分耐火材料及尺寸確定 爐頂采用60拱頂結(jié)構(gòu) 均熱段：一級(jí)硅磚300mm硅藻土磚120mm； 加熱段：一級(jí)硅磚300mm硅藻土磚120mm； 預(yù)熱段：一級(jí)黏土磚300mm硅藻土磚120mm； 爐墻：一級(jí)高鋁磚348mm硅藻土磚120mm. 爐

25、底水管尺寸的確定 縱水管 縱水管(固定梁)間距： minmax 5000a 式中縱水管最大間距， max a 料坯最小厚度，取100mm。 min 得a ,取a=1350mmmm1581 max 縱水管外側(cè)鋼坯端頭尺寸l =(17000-135012)/2=400，符合150a/2=150675mm 1 的要求。 根數(shù)：n=17000/1350=12.5 ,取13根 所以取根縱水管13根，規(guī)格： 108 18mm 2）橫水管 間距：為了減少水冷損失，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在加熱段、均熱段橫水管的間距取 2320mm，預(yù)熱段用基墻支撐. 規(guī)格：按經(jīng)驗(yàn)取. 133 20mm 根數(shù)：n=根61 2320 541

26、86698 1 2320 均加 ll 5爐子結(jié)構(gòu)和操作參數(shù) 1）有效爐底面積：f 2 7832.331 4 . 17068.19mbl 效效 2）鋼壓爐底面積：f 2 156.32417068.19mll m 效鋼 3）爐底利用系數(shù)： 98 . 0 7832.331 156.324 效 鋼 f f 4）有效爐底強(qiáng)度： )/(603 7832.331 200000 2 hmkg f p h 效 效 5）鋼壓爐底強(qiáng)度：kg/() 617 156.324 200000 鋼 鋼 f p hh 2 m 3.2.5 爐膛熱平衡與燃料消耗計(jì)算 設(shè)車間內(nèi)平均環(huán)境溫度10 1爐膛熱收入 1）燃料燃燒化學(xué)熱，設(shè)爐

27、膛燃料消耗量為則： )/( 3 hmb 標(biāo) q =bq=8360b 燒低 hkj / 預(yù)熱空氣進(jìn)入爐膛物理熱 查表1-5得， 1.296cc 環(huán)空 3 /mkj 標(biāo) =2.311 .296(350-10)=1018 )( 環(huán)環(huán)空空空 tctcblq nbbhkj / 3）金屬氧化放熱 按式4-4得，取a=0 .015 q=5588pa=55882000000.015=16.76410 放 6 hkj / 所以：q = q+q+ q=8360b+1018+16.76410 =16.76410 +9378b 入燒空放 b 66 hkj / 2爐膛熱支出q出 1）加熱金屬帶出物理熱 )( 料料產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)

28、 tctcpq 查表3-3得 1187、0時(shí)，鋼的比熱分別是： 所以：6877 . 0 產(chǎn) c ）kgkj /( q =200000（0.68771187-0）=163.26010 產(chǎn) 6 hkj / 2）爐膛廢氣帶出的物理熱損失 廢膛 q )( 環(huán)廢膛廢膛廢膛廢膛 tctcbvq n 式中：，t，查表1-5得： 800 廢膛 t 環(huán) 10 c=1.538kj/標(biāo)m 11 廢膛 3 c =1.412 kj/標(biāo)m 1 廢膛 3 v 33 /15 . 3 mm n 標(biāo)標(biāo) 所以：=3.15（1.538800-1.41210） )( 環(huán)廢膛廢膛廢膛廢膛 tctcbvq n b=3831bkj/h 3）

29、爐底冷卻水管帶出的物理熱損失 橫縱水 qqq 按理論法計(jì)算，冷卻水的入口溫度為40，出口溫度為60 所以管壁平均溫度為 100502/ )6040( b t 因?yàn)椋?tkfq 縱水縱 k=10.43334 3731323 100 373 100 1323 44 )/( 2 hmkj 按式（4-8） 980 40800 601300 ln )40800(601300 t f 2 m70.10113068.2314 . 3 108 . 0 縱 所以，q =334101.70980=33.28710 kj/h 水縱 6 由公式qkf， 水橫 t 橫 式中，k=10.46532 3731573 100

30、 373 ) 100 1573 ( 4 4 )/( 2 hmkj ；12502/ )6040(1300t f 2 m60.436 4 . 1714 . 3 133 . 0 橫 q53243.601250=28.99410 kj/h 水橫 6 即q33.28710 +28.99410 =62.28110 kj/h 水 666 4）爐壁導(dǎo)熱損失 （a）爐壁內(nèi)表面平均溫度的計(jì)算 壁表 t a)加熱段 已知，t，t ；k g加 k12012732/6561200）（ 表加 ； 加 83 . 0 km ； 加 34 . 0 g 8 . 0 加m t ）（ ）（ ）（ 壁表 11

31、372731201-1573 8 . 0-134 . 0 -183. 0134 . 0 34 . 0 -18 . 083 . 0 1 1 1201 4 444 b)預(yù)熱段 已知， ，t t ;13232732/8001300k g ）（ 預(yù) k6012732/6560）（ 表預(yù) ， ;89 . 0 預(yù)km 32 . 0 預(yù)g 8 . 0 預(yù)m t ）（ ）（ ）（ 壁表 811273601-1323 8 . 0-132 . 0 -189 . 0 132 . 0 32 . 0 -18 . 089 . 0 1 1 601 4 444 c)均熱段 同理，t 壁表 1111 （b）環(huán)境平均溫度t=10

32、 環(huán)均 （c）爐壁導(dǎo)熱損失計(jì)算 a）加熱段爐頂 已知：t ，t=10，f=bl=17.46.698=116.5452m1137 壁表加環(huán)均壁加頂 2 ， 0.3sm 硅 s0.12m 藻 硅均硅 t00272 . 0 926 . 2 0.000836t 藻藻均 0. 836 設(shè)：硅質(zhì)耐火材料與硅藻土質(zhì)耐火材料界面交界處的溫度為900 ， 則： 硅質(zhì)澆注料的平均溫度為：t=(1137+900)/2=1019 硅均 硅藻土質(zhì)耐火材料的平均溫度為：t=(10+900)/2=455 藻均 那么： 698 . 5 101900272 . 0 926 . 2 硅 ）hmkj /( 216 . 1 4550

33、00836 . 0 836 . 0 藻 ）hmkj /( 所以： qhkj/7960395452.116 014 . 0 216 . 1 12 . 0 698 . 5 3 . 0 10-1137 加頂 驗(yàn)算假設(shè)砌體的平均溫度的正確性： t 957 698 . 5 3 . 0 5452.1162 796039 -1137 2 -t 硅 硅 加頂 加頂 均加硅均 s f q k k t1137-）（ 藻 藻 硅 硅 加均 加頂 均加藻均 ssq k 2 2f -t k 440 216 . 1 12 . 0 698 . 5 3 . 02 5452.1162 796039 ）（ 計(jì)算結(jié)果與假設(shè)值相差很

34、大，需重算： 設(shè)=952 =440 t硅均t藻均 515 . 5 95200272 . 0 926 . 2 硅 ）hmkj /( 204 . 1 440000836 . 0 836 . 0 藻 ）hmkj /( hkjq/7818245452.116 014 . 0 204 . 1 12 . 0 515 . 5 3 . 0 10-1137 加頂 驗(yàn)算假設(shè)砌體的平均溫度的正確性： t955 515 . 5 3 . 0 5452.1162 781824 -1137 2 -t 硅 硅 加頂 加頂 均加硅均 s f q k k t1137-）（ 藻 藻 硅 硅 加均 加頂 均加藻均 ssq k 2 2

35、f -t k 438 204 . 1 12 . 0 515 . 5 3 . 02 5452.1162 781824 ）（ 計(jì)算結(jié)果與假設(shè)值相差很小，不需重算。 那么加熱段爐頂硅磚與硅藻土磚交界處實(shí)際溫度： 7731137-9552-t2 均加硅均加頂交k tt 加熱段爐頂外表溫度： t103773-4382t-2 加頂交藻均加頂外 t 同理可計(jì)算其他部位爐壁導(dǎo)熱損失，計(jì)算如表37： 5) 經(jīng)爐門輻射熱損失 門 q 溢輻射門 qqq （a)經(jīng)爐門的輻射熱損失： 輻射 q f t q g 4 100 43.20 輻射 表37 爐壁導(dǎo)熱損失 爐膛部位 爐墻內(nèi)表面積() 2 m 導(dǎo)熱損失(kj/h)爐

36、壁外表溫度() 均熱段爐頂94.2732652463100 均熱段爐墻34.43822213498 加熱段爐頂116.5452781824103 加熱段爐墻45.546427697696 預(yù)熱段爐頂190.564878048069 預(yù)熱段爐墻43.80816310965 合計(jì)525.1756 2.8810 6 88.5 a）經(jīng)出料爐門的輻射熱損失： 輻射出料 q 均熱段爐氣溫度：=1225+273=1498 均g t k 爐門開啟面積：f=0.6960.452=0.6264m 2 出料爐門，取單位開啟時(shí)間；遮蔽系數(shù)則： 16 . 0 = 輻射出料 q hkj/3866516 . 016264

37、. 0 ) 100 1498 (43.20 4 b）進(jìn)料爐門的輻射熱損失， 進(jìn)料輻射 q =20.43（） （17.40.25）10.8=942424kj/h 進(jìn)料輻射 q 100 273800 4 所以由： q=+=386651+942424=1.32910 kj/h 輻 輻射出料 q 進(jìn)料輻射 q 6 （b)經(jīng)爐門溢氣熱損失 溢 q 由于本設(shè)計(jì)溢氣量比較小，所以經(jīng)爐門的溢氣損失可忽略 所以，q = q=1.32910 kj/h 門輻 6 6）其它熱損失 這些熱損失包括爐底導(dǎo)熱損失、操作爐門散熱損失等，這可按經(jīng)驗(yàn)取 0.03qq 入它 因此： q=q163.2610 +3831b+62.28

38、110 +2.8810 出 它門壁水廢膛產(chǎn) qqqqq 666 +1.32910 +0.03（16.76410 +9378b）=228.9210 +4112.34b 666 3 .爐子熱平衡式與燃料消耗量： 1）爐膛熱平衡式： 16.76410 +9378b=228.9210 +4112.34b 66 2）燃料消耗量： 由爐膛熱平衡式可得燃料的消耗量b=40290標(biāo)m /h 3 4 .爐膛熱平衡表：見表38 5 .爐子的工作指標(biāo)： 1) 單位燃料消耗：b )(/45.201 200 40290 3 鋼標(biāo) 燃 tm 2) 單位熱量消耗：b （鋼） 熱 tkj/10168 200 40290836

39、0 4 3) 爐膛熱效率： %=41.37%100 106036.394 1026.163 6 6 膛 4) 爐子熱效率： 100%=48.47% 6 6 108144.336 1026.163 爐 注：為了給爐子提高生產(chǎn)率留有余量，在選擇燒嘴數(shù)量以及燃燒能力時(shí)，爐子實(shí) 際燃料消耗量可為計(jì)算值的1 .1倍來確定，即： bhmb/44319402901 . 11 . 1 3 標(biāo) 計(jì)實(shí) 3.2.6 煤氣燒嘴的選用 1 .選擇依據(jù) 1) 燃料的種類： 高焦混合煤氣； 2) 混合煤氣的低發(fā)熱值：8360kj/標(biāo)m ； 3 3) 爐子的最大燃料消耗量：b=44319標(biāo)m /h； 實(shí) 3 4) 爐子最大的

40、濕空氣需要量：v=2.3444319=103706標(biāo)m /h； 空 3 5) 預(yù)熱空氣溫度：； 350t 空 6) 供熱量的分配：加熱段70，均熱段30，上加熱40%，下加熱60%。 表 38 爐膛熱平衡表 爐膛熱收入爐膛熱支出 序 號(hào) 項(xiàng) 目 熱量 kj/h 6 10 % 序 號(hào) 項(xiàng) 目 熱 量 kj/h 6 10 1 2 3 燃料燃燒化學(xué)熱 預(yù)熱空氣帶入熱 金屬氧化放熱 336.8244 41.0152 16.764 85.36 10.39 4.25 1 2 3 4 5 6 加熱金屬物理熱 出爐膛廢氣物理熱 冷卻水帶走物理熱 爐壁的導(dǎo)熱損失 經(jīng)爐門熱損失 其它熱損失 163.260 154

41、.3510 62.281 2.88 1.329 10.5026 41.37 39.12 15.78 0.73 0.34 2.66 合計(jì)394.6036100合計(jì)394.6036100 2 .燒嘴選型及安裝 連續(xù)加熱爐爐溫高，爐溫均勻性好，因此燒嘴的燃燒火焰要有一定的長度和鋪展 面。根據(jù)各種煤氣燒嘴的特性，決定結(jié)合選用煤氣平焰燒嘴和高速脈沖燒嘴。 1）上加熱段和上均熱段采用頂部供熱 燒嘴選用平焰燒嘴mbr-200型，最大燃燒能力為200，供熱量： 3 /mh 443190.4=17727.6標(biāo)；需要燒嘴量：n=17727.6/200=88.638取90個(gè)， 3 /mh 沿爐長方向間距（6436+

42、5418）/（9+1）=1212mm，取9個(gè)；沿爐寬方向間距 17400/(10+1)=1582mm，取11排 2）下加熱段和下均熱段采用側(cè)供熱 選用高速脈沖燒嘴snb-yj-型，最大燃燒能力為1200，供熱量為 3 /mh 443190.6=26591.4標(biāo)，則需要燒嘴總數(shù)n=26591.4/200=22.16,取24個(gè)，每側(cè)12 3 /mh 個(gè)，根據(jù)實(shí)際情況布置于兩側(cè). 3.2.7 空氣換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算 1 .已知數(shù)據(jù) 1) 出爐膛煙氣溫度(由工藝給出)：=800； 廢膛 t 2) 出爐膛煙氣流量：=3.1540290=126914； 廢膛 v hm / 3 標(biāo) 3) 進(jìn)換熱器空氣溫度：=1

43、0； 空入 t 4) 燒嘴前要求空氣預(yù)熱溫度：=350； 空 t 5) 預(yù)熱空氣流量（按設(shè)計(jì)燃料消耗量b計(jì)算）：=2.3140290=93070 空 v hm / 3 標(biāo) 2 .設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 1) 進(jìn)換熱器煙氣溫度（考慮煙道降溫?fù)p失）：=750； 煙入 t 2) 進(jìn)換熱器煙氣流量（考慮溢氣損失）：v=115000； 煙入 3) 進(jìn)換熱器煙氣溫度（地區(qū)大氣平均值）：=10； 空入 t 4) 出換熱器空氣溫度（考慮熱網(wǎng)管道降溫?fù)p失）:=380； 空出 t 5) 熱空氣流量（考慮生產(chǎn)率提高的可能性）：=100900； 空 v hm / 3 標(biāo) 3 .設(shè)計(jì)方案 1)換熱器種類：金屬換熱器 2)換熱器結(jié)構(gòu)：

44、平滑直管金屬換熱器（帶“”字形紐帶插入件） ； 3)換熱管規(guī)格：mm；5 . 357 4)換熱管布置：順（直）排.換熱管中心距=2，=0 .114m； 外 d x1 外 d x2 21 xx 5)換熱管氣流方向及流速：逆叉流.管外流煙氣，；管內(nèi)流空氣，設(shè) smw/3標(biāo) 煙 。 smw/8標(biāo) 空 4 .設(shè)計(jì)計(jì)算 1)計(jì)算換熱器煙氣溫度t煙出 煙出煙 空入空入空出空出空煙入煙入煙 煙出 cv tctcvtcv t 式中，換熱器熱利用系數(shù)取0 .9，煙氣和空氣的比熱查表1-5 t=459 煙出 9 . 0496 . 1 115000 296 . 1 10-296 . 1 380100900-9 .

45、0750538 . 1 115000 ）（ 2)計(jì)算換熱器換熱面積 (a)計(jì)算預(yù)熱空氣在換熱器中獲得的熱量 空 q q空 空入空入空出空出空 tctcv =100900（3801 .296101 .296）=4838.410 4 hkj / (b)計(jì)算換熱器中煙氣與空氣的平均溫壓按式(5-7)、(5-8)： =408 t 10459 380750 ln )10459()380750( (c)計(jì)算傳熱系數(shù)k，由式(5-13)得： 12 1 k= 11 a)計(jì)算管外煙氣側(cè)面給熱系數(shù)： 1 對輻射111 先計(jì)算輻射給熱系數(shù)=f（s，t）： 1 輻 煙均 式中：s=（1.87）d=(1.87)0.05

46、7=0.193m1 . 4- x 21 外 d x 外 1 . 4- 057 . 0 114 . 0 114 . 0 =(+)/2=(750459)/2=605 煙均 t 煙出 t 煙入 t 根據(jù)s=0 .193m，=605 ，查表5-4得：=28 煙均 t 輻1 ）hmkj /( 再計(jì)算對流給熱系數(shù)，按式(5-20) 對1 35 . 0 65 . 0 1 /)2362 . 0 64.17( 外煙煙對 dwct 其中：=605，c=1+0.1=1.2,，d =0.057m 煙均 t 057 . 0 114 . 0 smw/3標(biāo) 煙 外 =（17.64+0.2362605）1.23=213 對1

47、 35 . 0 65 . 0 057 . 0 / ）hmkj /( 故：+28+213241 1 輻1 對1 ）hmkj /( (b)計(jì)算管內(nèi)空氣側(cè)給熱系數(shù)，按式(5-21) 2 2 . 08 . 0 2 /)006688 . 0 624.12( 內(nèi)空空均對 dwt 其中：=(380+10)/2=195, 空均 t8/ ,0.05wm s dm 空內(nèi) 標(biāo) 則： 13405 . 0 /8195006688 . 0 624.12 2 . 08 . 0 2 ）（ 對 ）hmkj /( 由于管內(nèi)插入“”字形紐帶插入件，對流系數(shù)是光管的1 .81倍. 所以，=1 .81=1 .81134=243 2 對

48、2 ）hmkj /( 傳熱系數(shù)k=121 243241 243241 ）hmkj /( 由于換熱器使用中可能產(chǎn)生積灰等現(xiàn)象，導(dǎo)致?lián)Q熱系數(shù)降低，影響空氣預(yù)熱溫度， 所以實(shí)際傳熱系數(shù)用計(jì)算出的值乘以降低系數(shù)加以修正.這里取=0 .85 k 則：k 10312185 . 0 k 實(shí) ）hmkj /( 將q，hkj /10 4 . 4838 4 空 408 _ t 代入公式得f= 2 4 1151 103408 10 4 . 4838 m 5 .結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1)確定換熱管長度 由于該連續(xù)加熱爐采用下排煙方式，換熱器必須安裝在地下煙道中，所以對于平 滑直管換熱器，換熱管的長度取決于煙道的高度. （a）煙道

49、流通面積. 2 , 3600 m w v f 煙 煙 式中：進(jìn)入煙道煙氣流量，=20000； 煙 v 煙 v hm / 3 標(biāo) 煙道中煙氣流速，查表6-1，取. 煙 w/wm s 煙2標(biāo) 則： =115000/（36002）=15.97 煙 f 2 m （b）確定煙道尺寸 根據(jù)=15.97，查表6-4（拱頂角180 ）得煙道尺寸：3712mm（寬） 煙 f 2 m 0 4440mm（高） （c）確定換熱管長度 根據(jù)換熱管長度近似于煙道高度，故取換熱管長度=4480. 管 l mm 2)計(jì)算換熱管根數(shù) （a）單根換熱管的換熱面積 由設(shè)計(jì)方案確定換熱管采用57 3.5鋼管，則單根換熱管換熱面積：

50、mm f=(0.057+0.05)/23.142=0.336m 2 (b)計(jì)算換熱管根數(shù) n=根3427 336 . 0 1151 f 實(shí) f 3)換熱管布置 （a）計(jì)算垂直煙氣流動(dòng)方向斷面上的換熱管列數(shù) 管外煙 煙 ldxw v z )(3600 1 1 式中：煙氣流量按=115000； 煙 v 煙 v hm / 3 標(biāo) 流經(jīng)換熱器的煙氣流速，?。?煙 wsmw/3標(biāo) 煙 垂直煙氣流動(dòng)方向斷面上的相鄰換熱管間距，=2； 1 x 1 x 外 d 換熱管外徑，=0 .057； 外 d 外 d m 換熱管長度，=4.48. 管 l 管 l m 故：z根，取42根. 7 . 41 48 . 4 05

51、7 . 0 -114 . 0 )33600/(115000 1 ）（ （b）計(jì)算沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向上的換熱管排數(shù) a)空氣流通截面上的換熱管排數(shù) 4 3600 2 內(nèi)空 空 空 dw v n 則：n根1786 4/14 . 3 05 . 0 83600 100900 2 空 b)沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向上的換熱管排數(shù) z ，取43根。52.42 42 1786 1 2 z n空 （c）換熱管行程數(shù) m=取雙行程。92 . 1 1786 3427 空 總 n n 6 .確定換熱器材質(zhì) 本換熱器內(nèi)氣流為逆叉式，煙氣入口處和空氣出口管壁溫度最高，煙氣出口和空 氣入口處溫度最低.分別代入（524）得： t 564

52、241 243 1 380 241 243 750 max 壁 t 234 241 243 1 10 241 243 459 in m壁 所以：t3992/234564）（ 壁均 查表5-5，換熱管可采用兩種材質(zhì)，即表面滲鋁碳鋼管和碳鋼管，換熱器煙氣入口 處換熱管采用表面滲鋁碳鋼管，其余換熱管采用碳鋼管。 7 .計(jì)算換熱器運(yùn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 1)熱效率 = 100% q q 空 換熱 煙 % 5 . 37%100 496 . 1 750115000 296 . 1 10-380100900 ）（ 2)溫度效率 由公式（626）得： = 100% t t 空 換熱 煙 % 7 . 50%100 750

53、 380 3)換熱器煙氣側(cè)阻力損失 該換熱器管子排列為直(順)排，阻力損失按式(6-12)計(jì)算，即： )1 ( 2 0 2 0 均直 t w h 其中， 煙氣流速： = 0 w sm/67 . 6 422057 . 0 3600 115000 標(biāo) ）（ 煙氣平均溫度：= 均 t 605 2 459750 由燃料燃燒計(jì)算得：=1 .284 0 3 /mkg 計(jì)算阻力系數(shù)： =86=8.25 22 1- 05 . 0 -114 . 0 114 . 0 05 . 0 -114 . 0 114 . 0 028 . 0 114 . 0 114 . 0 ）（）（ 且：w=2.34（1+）=7.53m/s6

54、05 273 1 d223 . 0 057 . 0 14 . 3 057 . 0 785 . 0 -114 . 0 114 . 0 4 2 ）（ d 通過查資料可計(jì)算煙氣運(yùn)動(dòng)粘度： s/m1018.9010)1303 . 0 8 . 99033 . 0 8 . 977208. 0 3 . 941356 . 0 3 . 58( 26-6- 則：re= 3 6- 10 5 . 19 1018.90 233 . 0 53 . 7 查表6-9得：直排管束阻力修正系數(shù)1 .08 所以： ha73.100605 273 1 1284 . 1 2 34 . 2 25 . 8 08 . 1 2 p）（ 直 4

55、)換熱器空氣側(cè)阻力損失 （a）局部阻力損失 a)空氣入口擴(kuò)張局部損失 冷空氣入口管道斷面積： 4 2 內(nèi) d f f= 2 2 57 . 2 14 . 3 4 808. 1 m 冷空氣入口風(fēng)箱斷面積：f= 22 15 . 6 142143057 . 0 m）（）（ 則：冷空氣入口氣流流速：w=11.04 標(biāo)m/s 面積比：=2.57/6.15=0.42 ff / 查表6-7，=0.35，按式(6-8)得： 53 則：=0.35 )1 ( 2 0 2 0 t w h 入 a28 273 10 1284 . 1 2 04.11 2 p）（ b)預(yù)熱空氣風(fēng)箱進(jìn)出換熱管局部損失 預(yù)熱空氣由風(fēng)箱進(jìn)出換熱

56、管共有4次，可近似認(rèn)為阻力損失近似相等。 換熱管中空氣流速：w =標(biāo)m/s 0 46 . 8 424314 . 3 4 05 . 0 23600 100900115000 2 換熱管中空氣平均溫度： t= 均 190 2 37010 查表6-7，=0 .5，=0.5 1 進(jìn)出 h pa1564 273 190 1284. 1 2 46 . 8 2 ）（ c)預(yù)熱空氣在上下風(fēng)箱90 拐彎阻力損失 0 上下風(fēng)箱流動(dòng)截面積：f=6.15m 2 下風(fēng)箱空氣流動(dòng)速度：w sm/9 . 4 15 . 6 23600 100900115000 0 標(biāo) 下風(fēng)箱空氣平均溫度 =190 均 t 查表6-7，=2

57、.0，h =2.0 b37 90 pa52 273 190 1284 . 1 2 9 . 4 2 ）（ d)預(yù)熱空氣出口收縮局部損失 出口管斷面積：f=m8 . 314 . 3 4 208 . 2 2 2 預(yù)熱空氣溫度： =370 t 預(yù)熱空氣出口流速：w =7.03標(biāo)m/s 0 熱空氣出口風(fēng)箱斷面積：f=6.15 2 m 面積比： =3.8/6.15=0.62 ff / 查表6-7，=0 .22，=0.22 54 出 h pa16 273 370 1284. 1 2 03. 7 2 ）（ (b)摩擦阻力損失 查表6-6，=0 .04 l=22=4m，=0 .05，w =8.46標(biāo)m/s，t

58、內(nèi) d m 0 190 2 37010 均 由式(6-7)得，h pa194 273 190 1 2 46 . 8 05 . 0 4 04 . 0 2 ）（ 摩 所以hpa446194165215628 總 3.2.8 空氣管路阻力損失及鼓風(fēng)機(jī)的選擇 1 .計(jì)算條件 1) 進(jìn)換熱器空氣流量（鼓風(fēng)量）：=102000； 空入 v sm / 3 標(biāo) 2) 出換熱器空氣流量（考慮換熱器漏風(fēng)損失5%）：=96900； 空出 v sm / 3 標(biāo) 3) 進(jìn)換熱器空氣溫度（當(dāng)?shù)仄骄髿鉁囟龋?10 空入 t 4) 出換熱器空氣預(yù)熱溫度：=380 ； 空出 t 5) 換熱器前空氣管道中空氣流速： =10；

59、 前空 w sm/標(biāo) 6) 換熱器換熱管中空氣流速（換熱器設(shè)計(jì)值）：=8； 空 w sm/標(biāo) 7) 換熱器后空氣管道中空氣流速：=6； 后前 w sm/標(biāo) 8) 空氣量分配：上加熱端燒嘴40%，下加熱端燒嘴40%，下加熱側(cè)燒嘴20%（每 側(cè)各10%） 2 .繪制空氣管路系統(tǒng)圖 3 .管路分段 根據(jù)分段原則，將管路分段系統(tǒng)如下： 1）風(fēng)機(jī)出口到換熱器入口； 2）換熱器； 3）換熱器出口到總管分岔處； 4）總風(fēng)管分岔處到加熱段上加熱端燒嘴供風(fēng)集管； 5）總風(fēng)管分岔處到下加熱集管； 6) 總風(fēng)管分岔處到均熱燒嘴供風(fēng)集管； 7）下加熱集管到側(cè)燒嘴； 8）均熱集管到側(cè)燒嘴。 4 .計(jì)算各區(qū)段空氣流量、管

60、道內(nèi)徑、規(guī)格及空氣流速。 1)風(fēng)機(jī)出口到換熱器入口 v =102000標(biāo)m /h 1 3 d =1900mm 1 10 102000 354 取dmmdmm1808,61820 11 wsm/04.11 14 . 3 4 808 . 1 3600102000 2 1 標(biāo) 2)換熱器出口到總管分岔處 =96900 2 vsm / 3 標(biāo) d =2391mm 2 6 96900 354 取dmmdmm2208,62220 11 wsm/03 . 7 14 . 3 4 208 . 2 360096900 2 2 標(biāo) 3)總風(fēng)管分岔處到上加熱端燒嘴供風(fēng)集管(40%) v969000.4=38760 3