兩段推鋼式連續(xù)加熱爐說(shuō)明書

1、東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第三章 燃燒計(jì)算3.1 設(shè)計(jì)計(jì)算基本技術(shù)數(shù)據(jù)以碳素鋼標(biāo)準(zhǔn)坯尺寸，20冷裝，天然氣不預(yù)熱為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算3.1.1 加熱金屬料坯種類：普碳鋼（20#鋼）尺寸規(guī)格： 90902400mm金屬開(kāi)始加熱（入爐時(shí)）平均溫度：20金屬加熱終了（出爐時(shí)）表面溫度：1250金屬加熱終了（出爐時(shí)）橫斷面溫差：353.1.2 爐子生產(chǎn)率：P=22t/h3.1.3 燃料燃料種類：天然氣；成分（干）：表3.1 天然氣干成分（）成分COCO2H2CH4C2H6N2O2合計(jì)%0.010.310.0997.160.481.95100天然氣預(yù)熱溫度：t燃=20 。3.1.4出爐膛煙氣溫度：t煙氣=6503

2、.1.5助燃空氣預(yù)熱溫度（燒嘴前）：t空=3003.2 燃料燃燒計(jì)算3.2.1 天然氣的干、濕成分換算根據(jù)熱發(fā)生爐煤氣溫度t混=400時(shí)，查表得g水干=35g/Nm3(干氣體)，干濕煤氣的轉(zhuǎn)換系數(shù)為：K=100100+0.124g干=100100+0.12435=0.9584把k=0.9584，代入 M濕= kM干 ，結(jié)果見(jiàn)下表：表3.2 天然氣濕成分（）成分COCO2H2CH4C2H6N2H2OO2合計(jì)%0.010.2970.08693.1190.4601.8694.1591003.2.2 計(jì)算天然氣濕成分計(jì)算天然氣低位發(fā)熱值Q 低 =126.15CO濕+107.26H2濕+356.51CH

3、4濕+233.45H2S濕+634.73C2H6濕 =126.150.01+107.260.086+356.5193.119+634.730.460 =33500.3KJ/Nm33.2.3 理論空氣需要量L0：L 0=0.5CO濕+0.5H2濕+2CH4濕+1.5H2S濕+3.5C2H6濕-O2濕21 =0.50.086+0.50.01+293.119+1.50+3.50.460-021 =8.95Nm3/Nm33.2.4 實(shí)際空氣需要量Ln：取n=1.05 ，有：Ln= nL 0= 1.05 8.95=9.40Nm3/Nm3Ln濕 = （10.0012435）9.40= 9.81Nm3/Nm

4、33.2.5 計(jì)算燃燒產(chǎn)物生成量及成分VCO2=0.01(CO濕+CO2濕+CH4濕+2C2H6濕) =0 .01（0.010.297+93.119+20.460） = 0.943Nm3/Nm3VO2 =0.21n-1L 0 =0.211.05-18.95 =0.094Nm3/Nm3VN2 = (N2+79Ln) 0.01 =1.869799.810.01 =7.768Nm3/Nm3 VH2O=(H2濕+2CH4濕+H2S濕+3C2H6濕+0.124gH2干.Ln) 0.01 =0.086+293.119+4.159+30.460+0.124359.810.01 =2.344Nm3/Nm3V

5、n= 0.9430.0947.7682.344=11.15Nm3/Nm3。表3.3 天然氣燃燒產(chǎn)物生成量（Nm3/Nm3）及成分（） 成分合計(jì)生成量 Nm30.9437.7680.0942.34411.15體積含量 8.4769.670.8421.021003.2.6 計(jì)算天然氣燃燒產(chǎn)物密度煙 = =3.2.7 計(jì)算燃料理論燃燒溫度由 t 空= 350 ，查表得： c空=1.296 kJ/（Nm3.）。設(shè) t 產(chǎn)= 18002100, 查表得：c產(chǎn) = 1.672 kJ/（Nm3.）設(shè) Q分 = 0 ，t理 = = =。因此，可以滿足連續(xù)加熱爐加熱工藝要求。3.2.8 計(jì)算結(jié)果1. 實(shí)際空氣需

6、要量：Ln=9.81Nm3/Nm3。2. 燃燒產(chǎn)物生成量：Vn= 11.15Nm3/Nm3。3. 燃燒產(chǎn)物重度：煙=1.22 kg/Nm3。東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第六章 爐膛熱平衡與燃料消耗量計(jì)算第四章 金屬的加熱計(jì)算金屬加熱是連續(xù)加熱爐全部熱工計(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。4.1 爐膛熱交換計(jì)算計(jì)算目的是確定爐氣經(jīng)過(guò)爐壁對(duì)金屬的導(dǎo)來(lái)輻射系數(shù) CgKM kJ/(m2.h.K4)。4.1.1 預(yù)確定爐膛主要尺寸1）爐膛寬度本加熱爐中，料坯厚度=90mm，料坯長(zhǎng)度L=2.4m，一般當(dāng)料坯厚度60mm時(shí)，料坯長(zhǎng)度L1000mm時(shí)，適宜采取雙面加熱。故本設(shè)計(jì)中，料坯采用雙面加熱

7、。查表3-16，對(duì)于中型加熱爐，取H=550kg/(m2.h)；取推鋼比E=200，代入公式n=PH.L.2S.E式中：n爐內(nèi)料坯擺放排數(shù)； P爐子設(shè)計(jì)生產(chǎn)率，kg/h； H有效爐底強(qiáng)度，kg/(m2.h)； L料坯長(zhǎng)度，m； 2S料坯厚度，m； E推鋼比；故： n=220005502.40.09200=0.926取n=1。取a0.25m，將n=1代入公式B =nl+(n+1)a,得爐膛內(nèi)寬：B =12.4+1+10.25=2.9m對(duì)于砌磚爐體結(jié)構(gòu)，為砌筑施工方便，爐體寬度應(yīng)為耐火磚厚度（0.116m）的整數(shù)倍。經(jīng)過(guò)計(jì)算2.90.116=25，滿足耐火磚為整數(shù)倍的要求。所以，取B =2.9m=

8、2900mm。2）爐膛各段高度查表2-2，對(duì)燃?xì)庵行图訜釥t，取H加上 = 1600mm，H預(yù)上900mm 。3）爐膛各段長(zhǎng)度：設(shè)加熱段長(zhǎng)度為 L加(L加雙+L床），預(yù)熱段長(zhǎng)度為L(zhǎng)預(yù)。4）爐頂結(jié)構(gòu)：因?yàn)榧訜釘M采用端供熱，爐膛內(nèi)寬4m，為降低投資確定為600磚砌拱頂。5）出料方式：側(cè)出料4.1.2 計(jì)算各段（600拱頂）平均有效射線行程1）計(jì)算各段充滿爐氣的爐膛體積，根據(jù)公式得：V加=H加上B-0.0434B2L加=1.62.9-0.04342.92L加=4.28L加m3V預(yù)=H預(yù)上B-0.0434B2L預(yù)=0.92.9-0.04342.92L加=2.25L預(yù)m32）計(jì)算各段包圍爐氣的爐壁內(nèi)表面積

9、，根據(jù)公式：FK加=2H加上+1.78BL加=21.6+1.782.9L加=8.36L加m2F預(yù)底=2H預(yù)上+1.78BL預(yù)=20.9+1.782.9L預(yù)=6.96L預(yù)m2把上述結(jié)果分別代入公式S=4VF m,并取氣體輻射有效系數(shù)為=0.9，得：S 加= 0.94V加FK加= 0.944.28L加8.36L加= 1.84mS 預(yù)= 0.94V預(yù)FK預(yù)= 0.942.25L預(yù)6.96L預(yù)= 1.16m4.1.4 計(jì)算爐氣中CO2和H2O（汽）分壓由燃料燃燒計(jì)算（見(jiàn)表3.3）得P CO2=8.47/100 = 0.0847大氣壓P H2O=21.02/100 = 0.2102大氣壓4.1.5予確定

10、各段爐氣溫度1）加熱段爐氣溫度設(shè)加熱段爐氣溫度比金屬加熱終了時(shí)其表面溫度高56，即：t g加= t表終 + 90= 1250+56=13012）設(shè)預(yù)熱段爐氣溫度與爐長(zhǎng)成近似線性關(guān)系，則：tg預(yù) =t g加+t廢膛2= 1301+650 2=9784.1.6 計(jì)算各段爐氣黑度按照公式 g=CO2 +H2O；CO2=0.71(P CO2S)1/3(Tg/100)-0.5；H2O=7.1P H2O0.8.S0.6(Tg/100)-1；得：g加=0.710.08471.84131310+273100-0.5+7.10.21020.81.840.61310+273100-1 =0.710.540.251

11、+7.10.2871.4420.063 =0.281g預(yù)=0.710.08471.1613980+273100-0.5+7.10.21020.81.160.6980+273100-1 =0.710.460.283+7.10.2871.0930.080 =0.2714.1.7 計(jì)算各段爐墻和爐頂對(duì)金屬的角度系數(shù) 對(duì)于600拱頂，按公式KM預(yù)=FM預(yù)FK預(yù)=nLM2H預(yù)上+0.78B KM加=FM加FK加=nLM2H加上+0.78B得：KM預(yù)=FM預(yù)FK預(yù)=nLM2H預(yù)上+0.78B=12.420.9+0.782.9=0.591KM加=FM加FK加=nLM2H加上+0.78B=12.421.6+0

12、.782.9=0.4394.1.8 計(jì)算各段導(dǎo)來(lái)輻射系數(shù)取 M = 0.8 （爐料黑度），根據(jù)公式CgKM=20.43gM1+KM1-gg+KM1-gM+g1-M KJ/(m2.h.K4) 式中：g爐氣黑度； M爐料黑度； KM爐壁對(duì)爐料的輻射角系數(shù)。故：CgKM預(yù)=20.43gM1+KM1-gg+KM1-gM+g1-M =20.430.2710.81+0.5911-0.2710.271+0.5911-0.2710.8+0.2711-0.8 =9.92KJ/(m2.h.K4)CgKM加=20.43gM1+KM1-gg+KM1-gM+g1-M =20.430.2810.81+0.4391-0.2

13、810.281+0.4391-0.2810.8+0.2811-0.8 =10.96KJ/(m2.h.K4)加預(yù)界面處： CgKM加預(yù)=10.96+9.922=10.44KJ/(m2.h.K4)4.2 金屬加熱計(jì)算+金屬加熱計(jì)算是連續(xù)加熱爐全部熱工計(jì)算的核心。推鋼式二段連續(xù)加熱爐內(nèi)金屬加熱計(jì)算，按照加熱段實(shí)底段、加熱段分別進(jìn)行計(jì)算。金屬在加熱段實(shí)底段上的加熱時(shí)間，根據(jù)實(shí)底段的長(zhǎng)度來(lái)確定。根據(jù)實(shí)際資料，大多數(shù)連續(xù)加熱爐實(shí)底段的長(zhǎng)度變化范圍在2.55m之間。金屬在加熱段和預(yù)熱段的加熱時(shí)間（雙面加熱），根據(jù)金屬在每段內(nèi)的熱焓增量(i)及傳向金屬的平均熱流(q均)，按照公式=sik1q均 h來(lái)確定，式中

14、q均某時(shí)間或某區(qū)域通過(guò)金屬表面的平均熱流密度；KJ/m2.h。欲求得技術(shù)在隔斷的熱焓增量與平均熱流，須先確定每段始端和末端的爐氣溫度及金屬溫度。首先將這二段連續(xù)式加熱爐用四個(gè)界面分成三個(gè)區(qū)段，即：金屬入爐處（爐尾）為0界面；預(yù)熱段終了、加熱段開(kāi)始處為1界面；加熱段雙面加熱終了向?qū)嵉状玻▎蚊婕訜幔┻^(guò)度處為2界面；加熱段終了金屬出爐處（側(cè)出料爐門中心處或端出料下滑坡與爐內(nèi)滑道交點(diǎn)處）為3界面。則：01為預(yù)熱段，12為加熱段雙面加熱部分，23為加熱段實(shí)底床（單面加熱）部分。計(jì)算順序?yàn)榻缑?、2、1、0。4.2.1 計(jì)算3界面處金屬加熱有關(guān)參數(shù)金屬表面溫度 t表終 = 1250；金屬斷面溫差設(shè)為 t

15、終= 35；1）、計(jì)算金屬斷面平均溫度因?yàn)樵撎帪閱蚊婕訜?，所以金屬斷面平均溫度指的是上、下表面之間的平均值。可以按照雙面對(duì)稱加熱近似計(jì)算，按照公式得：t3均=t表終0.7t終=1250-0.735=1226 2）、計(jì)算金屬上表面熱流 按照公式q表 3=23.t終2s式中3=29.53.6=106kJ/(m2.h.)； t終=35； 2S=0.09m；所以：q表 3=2106350.09=82600KJ/(m2.h)3)計(jì)算加熱段爐氣溫度由公式tg=1004q表CgKM+(T表100)4 -273 可得：tg3=1004q表3CgKM加+T表終1004 -273 =10048260010.96+

16、1250+2731004 -273 =1301由于計(jì)算結(jié)果與假設(shè)加熱段爐氣溫度1301相等，所以不必重新假定與計(jì)算，故取tg3=1301。4.2.2 計(jì)算2界面處金屬加熱有關(guān)參數(shù)此時(shí)設(shè)爐氣溫度tg2 =tg3= 1301；1） 、計(jì)算2界面處金屬表面溫度2） 式中：t表2和tg2已知，求傅里葉準(zhǔn)數(shù)按經(jīng)驗(yàn)L=4.0m，則床=L床.2S.L.nP=4.00.092.47360122000=0.31h 計(jì)算， 根據(jù)公式=L.2S.L.nP得給熱系數(shù)：=q表3tg2-t表終=826001301-1250=1620kJ/(m2.h.) 查表3-11得：=0.35所以：2）、計(jì)算金屬表面熱流q表2 = =

17、216966kJ/(m2.h)3）、計(jì)算金屬斷面溫差設(shè)，查表得：=105kJ/m2.h.t2= =2169660.0452105=464）、計(jì)算金屬中心溫度和平均溫度： 注：計(jì)算結(jié)果與假設(shè)相差很小，所以不必重新設(shè)定和計(jì)算，故取。5）、金屬在加熱段和預(yù)熱段的熱焓增量：根據(jù)，查表算得：cp=0.6908kJ/(kg.)i2 = t均2 cp=11230.6908=776kJ/kg4.2.3 計(jì)算1界面處金屬加熱有關(guān)參數(shù)1）、計(jì)算爐膛熱量利用系數(shù)：預(yù)熱助燃空氣和天然氣，查表得，當(dāng)t空=300時(shí)，C空=1.296 kJ/(Nm3.)當(dāng)T廢膛=650時(shí)，天然氣燃燒后的燃燒產(chǎn)物比熱容C廢膛=1.463kJ

18、/(Nm3.)Q 低 =33500.3KJ/Nm3 ；實(shí)際空氣需要量：Ln=9.81Nm3/Nm3；燃燒產(chǎn)物生成量：Vn= 11.15Nm3/Nm3。燃燒產(chǎn)物重度：煙=1.22kg/Nm3則： 0.712）、計(jì)算加熱段熱量利用系數(shù)計(jì)算公式為：其中，加熱段流入預(yù)熱段的廢氣溫度，查表1-5得，當(dāng)時(shí)，Cg2=1.588 kJ/(Nm3.)；則：=0.393）、計(jì)算金屬在預(yù)熱段的熱焓增量公式為：加熱段向預(yù)熱段輻射的熱量：Q輻=q輻F取q輻=400000KJ/(m2.h)，F(xiàn)BH預(yù)上2S=2.90.90.09=2.349m2 Q輻=4000002.349=939600 kJ/h 式中：為金屬在爐膛中的總

19、熱焓增量：i預(yù)=419kJ/kg4）、 計(jì)算金屬平均溫度設(shè)t 1均690查表得cp = 0.6072kJ/(kg.)，則：注：計(jì)算值與設(shè)定值幾乎相等，因此不必重新設(shè)定和計(jì)算1）、計(jì)算金屬表面熱流利用公式：式中：加熱段和預(yù)熱段平均導(dǎo)來(lái)輻射系數(shù)： 加熱段爐氣溫度：tg1tg2tg31301加熱段始端金屬平均溫度：，透熱深度S=0.045，則 對(duì)上式采用順序漸近法求解：首先令，得則： 帶回上式重新計(jì)算 不斷重復(fù)以上步驟，得到如下結(jié)果：，需重新計(jì)算 代入的 所以無(wú)需重新帶入，取。2）、計(jì)算金屬斷面溫差查表得：=104kJ/m2.h. t1= =1113） 、計(jì)算金屬表面溫度t表1： 4）、計(jì)算金屬中心

20、溫度t中1 = t表1 、檢驗(yàn)金屬熱焓值t1均690，c p= 0.6072kJ/(kg.)所以，i預(yù) =6900.6072 = 419 kJ/kg。4.2.4 計(jì)算0界面處金屬加熱有關(guān)參數(shù)已知t廢膛=650，金屬表面溫度 t表0 =t中0 =t始 =20；計(jì)算金屬表面熱流 q表0 =230000kJ/(m2.h)4.2.5 計(jì)算各段平均熱流預(yù)熱段平均熱流kJ/(m2.h)雙面加熱段平均熱流352942kJ/(m2.h)4.2.6 計(jì)算各段金屬加熱時(shí)間熱流隨區(qū)域變化，求得平均熱流即可利用公式：計(jì)算出各段加熱時(shí)間：預(yù)熱段金屬加熱時(shí)間 加熱段（雙面加熱段）金屬加熱時(shí)間金屬

21、在加熱段的熱焓增量： i加= i加-i 預(yù)=837-419= 418kJ/kg 加熱段實(shí)底床上金屬加熱時(shí)間前面已經(jīng)計(jì)算過(guò)爐內(nèi)金屬總加熱時(shí)間=0.42+0.41+0.31=1.14h單位加熱時(shí)間C=h/cm=7.6min/cm符合有關(guān)手冊(cè)上連續(xù)式加熱爐單位加熱時(shí)間的要求。4.3 爐子主要尺寸確定4.3.1 爐子長(zhǎng)度計(jì)算 有效爐長(zhǎng) b：料坯寬度，mm g：料坯單重，kg/塊預(yù)熱段長(zhǎng)度加熱段雙面加熱部分長(zhǎng)度=5311mm加熱段單面加熱部分（實(shí)底床）長(zhǎng)度=4016mm 爐子總長(zhǎng)注：若爐體采用砌磚結(jié)構(gòu)，為了施工方便，上述尺寸必須滿足磚尺寸的倍數(shù)關(guān)系。為此可作出適當(dāng)調(diào)整。4.3.2爐門數(shù)量及尺寸 進(jìn)料爐門

22、爐門寬度B進(jìn)：對(duì)連續(xù)式加熱爐通常采取端進(jìn)料方式。所以其寬度等于爐膛內(nèi)寬度B，即等于2900mm；爐門高度H進(jìn):取2-3倍的料坯厚度，本設(shè)計(jì)，進(jìn)料爐門高度H進(jìn)取2.5倍料坯厚度為225mm 出料爐門本設(shè)計(jì)為側(cè)出料，爐門寬度B出定為464mm(擺放3塊料坯)；爐門高度H出通常為3-4倍的料坯厚度。本設(shè)計(jì)去300mm。出料爐門數(shù)量：2個(gè)（兩側(cè)各一個(gè)）。操作爐門本題設(shè)計(jì)4個(gè)操作爐門，兩側(cè)各兩個(gè)，具體尺寸464（寬）450高。人孔人孔下沿為車間地平面以上100-150mm，其結(jié)構(gòu)一般為180拱頂，尺寸為580（寬）（800-1000）（高）mm。4.3.3爐體結(jié)構(gòu)尺寸簡(jiǎn)圖圖4.1 爐體結(jié)構(gòu)尺寸簡(jiǎn)圖4.3

23、.4爐子結(jié)構(gòu)和操作參數(shù) 有效爐底面積F效=L效.B=14.7672.9=42.82m2鋼壓爐底面積F鋼=L效.LM=14.7672.4=35.44 m2爐底利用系數(shù)有效爐底強(qiáng)度kg/(m2.h)鋼壓爐底強(qiáng)度kg/(m2.h)爐子熱平衡是分析和評(píng)價(jià)爐子的熱工工作和爐子設(shè)計(jì)時(shí)的熱工指標(biāo)先進(jìn)與否的重要依據(jù)之一。通過(guò)爐子熱平衡可以算出爐子燃料消耗量、燃料有效利用率以及熱量消耗的分配情況?；鶞?zhǔn)溫度為車間內(nèi)環(huán)境平均溫度，設(shè)t環(huán) = 10。6.1 爐膛熱收入 Q入6.1.1 爐料燃燒化學(xué)熱 Q燒設(shè)爐膛燃料消耗量為B（Nm3/h），則Q燒 = BQ低=33500B kJ/h6.1.2 預(yù)熱空氣進(jìn)入爐膛物理熱

24、Q空查表，t空 =300時(shí)，c空 = 1.296kJ/(Nm3.)t環(huán) = 10時(shí)，c環(huán) = 1.296kJ/(Nm3.)Q空 = BLn(c空t空 c環(huán)t環(huán)) = 9.81B（1.2963001.29610） = 3687B kJ/h6.1.3 金屬氧化放熱 Q放Q放 = 5588Pa = 5588220000.015 =1.84106 kJ/ha鐵在爐中的氧化燒損率，kg/kg，取0.015；55881千克鐵氧化放熱量，kJ/kg；P生產(chǎn)率，kg/h。 所以，Q入 = Q燒 + Q空 + + Q放 = 33500B + 3687B + 1.84106 = 37187B + 1.84106

25、kJ/h6.2 爐膛熱支出 Q出6.2.1 加熱金屬帶出的物理熱 Q產(chǎn)查表，t產(chǎn) = 1226時(shí)，c產(chǎn) = 0.6824kJ/(kg.)；t料 = 20時(shí)，c料 = 0.4773kJ/(kg.)；所以，Q產(chǎn)=P(c產(chǎn)t產(chǎn)-c料t料)=22000(0.68241226-0.47720)=18.196106 kJ/h6.2.2 出爐膛廢氣帶出的物理熱損失 Q廢膛 = B11.15(1.4636501.37910) = 10449B kJ/h6.2.3 爐底水管冷卻水帶出的物理熱損失 Q水設(shè)縱水管和支撐水管冷卻水溫度均為：入口溫度t水入40出口溫度t水出60管壁溫度t平均（40+60）/250100

26、Q水縱k縱F縱t縱C縱CgKM均10.44kJ/(m2.h.K4)Tg均（1301+650）/2+2731248KT壁100+273373Kk縱=kJ/(m2.h.)t縱縱水管全部是雙水管：F縱20.1213.14(5.44+4.4232)3.75m2所以：Q水縱2873.758880.955106 kJ/hQ水支k支F支t支C支CgKM加10.96kJ/(m2.h.K4)Tg1301+2731574KT壁373Kk支=558.4kJ/(m2.h.)支水管總面積：F支0.1273.142.9+0.1213.141.75）3=5.46m2=1251所以：Q水支558.45.4612513.814

27、106 kJ/hQ水Q水縱+Q水支0.955106+3.814106 =3.642106 kJ/h6.2.4 爐壁導(dǎo)熱損失利用公式 進(jìn)行計(jì)算,均熱段與加熱段的爐壁、爐頂、爐底溫度基本相同，可一同計(jì)算，因此爐體散熱計(jì)算可分為以下幾部分：均、加熱段爐頂與預(yù)熱段爐頂，均、加熱段爐壁與預(yù)熱段爐壁，均、加熱段爐底語(yǔ)預(yù)熱段爐底，均熱段端墻，預(yù)熱段端墻。A、爐壁內(nèi)表面平均溫度 t壁表 的計(jì)算公式為1）、加熱段爐壁內(nèi)表面平均溫度 t壁表加 的計(jì)算已知：Tg加 = 1256+273 = 1574K；T表加 = (1250+764)/2 +273=1280K；KM加 = 0.439；g加 =0.281；M加 =

28、0.8所以：2）、預(yù)熱段爐壁內(nèi)表面平均溫度 t壁表預(yù)均 的計(jì)算已知：Tg預(yù)= (1256+650)/2+273 =1248K；T表預(yù)=(20+764)/2 +273=665K；KM預(yù) = 0.591；g預(yù) = 0.271；M預(yù) = 0.8所以： = 777 B、環(huán)境平均溫度：t環(huán)均 = 10 C、爐導(dǎo)熱損失計(jì)算1）加熱段爐頂（含雙面加熱部分、實(shí)底床部分A長(zhǎng)度部分）已知：t壁表均 = 1176；t環(huán)均 = 10；F壁均頂=BL=2.9（1.6+4.016+4.714）=29.957 m2S硅= 0.3m；S藻= 0.12m；硅=2.926+0.00272t硅；藻=0.836+0.000836t藻

29、；設(shè)硅磚與硅藻土磚的交界面處的平均溫度為t加頂交=800,硅藻土磚外表面的溫度，t加頂外=100；則硅磚的平均溫度為t硅=1176+800=988；硅藻土磚的平均溫度為t藻=100+800=450；那么，硅=2.926+0.00272t硅=2.926+0.00272988=5.613W/(m.)；藻=0.836+0.000836t藻=0.836+0.000836450=1.2122W/(m.)；所以： kJ/h驗(yàn)算假設(shè)砌體的平均溫度的正確性：t硅均=t壁表加-Q加頂2F壁加頂.s硅硅 =1176-209884229.96.0.35.613 =988t藻均=t壁表加-Q加頂2F壁加頂.s藻藻 =

30、1176-209884229.96.20.35.613+0.121.2122 =455計(jì)算結(jié)果與假設(shè)的結(jié)果相差很?。?%），不必再算。則：加熱段爐頂硅磚與硅藻土磚的交界面處實(shí)際溫度： t加頂交=2t硅均-t壁表加 =2988-1176 =800加熱段爐頂外表面溫度為：t加頂外=2t藻均-t加頂交 =2455-800 =1102)同理可計(jì)算出其他部位爐壁導(dǎo)熱熱損失，計(jì)算結(jié)果如下：表6.1 爐壁導(dǎo)熱損失爐壁部位爐壁內(nèi)表面積（m2）導(dǎo)熱損失（kJ/h）爐壁外表溫度（）加熱段爐頂29.96209884110加熱段爐墻58383786102預(yù)熱段爐頂15.666517073預(yù)熱段爐墻23.4977556

31、8合計(jì)12775659588.26.2.5 經(jīng)爐門的散熱損失 Q門Q門 = Q輻 + Q溢1）、經(jīng)爐門的輻射熱損失 Q輻 kJ/ha) 經(jīng)出料爐門的輻射熱損失 Q輻出料均熱段爐氣溫度 Tg均 = 1301+273 =1574K爐門開(kāi)啟面積 F = 0.580.32=0.348m2設(shè)單位時(shí)間開(kāi)啟時(shí)間 = 1；遮蔽系數(shù) = 0.6，則kJ/h b) 經(jīng)進(jìn)料爐門的輻射熱損失 Q輻進(jìn)料均熱段爐氣溫度 Tg均 = 650+273 =923K爐門開(kāi)啟面積 F = 0.4640.425 = 0.2 m2設(shè)單位時(shí)間開(kāi)啟時(shí)間 = 1；遮蔽系數(shù) = 0.8，則kJ/h所以，Q輻 = Q輻出料 + Q輻進(jìn)料 = 2

32、32119+68801 = 0.301106kJ/h2) 、經(jīng)爐門的溢氣損失 Q溢因?yàn)槭莻?cè)進(jìn)、側(cè)出料，所以溢氣損失可忽略不計(jì)，認(rèn)為是煙氣帶走熱量的一部分。6.2.6 其他熱損失 Q它這些熱損失包括爐底導(dǎo)熱熱損失、操作爐門散熱熱損失等。Q它 = 0.03Q入0.03( 37187B + 1.84106 )1156B+0.0552106 kJ/h因此 Q出 = Q產(chǎn) + Q廢膛 + Q水 + Q壁 + Q門 + Q它 =18.196106+10449B+3.642106+0.756106+0.301106+1156B+0.0552106kJ/h=22.9502106+11605BkJ/h6.3 爐

33、膛熱平衡式與燃料消耗量 爐膛熱平衡式 Q入 = Q出即37187B + 1.84106=22.9502106+11605B 燃料消耗量：B = 826m3/h6.4 爐膛熱平衡表與熱平衡圖 表6.2 爐膛熱平衡表爐膛熱收入序號(hào)項(xiàng)目熱量（106kJ/h）%1燃料燃燒化學(xué)熱27.67185.002預(yù)熱空氣帶入物理熱3.0459.353金屬氧化放熱1.845.65合計(jì)32.556100爐膛熱支出序號(hào)項(xiàng)目熱量（106kJ/h）%1加熱金屬物理熱18.19655.892出爐膛廢氣物理熱8.63126.513冷卻水帶出物理熱3.64211.194爐壁導(dǎo)熱損失0.7562.325爐門散熱損失0.3010.9

34、26其他熱損失1.0101.17合計(jì)32.5561006.5 爐子工作指標(biāo) 單位燃耗：Nm3/t(鋼) 單位熱耗：kJ/t(鋼) 爐膛熱效率： 爐子熱效率：注：為了給爐子提高生產(chǎn)率留有余量，在選擇燒咀數(shù)量及燃燒能力時(shí)，加熱爐所用燃料最低耗量可為計(jì)算值的1.1倍確定，即 B實(shí) = 1.1826 = 908Nm3/h。2.2.6 燒嘴的選用2.2.6.1選擇依據(jù)1)燃料種類：天然氣2)煤氣低發(fā)熱值：33500kJ/標(biāo)m33)爐子最大燃料消耗量：B實(shí)=908標(biāo)m3/h4)爐子最大濕空氣需要量：V空=8907標(biāo)m3/h5)預(yù)熱空氣溫度：T空=3006)供熱量分配：上加熱40%，下加熱60%2.2.6.

35、2燒嘴類型連續(xù)加熱爐爐溫高，爐溫均勻性好，因此燒嘴燃燒火焰要有一定的長(zhǎng)度和鋪展面。根據(jù)各種煤氣燒嘴的特性，決定選用低壓渦流式燒嘴，即DWI型煤氣燒嘴。2.2.6.3燒嘴布置和燒嘴選型本設(shè)計(jì)加熱爐爐寬2900mm，側(cè)出料方式，采用端側(cè)結(jié)合供熱方式，以端供熱為主。上加熱側(cè)供熱供熱量 9080.4=363標(biāo)m3/h燒嘴數(shù)量 36385=4.27；取6個(gè)，采用DW-I-6型煤氣燒嘴。該型號(hào)燒嘴最大燃燒能力為85m3/h燒嘴安裝間距2900（6+1）=414，滿足燒嘴最小安裝中心距的要求。下加熱供熱下端供熱與上端供熱相同，安裝6個(gè)DW-I-6型煤氣燒嘴下側(cè)供熱的兩側(cè)供熱量必須相同，根據(jù)燒嘴安裝原則，在用

36、交錯(cuò)安裝的方法，沒(méi)側(cè)2個(gè)，共4個(gè)。每個(gè)燒嘴的燃燒能力為9080.6-8554=30標(biāo)m3/h，查表可選用DW-I-8型煤氣燒嘴。2.2.7空氣換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算2.2.7.1已知數(shù)據(jù)1)出爐膛煙氣溫度（由工藝給出）：；2)出爐膛煙氣流量：V廢膛=11,15826=9201標(biāo)m3/h 3)進(jìn)換熱器空氣溫度： t空入=104)燒嘴前要求空氣預(yù)熱溫度：t空=3005)預(yù)熱空氣流量（按設(shè)計(jì)燃料消耗量B計(jì)算）：V空=9.81826=8103標(biāo)m3/h2.2.7.2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）：2)進(jìn)換熱器煙氣流量：考慮換熱器前煙氣溢氣損失，V煙入=9000；3)進(jìn)換熱器空氣溫度（地區(qū)大氣

37、平均值）：t空入=104)出換熱器空氣溫度（考慮熱網(wǎng)管道降溫?fù)p失）：t空出=3405)預(yù)熱空氣流量（考慮生產(chǎn)率提高10%的可能性）：V空=1.18103=8500標(biāo)m3/h；2.2.6.3設(shè)計(jì)方案1)換熱器種類：金屬管狀換熱器；2)換熱器結(jié)構(gòu)：平滑直管金屬換熱器（帶“十”字形扭帶插入件）；3)換熱器規(guī)格：；4)換熱器布置：順（直）排。換熱管中心距，14；5)換熱器氣流方向及流速：逆叉流，管外流煙氣，設(shè)；管內(nèi)流空氣，設(shè)。2.2.7.4設(shè)計(jì)計(jì)算1)換熱器溫度式中：換熱器利用系數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)?。患僭O(shè)換熱器煙氣出口溫度為400度，分別為煙氣和空氣的平均比熱，查火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料可得，分別為1.538

38、 kJ/(標(biāo)m3) 、1.454kJ/(標(biāo)m3)、1.296 kJ/(標(biāo)m3)、1.338 kJ/(標(biāo)m3)則 =3262)換熱器換熱面積預(yù)熱空氣在換熱器中獲得的熱量換熱器中煙氣與空氣的平均溫壓 傳熱系數(shù)k其中，分別為煙氣側(cè)和空氣側(cè)的給熱系數(shù)換熱器器壁熱阻，對(duì)于金屬換熱器，很小，又很大，故值可忽略不計(jì)。則 管外煙氣側(cè)給熱系數(shù)輻射給熱系數(shù)其中 =mt煙均=t煙入+t煙出2=610+3262=468根據(jù)S=0.193m，=468C，查火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料表5-4得，1輻18.276 kJ/(m2hC)算對(duì)流給熱系數(shù)其中，t煙均=468，C=1.2，W0=3標(biāo)ms，d外=0.057m則， =192

39、kJ/(m2hC)=210.3 kJ/(m2hC)管內(nèi)空氣側(cè)給熱系數(shù)其中，t空均=175，C=1.2，W0=8標(biāo)ms，d內(nèi)=0.05m=133kJ/(m2hC)由文獻(xiàn)一中表5-3可見(jiàn)，由于管內(nèi)插入“十”字形板片扭帶插入件，對(duì)流給熱系數(shù)是光管的1.81倍。則，2=1.812對(duì)=241 kJ/(m2hC)所以傳熱系數(shù) kJ/(m2hC)由于換熱器使用中可能出現(xiàn)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K值乘以降低系數(shù)加以修正。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取，則K實(shí)=K=109kJ/(m2hC)將Q空=304.5104，t=293，K實(shí)=K=109kJ/(m2hC)，代入換熱器換熱面積

40、計(jì)算公式則換熱器換熱面積。2.2.7.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1)確定換熱管長(zhǎng)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(duì)于平滑直管換熱器，換熱器的長(zhǎng)度取決于煙道的高度。首先確定煙道尺寸:計(jì)算煙道流通面積其中，進(jìn)入煙道煙氣流量。 煙道中煙氣流量，查文獻(xiàn)一表6-1，取。則 F煙=900023600=1.25m2 確定煙道尺寸根據(jù)F煙=900023600=1.25m2，查文獻(xiàn)一中表6-4（拱頂角180）煙道尺寸：1160（內(nèi)寬）1396（高）mm確定換熱管長(zhǎng)度根據(jù)換熱管長(zhǎng)度煙道高度，故換熱管長(zhǎng)度1396mm。取換熱管長(zhǎng)度為1400mm2)計(jì)算換熱管根數(shù)單根換熱管的換熱面積由設(shè)計(jì)方案確定換

41、熱管采用573.5mm鋼管，則單根換熱管換熱面積：換熱管根數(shù)n總=F實(shí)f=960.235=409根3)換熱管布置垂直煙氣流動(dòng)方向斷面上的換熱管列數(shù)式中：煙氣流量按=9000標(biāo)；流經(jīng)換熱器的煙氣流速，?。淮怪睙煔饬鲃?dòng)方向斷面上的相鄰換熱管間距，；換熱管外徑，；換熱管長(zhǎng)度， l管=1.4m。故： 根，取11根。沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向上的換熱管排數(shù)空氣流通截面上的換熱管排數(shù)式中：空氣流量，按設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)V空=1.18103=8500標(biāo)m3/h；流經(jīng)換熱器的空氣流速，取；換熱管內(nèi)徑，；則， 根故取151根 沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向上的換熱器排數(shù)Z2=n空Z(yǔ)1=13.7根取14根。計(jì)算換熱器行程數(shù)m=n總Z1Z2=2.65根

42、，取3。2.2.7.5確定換熱器材質(zhì)1)換熱器最高壁溫本換熱器內(nèi)氣流為逆叉式，煙氣入口處和空氣出口處管壁溫度最高，煙氣出口處和空氣入口處管壁溫度最低。則，可得T壁maxT壁minT壁均=312查文獻(xiàn)一中表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。換熱管煙氣出口處1213排換熱管采用表面滲鋁碳鋼管，其余換熱管采用碳素鋼管。2.2.7.6換熱器運(yùn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1)熱效率換熱=Q空Q煙2)溫度效率 換熱=t空出t煙入100%3)換熱器煙氣側(cè)阻力損失該換熱器管子排列為直（順）排，則其中：煙氣流速：； 煙氣平均溫度：t煙均 由燃料燃燒計(jì)算得： 阻力系數(shù)，且 查表2-5，計(jì)算得煙氣運(yùn)動(dòng)粘度：m/

43、s則 查文獻(xiàn)一中表6-8得：直排管束阻力修整系數(shù)所以 h直 表2-5 氣體運(yùn)動(dòng)粘度 (壓力為101325Pa）溫度C氣體種類空氣N2O2H2COCO2H2O汽SO2CH4C2H6C3H8013.313.313.693.013.37.094.1414.56.413.8110023.022.523.115722.612.619.47.5125.111.66.9620024.833.634.623333.919.230.611.838.218.210.930048.246.447.832347.027.344.317.153.526.215.840063.060.962.842361.836.760

44、.523.371.035.621.650079.376.979.653478.047.278.830.490.846.428.260096.894.397.865696.058.399.838.311358.535.670011513311778511571.412246.880013513313892413585.314756.5900155154161107015710017466.81000178177184123018011620478.34)換熱器空氣側(cè)阻力損失4)換熱器空氣側(cè)阻力損失局部阻力損失空氣入口擴(kuò)張局部損失冷空氣入口管道斷面積 冷空氣入口風(fēng)箱斷面積冷空氣入口氣體流速 面積比

45、 f/F=1.56/3.16=0.48查文獻(xiàn)一中表6-7，則=預(yù)熱空氣由風(fēng)箱進(jìn)出換熱管局部損失由圖5可見(jiàn)，預(yù)熱默契由風(fēng)箱進(jìn)出換熱管共4次，可近似認(rèn)為阻力損失相等換熱管中默契流速 換熱管中空氣平均溫度 查文獻(xiàn)一中表6-7，預(yù)熱空氣在下風(fēng)箱90拐彎阻力損失下風(fēng)箱流動(dòng)斷面積 F=1.23m2 下風(fēng)箱空氣流動(dòng)速度下風(fēng)箱空氣溫度 查文獻(xiàn)一中表6-7，預(yù)熱空氣出口收縮局部損失出口管斷面積 預(yù)熱空氣溫度 t=300 查文獻(xiàn)一中表6-7，h直 摩擦阻力損失查文獻(xiàn)一中表6-6，,d內(nèi)，則管內(nèi)空氣流阻力損失是光滑管的3,19倍，故=1723.19=548Pa 所以 2.2.8.空氣管路阻力損失計(jì)算及鼓風(fēng)機(jī)選擇2.

46、2.8.1計(jì)算條件1)進(jìn)換熱器空氣流量（鼓風(fēng)量）：V空入；2)出換熱器空氣流量（考慮換熱器漏風(fēng)損失5%）：V空入；3)進(jìn)換熱器空氣溫度（當(dāng)?shù)卮髿馄骄鶞囟龋簍空入；4)出換熱器預(yù)熱溫度：t空出=340；5)換熱器前空氣管道中空氣流速（查文獻(xiàn)一中表6-1）：W前空=10標(biāo)m/s；6)換熱器換熱管中空氣流速（換熱器設(shè)計(jì)值）：；7)換熱器后空氣管道中空氣流速（查文獻(xiàn)一中表6-1）：W后空=6標(biāo)m/s；8)空氣量分配：上加熱側(cè)燒嘴40%；下加熱端燒嘴40%，下加熱側(cè)燒嘴20%（每側(cè)各10%）。2.2.8.2繪制空氣管路系統(tǒng)圖見(jiàn)圖2.552.2.8.3管路分段根據(jù)管路分段原則，將下圖4所示空氣管路系統(tǒng)分段如下：1)風(fēng)機(jī)出口到換熱器入口；2)換熱器；3)總風(fēng)管分岔處到上部加熱側(cè)燒嘴供風(fēng)集管；4) 換熱器出口到總管分岔處；5)上部加熱側(cè)燒嘴供風(fēng)集管到均熱段上加熱側(cè)燒嘴；6)總風(fēng)管分岔處到下部加熱側(cè)燒嘴集管；7)下部加熱側(cè)燒嘴集管到均熱段下加熱側(cè)燒嘴。2.2.8.4各區(qū)段空氣流量、管道直徑、規(guī)格及空氣流速1)風(fēng)機(jī)出口到換熱器入口2)換熱器出口到總管分叉處3)總風(fēng)管分岔處到上部加熱端燒嘴供風(fēng)集管(流量占40%)。4)總風(fēng)管分岔處到下加熱集管(流量占60%)；5)下加熱集管道側(cè)燒嘴；2.2.8.5確定計(jì)算阻力損失的管路系統(tǒng)根據(jù)阻力損失計(jì)算原則，確定按到下部側(cè)燒