40T每H環(huán)形加熱爐畢業(yè)設(shè)計

內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書PAGEPAGE540t/h燃燒高焦爐混合煤氣環(huán)形加熱爐設(shè)計摘要環(huán)形加熱爐是借爐底的旋轉(zhuǎn)，使放置在爐底上的坯料由裝料口移到出料口的一種爐型。爐子用側(cè)進料側(cè)出料的方式，并且用側(cè)燒嘴加熱。本設(shè)計主要針對中徑14米環(huán)形加熱爐尺寸、燃料和排煙系統(tǒng)進行設(shè)計，具體包括燃料燃燒計算、鋼坯加熱時間計算、爐子基本尺寸的確定、熱平衡計算及燃料消耗量的確定，排煙系統(tǒng)計算。爐子分為三段式，預(yù)熱段為一段，加熱段為一段，均熱段為一段。本設(shè)計采用高焦爐混合煤氣作為環(huán)形加熱爐的主要燃料。本設(shè)計中環(huán)形加熱爐的排煙方式采用機械排煙。由于爐子排煙系統(tǒng)阻力較大，故采用排煙機直接排煙的形式進行排煙。在排煙系統(tǒng)設(shè)計中，主要進行了煙道阻力的計算、煙囪的計算、爐膛內(nèi)阻力的計算、摻冷風機的選取以及排煙機的選取等工作。本組設(shè)計是在6個人共同合作下完成的。關(guān)鍵詞：環(huán)形加熱爐、熱平衡、排煙系統(tǒng)。AbstractThedesignofthemaindiameterof14metersrotaryhearthfurnace，fuelandexhaustsystemdesign，includingfuelcombustion，thebilletheatingtime，thefurnacetodeterminethebasicsize，theheatbalancecalculationandthedeterminationoffuelconsumption，smokeextractionsystemcalculation.Stoveisdividedintothreeparts,andwarmforaperiodofheatingperiod,foralong,hotforaperiodoftime.Rotaryhearthfurnaceusingnaturalcokeovengasasmainfuel。Rotaryhearthfurnaceofthisdesignapproachofmechanicalsmokeexhaust.Stovesmokeextractionsystemasaresultofgreaterresistance，sotheuseofdirectsmokesmokesmokeform.Smokeextractionsysteminthedesign，themainresistancetotheflue，thechimneyofthecalculation，thecalculationoftheresistancefurnace，cooler-dopedsmokemachineselectionandtheselectionandsoon.Thisgroupisdesignedtoworktogetherinthe6tocomplete.Keywords:annularfurnace，Thermal,smokeextractionsystem.目錄40t/h燃燒高焦爐混合煤氣環(huán)形加熱爐設(shè)計 I摘要 IAbstract II引言 1第一部分：設(shè)計說明部分 2第一章設(shè)計目的及基本條件 21.1加熱爐爐型的選擇 21.2設(shè)計的主要內(nèi)容 21.3基本設(shè)計條件 31.3.1爐型及數(shù)量 31.3.2加熱坯料的鋼種及規(guī)格 31.3.3鋼管坯加熱要求 31.3.4環(huán)形爐生產(chǎn)能力 41.3.5裝出料方式 41.3.6燃料條件 41.4爐型特點與節(jié)能措施 41.4.1環(huán)形加熱爐爐型特點 41.4.2環(huán)形加熱爐設(shè)計技術(shù)特點 61.4.3環(huán)形加熱爐節(jié)能措施 7第二章工藝流程簡介 8第三章環(huán)形爐主要技術(shù)參數(shù) 93.1爐子主要尺寸 93.2爐子主要技術(shù)參數(shù) 93.3燃料條件 103.4其它公用介質(zhì) 10第四章環(huán)形爐本體工藝與結(jié)構(gòu)說明 114.1爐體鋼結(jié)構(gòu) 114.1.1爐墻鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計特點 114.1.2爐底鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計特點 124.1.3平臺、欄桿及梯子 124.2爐門及窺視孔 124.2.1爐門 124.2.2窺視孔 134.3排渣系統(tǒng) 134.3.1爐底自動清排渣系統(tǒng) 134.3.2水封槽清渣 144.4三道隔墻設(shè)計 154.5砌筑材料 154.5.1爐子主要部位砌筑組成 164.5.2爐子主要部位砌筑材料界面溫度計算 16第五章排煙系統(tǒng) 185.1機械排煙 185.1.1排煙方式 185.1.2煙囪自然排煙和排煙機排煙的比較 185.1.3采用機械排煙的設(shè)計特點 195.2煙道 205.2.1煙道布置 205.2.2煙道人孔 205.2.3煙道閘板 205.2.4煙氣的流速 215.2.5煙道內(nèi)煙氣的溫降 215.2.6煙道結(jié)構(gòu) 215.3金屬煙囪 235.3.1適用條件 235.3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計 235.4摻冷風系統(tǒng) 235.4.1預(yù)熱器前摻冷 235.4.2排煙機前摻冷 235.4.3摻冷風機 245.5排煙機 24第六章爐子供熱及燃燒系統(tǒng) 256.1供熱及燃燒控制 256.2助燃空氣系統(tǒng) 256.3煤氣及氮氣管路系統(tǒng) 26第二部分設(shè)計計算部分 27第七章環(huán)形加熱爐尺寸、燃料部分設(shè)計計算 277.1燃料燃燒計算 277.1.1燃料成分 277.1.2空氣需要量和燃燒產(chǎn)物量及其成分的計算 277.1.3燃燒產(chǎn)物密度計算 297.1.4理論燃燒溫度的計算 297.2鋼坯加熱時間的計算 307.2.1預(yù)熱段計算 307.2.2加熱段計算 357.2.3均熱段計算 407.3爐子基本尺寸的確定 457.3.1爐膛寬度的確定 457.3.2爐膛高度的確定 457.3.3爐膛長度的確定 477.4熱平衡計算及燃料消耗量的確定 507.4.1熱量收入項 507.4.2熱量支出項 51第八章排煙系統(tǒng)設(shè)計計算 598.1換熱器煙氣溫度的確定 598.1.1換熱器前煙氣溫度的確定 598.1.2換熱器后煙氣溫度的確定 608.2煙道的設(shè)計 618.2.1煙道基本參數(shù)計算 618.2.2煙道的阻力計算 628.3煙囪的設(shè)計 668.3.1煙囪尺寸的確定 668.3.2煙囪阻力損失計算 678.4爐膛內(nèi)阻力損失計算 698.4.1預(yù)熱段計算 708.4.2加熱段計算 728.4.3均熱段計算 738.5風機的選取 758.5.1摻冷風機的選取 758.5.2排煙機的選取 77參考文獻 79附錄 80附錄A（英文文獻） 80附錄B（英文文獻翻譯） 88附錄C（中文文獻） 94致謝 117引言環(huán)形加熱爐是借爐底的旋轉(zhuǎn)，使放置在爐底上的料坯由裝料口移到出料口的一種爐型。爐子用側(cè)進料、側(cè)出料的方式，并且用側(cè)燒嘴加熱。沿爐長也可以分為預(yù)熱的、加熱的、均熱段，所以按熱工特點看，仍屬于連續(xù)加熱爐。環(huán)形加熱爐是由可以轉(zhuǎn)動的爐底部分及固定的爐墻和爐頂部分構(gòu)成的環(huán)形隧道所組成。圓形的爐頂是由若干個扇形面組成的，可以采用拱頂，也可以采用吊頂。爐墻分為內(nèi)環(huán)和外環(huán)，燒嘴裝在側(cè)墻上，燒嘴的數(shù)目和供熱分配各段不同，正像一座全部側(cè)燒嘴的連續(xù)加熱爐彎過來首尾相連一樣。當爐膛很窄時，爐子僅由外環(huán)墻一側(cè)供熱，當爐子寬度大于4m時，則外環(huán)和內(nèi)環(huán)兩側(cè)墻供熱。燒嘴的安裝角度有多種不同方式，有沿半徑方向安裝的，但多數(shù)是成一定角度布置的，大爐子與爐膛中心線相切，小爐子則與內(nèi)環(huán)墻相切。環(huán)形加熱爐結(jié)構(gòu)上沒有明顯的分段，主要靠燒嘴的配置供供熱強度來控制溫度制度，各段的長度并不固定，例如爐子在低負荷下工作時，就可以關(guān)閉一部分均熱段的燒嘴，預(yù)熱段就相對延長。環(huán)形加熱爐的溫度制度與推送式加熱爐一樣，斷面小的料坯加熱用兩段溫度制度，斷面大的料坯適用三段式。第一部分：設(shè)計說明部分第一章設(shè)計目的及基本條件1.1加熱爐爐型的選擇環(huán)形爐是用爐底機械旋轉(zhuǎn)運行的機械化爐底爐，主要用來加熱圓鋼坯和其他異性鋼坯，也可以加熱方坯。鋼坯在爐內(nèi)以放射性方式放置。在每一轉(zhuǎn)動角度下，鋼坯向前前進一定距離。從而保證鋼坯的加熱溫度更均勻。環(huán)形爐沿爐長分為預(yù)熱段、加熱段和均熱段。預(yù)熱段不供熱，以防止入爐鋼坯驟然受到強大熱流沖擊產(chǎn)生變形。加熱段和均熱段采用分段供熱，進行燃燒和溫度控制，保證長度上的均勻性。在燃燒方式上本設(shè)計采用鋼管式預(yù)熱器預(yù)熱空氣助燃的方式燃燒。環(huán)形爐進、出料采用裝、出料機進行。裝、出料的最小周期可達19秒，能保證每小時最大187根的出料頻率。環(huán)形爐的爐底機械均采用銷齒式傳動機構(gòu)。銷齒傳動機構(gòu)是用液壓缸傳動。整個動作周期平穩(wěn)、快速，采用液壓比例控制，同時設(shè)備反向定心輪平衡方式進行定心，保證整個爐底的平穩(wěn)、定心。環(huán)形爐的機械運動采用PLC自動控制，裝、出料端設(shè)有工業(yè)電視，用于監(jiān)視爐內(nèi)鋼坯的裝、出料操作。1.2設(shè)計的主要內(nèi)容（1）選擇合理的爐型結(jié)構(gòu)：采用中徑14米的環(huán)形加熱爐。（2）燃料燃燒計算，包括理論空氣需要量、實際空氣需要量、燃燒產(chǎn)物量，理論燃燒溫度的溫度等。（3）鋼坯加熱時間計算，分為三個計算段，分別進行計算。（4）爐子基本尺寸的確定，包括爐膛寬度、爐膛高度、爐體長度、環(huán)形爐中徑、各段長度的確定等。（5）熱平衡計算及燃料消耗量的確定。（6）排煙系統(tǒng)的設(shè)計，包括煙道阻力計算、煙囪的計算、爐膛內(nèi)阻力計算、摻冷風機的選取，排煙機的選取等。1.3基本設(shè)計條件1.3.1爐型及數(shù)量1座采用常規(guī)燃燒技術(shù)的環(huán)形加熱爐。1.3.2加熱坯料的鋼種及規(guī)格鋼種：碳素鋼坯料尺寸：直徑（mm）長度（mm）76600001.3.3鋼管坯加熱要求裝爐溫度：常溫出爐溫度：1250℃～1280℃坯料加熱后的溫度要求為滿足產(chǎn)品質(zhì)量的要求，在加熱爐的出爐側(cè)，加熱后的管坯溫度必須滿足以下要求：—管坯端面溫度差：≤15℃—管坯徑向溫度的溫差：≤10℃—管坯穿孔前溫度：≥1250-1280℃1.3.4環(huán)形爐生產(chǎn)能力環(huán)形加熱爐小時產(chǎn)量：平均35t/h，每小時出料根數(shù)為163根/h環(huán)形加熱爐最大產(chǎn)量：最大40t/h，每小時出料根數(shù)為187根/h理論設(shè)計出鋼周期：<19s/支1.3.5裝出料方式采用裝、出料機進行。裝、出料的最小周期可達19秒，能保證每小時最大187根的出料頻率。1.3.6燃料條件燃料種類：高焦爐混合煤氣發(fā)熱值：1170×4.186kj/Nm3接點壓力：9800Pa1.4爐型特點與節(jié)能措施1.4.1環(huán)形加熱爐爐型特點環(huán)形加熱爐與其它型式的加熱爐相比，有許多突出的優(yōu)點：1、爐子的轉(zhuǎn)速和料坯之間的間隔距離可以準確地控制，各段的溫度可以根據(jù)需要通過調(diào)整供熱及利用中間煙道實行控制。爐子的產(chǎn)量、熱工制度等都有較大的靈活性。由于料坯之間有間隙，單面受熱，溫度均勻，沒有水管黑印，加熱質(zhì)量好。2、可以加熱推送式爐和步進式爐所不能加熱的異形料坯。3、和斜底爐相比，加熱圓坯時不需要翻料，沿爐長沒有高度差，漏人的空氣少，甚至可以采取微正壓操作，燒損率比推送式連續(xù)加熱爐減少1.5%~2%。4、爐子可以排空，避免停扎時料坯在爐內(nèi)長期停留，便于更換料坯規(guī)格。5、由于幾乎沒有什么水冷件，熱耗比較低。環(huán)形加熱爐的缺點：1、機械設(shè)備復(fù)雜，占地面積大，投資費用高。2、料坯之間有間隙，爐底面積利用率低，爐底強度只及推送式爐的一半做右。3、裝料門和出料門相距很近，送料與出料的區(qū)域很窄，操作不方便。內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書PAGE1191.4.2環(huán)形加熱爐設(shè)計技術(shù)特點爐子采用側(cè)加熱和頂部加熱相結(jié)合，按3個供熱區(qū)進行控制。目的是最大限度的利用熱能保證坯料的加熱工藝和均熱要求。為方便燒嘴安裝和以后的維護工作，在爐子內(nèi)外環(huán)各設(shè)置適宜的操作檢修平臺。按節(jié)能爐型確定爐子熱回收段，充分利用煙氣預(yù)熱入爐坯料。在爐子煙道設(shè)有高效金屬管狀空氣換熱器，將助燃空氣預(yù)熱到400℃，以充分回收出爐煙氣帶走的熱量，煙氣在爐子中與坯料運動方向逆向流動，從而對鋼坯進行加熱，廢氣由外環(huán)爐墻的排煙口經(jīng)過預(yù)熱器和煙囪排出。爐體鋼結(jié)構(gòu)，耐火材料及活動爐底的結(jié)構(gòu)設(shè)計充分考慮膨脹變形對活動爐底正常運行的影響，使設(shè)備運行的穩(wěn)定性及可靠性大為提高。爐頂、爐墻和爐底采用粘土結(jié)合澆注料加輕質(zhì)保溫材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)，最大程度上減少爐體散熱損失。爐底耐火材料設(shè)計還考慮了抗渣性。環(huán)形爐的裝、出料均采用液壓驅(qū)動的側(cè)開爐門，這種側(cè)開爐門設(shè)計上使傳動裝置有效地避開熾熱的爐氣，以保證其良好的使用壽命。鋼坯的裝、出料機械采用成功、可靠地夾鉗機構(gòu)來完成，這種機構(gòu)的機械手的動作是全自動的，可按事先的設(shè)定進行裝、出料。兩臺機構(gòu)都為電—液混合驅(qū)動?；顒訝t底采用液壓馬達雙向驅(qū)動，其定心采用液壓定心方式。環(huán)形爐所有液壓執(zhí)行機構(gòu)由一套中央液壓站提供動力源。熱工測量控制系統(tǒng)的主要功能包括：各區(qū)域的爐溫自動控制、爐壓自動控制、預(yù)熱器自動保護以及煤氣、空氣管路故障自動應(yīng)對、事故狀態(tài)煤氣自動安全切斷功能等。采取先進實用、安全、可靠的電控、儀控設(shè)備。根據(jù)不同工況準確匹配爐子供熱量，保證坯料按最佳的工藝曲線加熱和保溫；傳動控制系統(tǒng)完成對裝、出料爐底運行和物料的在線跟蹤，實現(xiàn)操作自動化，并預(yù)留通訊端口與用戶軋鋼車間的計算機系統(tǒng)相連。1.4.3環(huán)形加熱爐節(jié)能措施（1）爐膛溫度在加熱爐內(nèi)，根據(jù)鋼坯分布和管坯溫度信息，選擇各控制段合理的爐溫參數(shù)及鋼坯停留時間，并確保各控制段的爐溫穩(wěn)定，才有可能使其在保證質(zhì)量和產(chǎn)量的前提下，燃耗和氧化燒損最小。（2）加熱時間應(yīng)盡量避免在爐內(nèi)同時加熱不同大小的管坯，并針對不同大小的管坯，相應(yīng)制定合理的加熱制度，才能真正做到保證質(zhì)量，并將燃耗和氧化燒損降到最小。（3）空燃比控制參數(shù)空燃比為進爐空氣量和燃料流量的比值。只有在確定燃燒過程空氣過剩系數(shù)的總體水平，對各段的空燃比分布進行最佳設(shè)定，使其在高溫段形成弱氧化性氣氛，以減少管坯的氧化燒損，有效減少能耗。（4）減少爐膛漏風爐膛漏風，使得爐內(nèi)煙氣量增加，為保證加熱爐穩(wěn)定的爐膛溫度，造成燃料消耗增加；同時，由于爐膛漏風，使爐內(nèi)煙氣中氧含量增大，導(dǎo)致鋼坯氧化加快，金屬熱損增大。因此，應(yīng)最大限度減少漏風，這對加熱爐有重大意義。（5）余熱利用降低排煙溫度出爐煙氣約800℃，先通過鋼管換熱器將進爐空氣預(yù)熱至400℃左右，設(shè)置余熱鍋爐回收廢熱、廢氣，節(jié)約能源。工藝流程簡介由連鑄坯經(jīng)上料臺架實現(xiàn)單根上料，在爐外上料錕道上經(jīng)測長、核對、測溫，裝料爐門打開，裝料機向前移動到指定位置，夾鉗向下運動到料坯上方，夾鉗夾起料坯放入爐內(nèi)指定位置后，裝料機先向上移動，再向后移動到起始位置。爐底轉(zhuǎn)動，使空料位對準裝料爐門，裝料機夾鉗夾起料坯放入爐內(nèi)，重復(fù)上述動作，直至裝滿加熱爐。入爐后的鋼坯通過旋轉(zhuǎn)爐底進行旋轉(zhuǎn)移動，料坯先后經(jīng)過預(yù)熱段——加熱段——均熱段。預(yù)熱段不供熱，以防止入爐鋼坯驟然受到強大熱流沖擊產(chǎn)生變形，通過高溫煙氣進行鋼坯預(yù)熱，進入加熱段后，通過爐墻兩側(cè)的直焰?zhèn)葻旒訜徜撆?，最后進入均熱段，通過頂部平焰燒嘴使鋼坯受熱均勻，縮小鋼坯表面與中心的溫差。另外在出料口處加設(shè)3臺頂部平焰燒嘴，以保證在出料延遲時出料口處坯料的溫度。環(huán)形加熱爐根據(jù)入爐鋼坯的溫度調(diào)整其供熱制度，使鋼坯在到達出爐端時其溫度也加熱到預(yù)定的出鋼溫度。當發(fā)生故障時，可通過旋轉(zhuǎn)爐底退出所有鋼坯。當鋼坯加熱到預(yù)定的軋制要求溫度后，按照軋制節(jié)奏出爐。鋼坯運行至爐內(nèi)最后一個料位上，其溫度也正好被加熱到軋機要求的出鋼溫度；此時，環(huán)形加熱爐也收到扎線計算機的要鋼信號，出料爐門打開，出料機夾鉗深入活動梁將鋼坯由固定梁托送到爐內(nèi)出料懸臂錕道上，由錕道快速正轉(zhuǎn)送往軋機進行軋制。在鋼坯出爐后出料爐門關(guān)閉。第三章環(huán)形爐主要技術(shù)參數(shù)3.1爐子主要尺寸主要尺寸如下環(huán)形爐中徑：14000mm；爐子有效爐長：38010mm；爐子實際長度：43960mm；爐膛內(nèi)寬：6800mm；預(yù)熱段爐膛高：1300mm；加熱段爐膛高：1500mm；均熱段爐膛高：1300mm；3.2爐子主要技術(shù)參數(shù)爐子用途：管坯軋制前加熱；鋼坯直徑：76mm；鋼種：碳素鋼裝爐溫度：常溫；出爐溫度：1250~1280℃；平均產(chǎn)量：35t/h；最大產(chǎn)量：40t/h；燃料及發(fā)熱值：高焦爐混合煤氣，1200×4.186kj/Nm3；燃料消耗量：16245m3/h；空氣消耗量：18633m3/h；煙氣量：32961.1m3/h；空氣預(yù)熱溫度：400℃；布料方式：單、雙排布料；隔墻數(shù)量：3道隔墻，水冷結(jié)構(gòu)；3.3燃料條件燃料種類：高焦爐混合煤氣發(fā)熱值：1200×4.186kj/Nm3接點壓力：9800Pa3.4其它公用介質(zhì)（1）冷卻水循環(huán)水用量：20t/h接點壓力：≥0.3~0.4Mpa水質(zhì)：硬度8～10度，懸浮物≤20mg/l溫升：<10～15℃事故水（循環(huán)水）：10t/h(連續(xù)5小時)（2）工業(yè)氮氣：用于煤氣管道的吹掃放散（若沒有氮氣，可用蒸汽代替）。用氣量：150m3/h，每次接點壓力：≥0.3~0.4MPa（3）壓縮空氣：用氣量：8Nm3/min接點壓力：0.6MPa（4）用電點：助燃風機、排煙機、液壓站、進出料機、爐底機械、潤滑等第四章環(huán)形爐本體工藝與結(jié)構(gòu)說明4.1爐體鋼結(jié)構(gòu)爐子的鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)合理?；居尚弯摵弯摪褰M成，根據(jù)不同方位采用螺栓或焊接結(jié)構(gòu)。爐子鋼結(jié)構(gòu)處于較高溫度下，而且工作溫度波動較大，精確計算鋼結(jié)構(gòu)較困難，可粗略地憑經(jīng)驗選用。常用的鋼結(jié)構(gòu)型號如下：工字鋼16～56號；槽鋼16～56號；角鋼5～12號；拉桿用圓鋼直徑30～40mm；爐圍鋼板厚度5～20mm所有機構(gòu)部件須經(jīng)噴砂處理，并刷兩遍底漆（高溫部分使用高溫底漆）和兩遍面漆（高溫部分使用高溫面漆）。包括：爐底座框架、支撐、連接支架以及側(cè)墻爐頂鋼結(jié)構(gòu)爐底上層分段組件爐底下層由分段框架組件與主傳動框架爐子操作和維護所必須得平臺和梯子鋼結(jié)構(gòu)煙道，包括預(yù)熱器及支撐還有其它必須的小的連接件，螺栓等4.1.1爐墻鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計特點環(huán)形爐爐體及爐墻鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計，充分考慮了大型環(huán)形爐長期高溫作業(yè)所產(chǎn)生的膨脹問題。大型環(huán)形爐生產(chǎn)時整個爐體產(chǎn)生很大的徑向膨脹變形，阻止膨脹是不可能的。但完全可以通過設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)，使生產(chǎn)免受爐體變形的影響。對爐體變形最為敏感的就是爐底支撐和驅(qū)動設(shè)備。本爐墻鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的最大特點就是將爐體支撐設(shè)備。爐底定心裝置通過爐子側(cè)墻鋼結(jié)構(gòu)底座連為一體，而不是將驅(qū)動支撐等機械設(shè)備直接固定在基礎(chǔ)上。這樣優(yōu)點在于將爐底及其支撐。傳動系統(tǒng)與爐殼的相對變形及位移控制在最小的范圍里。從而大大地降低了爐底設(shè)備由于爐體變形產(chǎn)生的應(yīng)力，使設(shè)備運行的穩(wěn)定性和可靠性大為提高。4.1.2爐底鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計特點環(huán)形爐爐底分為上下兩層框架：上層與耐火材料相接觸的是由多個獨立的扇形型鋼柔性框架，相互間采用高強螺栓連接?？蛇m應(yīng)和約束耐火材料爐底的強烈膨脹。下層為倒V字型鋼結(jié)構(gòu)剛性框架，直接與爐底支承輥、定心輥和液壓馬達相接觸。倒V字型鋼結(jié)構(gòu)剛性框架的優(yōu)點在于：首先，將爐底的支撐點及傳動設(shè)備分散于爐底高溫區(qū)域之外，降低了機械設(shè)備的熱變形和工作溫度。其次，由于分為上下兩層，上層鋼結(jié)構(gòu)的變形通過與下層的滑移，相當大部分膨脹被吸收，大大弱化了膨脹，保證了下層傳動設(shè)備的穩(wěn)定性。再次，V字型爐底框架結(jié)構(gòu)爐底空間寬闊，具有良好的通風性能。可以明顯地降低爐底鋼結(jié)構(gòu)表面溫度，減少鋼結(jié)構(gòu)的膨脹量。4.1.3平臺、欄桿及梯子爐子平臺采用鋼格柵板結(jié)構(gòu)，便于下層的通風和采光。為便于檢修，爐子的內(nèi)、外環(huán)、爐頂及爐底均設(shè)置了布置周到的平臺，各層平臺通過梯子相連，可以通到各區(qū)段操作點。平臺均設(shè)有安全欄桿。4.2爐門及窺視孔4.2.1爐門加熱爐除裝料爐門和出料爐門外，在整個爐子四周爐墻上還裝有必要的檢修門、清渣門，其數(shù)量和尺寸的確定原則是使爐子獲得最好的密封和操作過程中滿足必要的維護和檢修。通過內(nèi)、外環(huán)的檢修人孔維修人員可進入爐內(nèi)維修爐膛和爐底。此外，還設(shè)2套自密封式觀察爐門用于日常爐底的檢查和維修。爐門包括：●裝料爐門1套液壓驅(qū)動●出料爐門1套液壓驅(qū)動●出渣爐門1套氣動●檢修爐門3套●觀察爐門4套手動側(cè)開式裝出料爐門的特點：由于出料爐門工作環(huán)境惡劣，常用的提升式爐門較難滿足頻繁開閉的裝出料的長期使用要求。側(cè)開式裝出料爐門開閉系統(tǒng)，是將爐門的驅(qū)動機構(gòu)巧妙地安排在爐門口高溫區(qū)之下，并通過液壓系統(tǒng)和爐門連桿機構(gòu)實現(xiàn)爐門的無摩擦運行和柔性自尋面密封。采用側(cè)開式裝出料爐門開閉系統(tǒng)，可以大大提高爐門密封的可靠性，降低能耗，改善工作環(huán)境。4.2.2窺視孔●在爐子兩側(cè)墻處安設(shè)有多個窺伺孔，用于日常生產(chǎn)操作時觀察爐況?！窀Q視孔為鑄鐵件，帶玻璃視窗。4.3排渣系統(tǒng)排渣系統(tǒng)分為爐底自動清渣系統(tǒng)和水封槽排渣系統(tǒng)2個部分。4.3.1爐底自動清排渣系統(tǒng)根據(jù)經(jīng)驗，鑄錠的加熱期間會有大量的氧化鐵皮剝落在爐底。一定時期積累后，會影響爐底的高度，并造成坯料滾動，從而影響自動裝、出料。推薦采用自動清渣系統(tǒng)，完成自動清渣和排渣。自動清渣系統(tǒng)包括：電動自動扒渣機氣動出渣爐門氣動排渣系統(tǒng)扒渣機采用特別的水冷結(jié)構(gòu)，由電機驅(qū)動自動前進到爐內(nèi)，液壓驅(qū)動扒渣刮板下降到爐底，扒渣機后退出爐膛將爐渣帶出。氣動出渣爐門與扒渣機連鎖，實現(xiàn)自動清渣。其傳動機構(gòu)設(shè)計有限動機構(gòu)，防止扒渣板抖動，實現(xiàn)良好的清渣效果。爐渣進入水封槽后，由獨特設(shè)計的排渣機構(gòu)排除。這套干濕分離式氣動排渣機構(gòu)可將水封槽內(nèi)的氧化鐵皮與槽內(nèi)水分離，并從渣斗排出爐外。能保證水封槽的水不會因出渣而排空，實現(xiàn)在線清渣。清渣系統(tǒng)將設(shè)置在爐子內(nèi)環(huán)。4.3.2水封槽清渣爐底和爐墻之間的環(huán)縫采用水封，水封系統(tǒng)由水封槽、活動刀、固定刀組成?；顒拥栋惭b在爐墻上不動。在活動刀底部裝有刮板，這樣爐底在轉(zhuǎn)動時，通過刮板把水封槽內(nèi)的氧化鐵皮和其它一些雜質(zhì)刮到水封槽的漏斗處，最后通過漏斗清渣。見圖4.1圖4.1環(huán)縫水封示意圖4.4三道隔墻設(shè)計為了使爐子各段的溫度更符合加熱工藝的要求，環(huán)形加熱爐都設(shè)有水冷梁支托德吊掛式隔墻。見圖4.2圖4.2隔墻位置示意圖其中，隔墻A的作用是防止高溫爐氣直接從出料端短路至裝料端，浪費能源降低加熱質(zhì)量。隔墻B的作用是防止從裝料爐門進入的冷空氣進入煙道，降低排煙溫度影響換熱器的熱效率，浪費能源。隔墻C的作用是防止均熱段管坯因靠近出料門產(chǎn)生溫降，影響加熱質(zhì)量，同時使爐膛壓力受爐門開閉的影響減小，利于爐壓的穩(wěn)定。4.5砌筑材料爐子內(nèi)襯的耐火材料根據(jù)耐熱溫度和承載壓力的不同分成不同規(guī)格。爐體外表面溫度達到以下水平：爐側(cè)墻溫度≤80℃，爐頂溫度≤120℃，爐底溫度≤100℃（熱短路點除外，環(huán)境溫度20℃時）。在爐子正常使用情況下4.5.1爐子主要部位砌筑組成（1）爐墻（總厚度：582mm）●表層采用重質(zhì)澆注料280mm●中層采用輕質(zhì)保溫磚232mm●外層采用耐火纖維70mm（2）爐頂（總厚度：360mm）●表層采用重質(zhì)澆注料250mm●中層采用輕質(zhì)澆注料80mm●外層采用耐火纖維板30mm（3）爐底（總厚度：630mm）●表層采用抗渣澆注料230mm●二層采用輕質(zhì)粘土磚204mm●三層采用輕質(zhì)保溫磚136mm●外層采用耐火纖維60mm4.5.2爐子主要部位砌筑材料界面溫度計算爐墻散熱計算的計算模型如下圖所示圖4.3散熱計算的計算模型上圖中為各層耐火材料厚度，為爐墻內(nèi)表溫度，為各層耐火材料間的接觸面溫度，為爐墻外面溫度，為環(huán)境溫度。耐火材料間為傳導(dǎo)傳熱，爐墻外表面與環(huán)境間為對流傳熱。詳細計算過程見熱平衡計算中。排煙系統(tǒng)為了使加熱爐能正常地工作，需要不斷供給給燃燒所用的空氣，同時又要不斷地把燃燒后產(chǎn)生的廢煙氣排出爐外，因此爐子都有一套供風和排煙系統(tǒng)。排煙系統(tǒng)包括排煙機、排煙管道和煙囪。從余熱鍋爐出來的煙氣溫度以降至150℃以下，流經(jīng)換向閥、煙道和排煙機，5.1機械排煙5.1.1排煙方式工業(yè)爐的排煙方式分為自然排煙和機械排煙兩種。自然排煙：在自然排煙方式中，煙囪自然排煙是工業(yè)爐采用的一種主要排煙方式。它是依靠煙囪的自然抽力排煙的。煙囪的抽力，其大小必須足夠克服煙氣在煙道流動的能量損失和動壓頭增量。強制排煙：當爐子排煙系統(tǒng)阻力較大不便于自然排煙或有其他特殊需要時，可以采用機械排煙排煙方式。機械排煙分為直接式和間接式兩種。直接式：采用排煙機排煙。排煙機可以選用標準產(chǎn)品，其使用溫度為200℃，最高不得超過250℃，排送溫度超過間接式：采用噴射器排煙。通常噴射器用的噴射介質(zhì)為蒸汽、壓縮空氣或通風機送風。有些間斷操作的爐子，為了能在點火后快速升溫，并且減少排煙設(shè)施的基建投資，可以考慮采用噴射排煙。有些煙囪感到抽力不足時，也可以采用噴射器增加抽力。5.1.2煙囪自然排煙和排煙機排煙的比較煙囪自然排煙和排煙機排煙各有其工作特點，適用于不同的排煙系統(tǒng)和不同的操作情況。這兩種排煙方式的簡單比較如下：（1）煙囪自然排煙產(chǎn)生的抽力不可能很大，而排煙機排煙的抽力比較大。（2）煙囪自然排煙中，根據(jù)煙囪產(chǎn)生抽力的原理，要求較高的煙氣溫度；排煙機要求通過的煙氣溫度一般不超過250℃（3）煙囪自然排煙中，點火后必須有一段時間烘熱煙道和煙囪，然后逐漸形成抽力，所以不便于快速升溫；排煙機啟動后就能達到額定的抽力，便于間斷操作爐子的快速升溫。（4）煙囪排煙的基礎(chǔ)建設(shè)投資費用高，而排煙機排煙較低。（5）煙囪在生產(chǎn)中不需要消耗動力，而排煙機需要消耗動力。（6）煙囪基本上不用維修，工作可靠，而排煙機要定期維修。（7）煙囪排煙的占地面積大，而排煙機排煙較小。（8）煙囪排煙只能采用阻力小的除塵設(shè)施，而排煙機排煙可以采用阻力較大的除塵設(shè)施。5.1.3采用機械排煙的設(shè)計特點在本次設(shè)計中，由于在煙道中出現(xiàn)了預(yù)熱器、余熱鍋爐等熱量回收系統(tǒng)以及在煙道中出現(xiàn)的各種閘閥，增加了整個排煙系統(tǒng)的阻力，不宜采用自然排煙，故決定采用機械排煙中用排煙機直接排煙的方式。具體的設(shè)計特點如下：（1）排煙系統(tǒng)中通過排煙機排煙，代替了煙囪的自然抽力作用，故煙囪的高度不受抽力的影響，可以預(yù)先取定H=25m。（2）環(huán)形加熱爐環(huán)內(nèi)空間小，將預(yù)熱器、余熱鍋爐等設(shè)備放在環(huán)外。（3）增加了摻冷風機，在預(yù)熱器和排煙機前設(shè)置了摻冷風管道，防止溫度過高燒壞設(shè)備。（4）選用直徑為1.71m的鋼煙囪，由于從余熱鍋爐出來的煙氣溫度（大約150℃）較低，5.2煙道5.2.1煙道布置布置煙道時要考慮下列情況：（1）要求煙道路程短，局部阻力損失小。（2）煙道要與廠房柱基、設(shè)備基礎(chǔ)和電纜等保持一定距離，以免受煙道溫度的影響，在本次設(shè)計中間距取200mm。（3）地下煙道不會妨礙交通和地面上的操作，因此一般煙道都盡量布置在到地下。煙道頂部最高點一般離地面不小于300mm，本次設(shè)計中取700mm，煙道底部最低點盡可能在地下水位線以上。（4）當?shù)叵滤惠^高時，為節(jié)省防水工程費用，也可以將煙道部分或全部建在地面上，此時煙道布置要盡可能減少對其他設(shè)施和交通的影響。5.2.2煙道人孔煙道上一般要開設(shè)人孔，以便于清灰，檢修和開爐時烘烤煙道。布置人孔時應(yīng)從以下幾方面考慮：（1）一般每隔20~30米設(shè)置一個人孔。煙氣含塵量大時，要適當縮短人孔之間的距離。（2）人孔的位置要能到達煙道的各個部位，例如預(yù)熱器等人不能通過的設(shè)備前后都要設(shè)置人孔。（3）幾個爐子共用一座煙囪時，一般在每個爐子的調(diào)節(jié)閘板和爐尾排煙口之間，設(shè)置人孔。（4）位于露天地段的人孔，其頂部高度一般應(yīng)高出周圍地平面150毫米以上，以免地表水灌入煙道，這種人孔的位置要盡量不妨礙交通。5.2.3煙道閘板為了調(diào)節(jié)爐膛壓力或階段煙氣，每座爐子一般都要設(shè)置煙道閘板。設(shè)計時應(yīng)考慮：（1）閘板的位置要便于操作和維修，有條件時，閘板要盡可能安裝在室內(nèi)不妨礙交通的地方。（2）裝在預(yù)熱器前后的閘板，其位置和結(jié)構(gòu)要盡量避免煙氣通過預(yù)熱器時產(chǎn)生偏流。（3）煙道閘板的斷面可以適當小于主煙道的斷面，以利于改善閘板的調(diào)節(jié)性能。注：在本次設(shè)計中，煙道是由地上的架空煙道和地下煙道組成，預(yù)熱器。余熱鍋爐、排煙機等重要設(shè)備均在架空煙道中，當設(shè)備發(fā)生故障時，可立即拆卸維修或更換，若地下煙道出現(xiàn)問題時，可從地下入口進入維修，故可不設(shè)置人孔。排煙機前安裝有一個閘閥，可以通過它進行調(diào)節(jié)爐膛壓力或切斷煙氣，代替了煙道閘板的作用，不需要再設(shè)置煙道閘板。5.2.4煙氣的流速在排煙系統(tǒng)中，煙氣的流速直接影響煙道斷面的大小，系統(tǒng)的阻力損失和機械排煙的能力。因此要從基建投資和經(jīng)常動力消耗等因素，通過阻力損失計算和投資比較等結(jié)合考慮。在一般情況下，自然排煙時煙道內(nèi)煙氣流速可取1.5~3m/s，機械排煙時可比自然排煙略高，這里取4m/s。按照煙氣流速確定煙道斷面尺寸時要考慮：（1）煙氣含塵量大時，煙道積灰將影響煙氣的流通面積，因此要適當加大煙道斷面。（2）最小煙道斷面尺寸要考慮砌筑和清灰操作的方便。5.2.5煙道內(nèi)煙氣的溫降煙氣流經(jīng)煙道時，由于外部空氣的滲入、不同溫度煙氣的匯合和煙道向周圍散熱等因素，煙氣會產(chǎn)生溫降。煙氣經(jīng)過煙道壁向周圍的散熱量，與煙道結(jié)構(gòu)型式和土壤的傳熱條件有關(guān)。設(shè)計中煙道內(nèi)的溫降為2℃5.2.6煙道結(jié)構(gòu)煙道結(jié)構(gòu)設(shè)計要考慮下列方面：（1）拱頂角煙道常用的拱頂角為60°和180°。煙氣溫度較高，煙道斷面較大或受震動影響大的煙道，一般用180°拱頂。同樣煙道斷面積時，60°拱頂?shù)臒煹栏叨瓤尚⌒?，但?yīng)注意防止因拱頂推力而使拱腳產(chǎn)生位移。（2）煙氣溫度煙道內(nèi)襯粘土磚的厚度與煙氣溫度有關(guān)。當煙氣溫度為500~800℃、煙道內(nèi)寬小于1m，一般用113mm粘土磚，大于1m用230mm粘土磚。當煙道沒有混凝土外框時，外層用紅磚砌筑，（3）荷重地下煙道通過堆放鋼料或有車輛通行、氣錘振動等動載荷的區(qū)域時，煙道的結(jié)構(gòu)要加固。用紅磚外框的煙道要加厚紅磚層厚度。當?shù)孛尕摵纱笥?t/m2或土壤耐壓力小于16t/m2，一般用鋼筋混凝土外框加固。（4）防排水地下煙道處于地下水位線以下時，要采取防排水措施，一般用區(qū)域排水或防水套。由于受煙道內(nèi)溫度影響，采用混凝土外框時往往會產(chǎn)生裂紋而造成滲水；有時地下水位線以上的煙道，地表水也會滲入，因此煙道底部一般要有排水坡度，并有排水設(shè)施。（5）沉降縫煙道與爐子、煙囪和大型預(yù)熱器等基礎(chǔ)負荷較大的構(gòu)筑物之間的接口處，要留設(shè)沉降縫；壓在煙道上的負荷有顯著變化的區(qū)段與兩端接口之間，也要留設(shè)沉降縫。有防水套的煙道沉降縫要采取防水措施。（6）膨脹縫煙道長度較短。煙氣溫度較低時，可以考慮不留設(shè)膨脹縫；當需要留設(shè)膨脹縫時，粘土磚內(nèi)襯一般每隔3米左右留10~15毫米的膨脹縫，煙道的內(nèi)襯拱頂和外層拱頂之間放10~20毫米鋸末或草袋，以避免內(nèi)層拱頂受熱向上膨脹頂住外層拱頂而造成損壞。根據(jù)上述原則，經(jīng)過計算，選擇的煙道為：拱頂角180°；煙道內(nèi)寬1400mm；高度1720mm；當量直徑1628mm；煙道周長5.65m；截面積2.30m。5.3金屬煙囪5.3.1適用條件當受布置得限制或煙氣量較小，煙氣溫度較低時，有些爐子用穿出廠房屋面或側(cè)墻的金屬煙囪排煙。5.3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計金屬煙囪用4~12mm厚的鋼板制作，當煙氣溫度高于350℃時要砌內(nèi)襯，一般350~500℃用紅磚襯砌全高的1/3；500~700℃全高用紅磚襯砌；700℃以上全高用耐火磚襯砌。襯磚厚度一般為半磚。本次設(shè)計中，采用12mm厚的鋼板制作煙囪，由于從余熱鍋爐出來的煙氣溫度較低，金屬煙囪為焊接結(jié)構(gòu)，沿高度方向按每2~3米為一段分成若干段。每段之間在筒內(nèi)焊一角鋼或鋼板圈用以托住這段內(nèi)的襯磚并留出膨脹縫。襯磚與筒身之間也要適當留出膨脹縫。金屬煙囪通常用拉條固定，拉條用圓鋼或鋼絲繩制作，上端與煙囪上的法蘭連接，下部與屋面或地面上的錨固件連接，每根拉條裝有松緊螺栓，以便使拉條張緊。煙囪不大且周圍有堅固的建筑物則可固定在建筑物上。5.4摻冷風系統(tǒng)5.4.1預(yù)熱器前摻冷為保護預(yù)熱器，在煙氣側(cè)配有摻冷風管道，在空氣側(cè)配有熱風放散系統(tǒng)。當爐子發(fā)生故障時，出爐煙氣溫度過高，例如出爐煙氣溫度為950℃，為了防止燒壞預(yù)熱器，需要摻入冷風，把溫度降至8505.4.2排煙機前摻冷排煙機其使用溫度為200℃，最高不得超過250℃，排送溫度超過當余熱鍋爐或煙道其他設(shè)備發(fā)生故障時，導(dǎo)致進入排煙機的煙氣溫度超過250℃，這時就需要摻入冷風，將溫度降至2505.4.3摻冷風機摻冷風機提供的最大風量要同時滿足預(yù)熱器前摻冷和排煙機前摻冷所需要的風量之和。根據(jù)計算出來的數(shù)據(jù)，選定型號。具體參數(shù)如下：摻冷風機的型號：Y5-68NO.5D摻冷風機的轉(zhuǎn)速：2900r/min摻冷風機的全壓：2256Pa摻冷風機的流量：5903m摻冷風機的內(nèi)效率：79.4%摻冷風機的內(nèi)功率：4.66kw電動機型號：Y132S2-2電動機功率：7.5kw5.5排煙機排煙系統(tǒng)中通過排煙機排煙，代替了煙囪的自然抽力作用排煙機輸送的介質(zhì)為煙氣，最高溫度不得超過250℃當輸送的煙氣溫度超過250℃時，需要摻入冷空氣，選定的排煙機具體參數(shù)如下：排煙機的型號：Y4-73NO.11D排煙機的轉(zhuǎn)速：1450r/min排煙機的全壓：2463Pa排煙機的流量：47427m排煙機的內(nèi)效率：83.2%排煙機的內(nèi)功率：38.67kw電動機型號：Y250M-4電動機功率：55kw第六章爐子供熱及燃燒系統(tǒng)6.1供熱及燃燒控制環(huán)形加熱爐使用發(fā)熱值為1200×4.18kj/Nm3的高焦爐混合煤氣為燃料。共分成3個供熱段，加熱段均采用側(cè)燒嘴進行加熱，均熱段均采用頂部平焰燒嘴進行加熱，另外在出料口處加設(shè)3臺頂部平焰燒嘴，以保持在出料延誤時出料口處坯料的溫度。所有燒嘴均選用成熟設(shè)計燒嘴。助燃空氣通過集中預(yù)熱器進行預(yù)熱，與其他預(yù)熱方式相比，集中預(yù)熱器具有設(shè)備簡單、可靠，運行穩(wěn)定和維修量小等優(yōu)點。為提高溫度控制精度，滿足較大的生產(chǎn)負荷變化和方便溫度制度調(diào)節(jié)的需要，建議爐子各區(qū)均采用脈沖控制方式。較傳統(tǒng)的燃料控制方式，脈沖燃燒控制方式具有以下優(yōu)點：（1）對燃氣品質(zhì)波動適應(yīng)較廣。（2）具有很高的供熱能力調(diào)節(jié)范圍，因而能滿足較大的生產(chǎn)負荷和爐子溫度制度調(diào)節(jié)的需要。（3）能獲得更高的溫度控制精度。（4）由于燒嘴總是在最佳負荷條件下工作，因而燒嘴總能維持最佳的火焰特性，也有利于延長燒嘴的使用壽命。（5）可以實現(xiàn)爐子虛擬分區(qū)，靈活地調(diào)整爐子的溫度工藝制度。6.2助燃空氣系統(tǒng)空氣管路系統(tǒng)包括：2套風機（1套備用）助燃空氣穩(wěn)壓系統(tǒng)從風機到預(yù)熱器的冷風管路助燃空氣預(yù)熱器從預(yù)熱器到燒嘴的各區(qū)段熱風管路（煤氣管路的分段，將考慮在自動控溫不能實現(xiàn)時可實現(xiàn)手操器控制）必要的補償器由耐火纖維和鍍鋅板材組成的熱風管隔熱結(jié)構(gòu)防爆孔手動熱風調(diào)節(jié)蝶閥其它管路支架6.3煤氣及氮氣管路系統(tǒng)煤氣及氮氣管路系統(tǒng)包括：煤氣接點穩(wěn)壓及控制站煤氣管道燒嘴前煤氣手動調(diào)節(jié)閥或氣動閥氮氣安全吹掃及放散系統(tǒng)（每段單獨放散后集中排放至廠房外）由于燃燒系統(tǒng)中的每一個燒嘴的空燃比在調(diào)試時都已被固定，要保證燃燒的可靠，最為關(guān)鍵的是保證空氣和煤氣總管壓力的穩(wěn)定。煤氣調(diào)壓站包括：煤氣手動切斷閥、煤氣自動穩(wěn)壓閥、過濾器、流量計、快速切斷閥和壓力開關(guān)等。對于脈沖控制，燒嘴前煤氣支管上配備了流量調(diào)節(jié)閥和氣動電磁閥，用于每臺燒嘴煤氣量的調(diào)節(jié)和燒嘴的開閉。煤氣管路的分段，將考慮在自動控溫不能實現(xiàn)時實現(xiàn)手操器控制。氮氣安全吹掃系統(tǒng)可實現(xiàn)在故障狀態(tài)下，煤氣管路的自動吹掃?？紤]到煤氣中含水量較大，在煤氣管線上，設(shè)有水封型集中排水設(shè)施，定期將酚水排出并送到工廠專門的處理廠進行處理。第二部分設(shè)計計算部分第七章環(huán)形加熱爐尺寸、燃料部分設(shè)計計算7.1燃料燃燒計算7.1.1燃料成分煤氣成份(濕)：CO=24.7%CO2=11.1%H2=7.2%CH4=2.5%CmHn=0.2%O2=0.1%N2=51.9%H2O=2.3%7.1.2空氣需要量和燃燒產(chǎn)物量及其成分的計算理論空氣需要量（7-1）式中，，，，，，為燃料中各成分的體積分數(shù)?？諝膺^剩系數(shù)取n=1.1實際空氣需要量（7-2）燃燒產(chǎn)物量（7-3）（7-4）式中，，，，為燃料中各成分的體積分數(shù)。（7-5）式中，，，，，為燃料中各成分的體積分數(shù)；為實際空氣需要量，m3/m3；為1m3干氣體所吸收的水蒸氣的重量，g/m3。（7-6）式中——燃料中氮氣的體積分數(shù)；——實際空氣需要量，m3/m3。（7-7）式中——空氣過剩系數(shù)，取n=1.1；——理論空氣需要量，m3/m3。所以燃燒產(chǎn)物成分（7-8）（7-9）（7-10）（7-11）7.1.3燃燒產(chǎn)物密度計算（7-12）式中，，，，為燃燒產(chǎn)物中各成分的體積分數(shù)，%。7.1.4理論燃燒溫度的計算空氣預(yù)熱溫度t1=400℃（7-13）式中——燃料低位發(fā)熱量，kj/m3，=1170×4.18kj/m3；——空氣的物理熱量，kj/m3；——燃燒產(chǎn)物量，m3/m3。燃燒產(chǎn)物中的空氣含量（7-14）式中——過剩空氣系數(shù)，n=1.1；——理論空氣需要量，m3/m3；——燃燒產(chǎn)物量，m3/m3。查《冶金加熱爐設(shè)計與實例》圖2-3，得到理論燃燒溫度=1650℃7.2鋼坯加熱時間的計算將環(huán)形加熱爐按爐長方向分為三個計算段，每段爐氣溫度取平均值并視作不變，進行分段計算加熱時間和爐長7.2.1預(yù)熱段計算入口爐氣溫度，出口爐氣溫度爐氣平均溫度爐膛的內(nèi)表面積：（7-15）式中——爐膛高度，m，設(shè)預(yù)熱段高度H=1.3m；——爐膛寬度，m，設(shè)爐膛寬度B=6.8m；——爐膛長度，m；——預(yù)熱段長度，m。氣層有效厚度：（7-16）式中——氣體的輻射有效系數(shù)，取=0.9；——充滿氣體的容器體積，m3；——容器的內(nèi)壁面積，m2；——預(yù)熱段長度，m。（7-17）式中——爐氣中CO2的分壓，Pa；——氣層有效厚度，m。（7-18）式中——爐氣中H2O的分壓，Pa；——氣層有效厚度，m。當時（7-19）所以該溫度時的爐氣黑度為:（7-20）式中——爐氣中CO2的黑度；——爐氣中H2O的黑度；——和水蒸氣分壓有關(guān)的校正系數(shù)，=1.08。砌體對鋼坯的角度系數(shù)（7-23）式中——鋼坯的受熱表面積，m2；——爐壁的內(nèi)表面積，m2。綜合輻射系數(shù)（7-24）式中——爐氣黑度；——鋼坯黑度；——砌體對鋼坯的角度系數(shù)。開始時給熱系數(shù)（7-25）=81.82x4.18[]式中-綜合輻射系數(shù)，;-爐氣平均溫度，;-鋼坯表面初始溫度，。結(jié)束時給熱系數(shù)（7-26）=159.78x4.18[]式中-綜合輻射系數(shù)，;-爐氣平均溫度，;-鋼坯表面終了溫度，平均值（7-27）導(dǎo)熱系數(shù)（7-28）式中-鋼坯在20時導(dǎo)熱系數(shù)，；-鋼坯在350時的導(dǎo)熱系數(shù)，；（7-29）式中-平均給熱系數(shù)，；S-鋼坯的透熱深度，m,為鋼坯的半徑S=0.038m;-平均導(dǎo)熱系數(shù)，；（7-30）式中-爐氣平均溫度，；-鋼坯表面終了溫度，；-鋼坯表面初始溫度，；-鋼坯的導(dǎo)溫系數(shù)，；-鋼坯的加熱時間，h;-平均給熱系數(shù)，；S-鋼坯的透熱深度，m,為鋼坯的半徑S=0.038m;-平均導(dǎo)熱系數(shù)，。查《鋼鐵廠工業(yè)爐設(shè)計參考資料》上冊由圖8-43或圖8-47，知，由圖8-44或圖8-49，知及時由此，中心溫度（7-31）式中平均導(dǎo)熱系數(shù)（7-32）（7-32）式中平均比熱（7-33）式中————導(dǎo)溫系數(shù)（7-34）式中加熱時間（7-35）式中7.2.2加熱段計算入口爐氣溫度，出口爐氣溫度爐氣平均溫度（7-36）爐膛的內(nèi)表面積：（7-37）式中——爐膛高度，m，設(shè)預(yù)熱段高度H=1.5m；——爐膛寬度，m，設(shè)爐膛寬度B=6.8m；——爐膛長度，m；——預(yù)熱段長度，m。氣層有效厚度：（7-38）式中——氣體的輻射有效系數(shù)，取=0.9；——充滿氣體的容器體積，m3；——容器的內(nèi)壁面積，m2；——預(yù)熱段長度，m。（7-39）式中——爐氣中CO2的分壓，Pa；——氣層有效厚度，m。（7-40）式中——爐氣中H2O的分壓，Pa；——氣層有效厚度，m。當時（7-41）所以該溫度時的爐氣黑度為:（7-41）式中——爐氣中CO2的黑度；——爐氣中H2O的黑度；——和水蒸氣分壓有關(guān)的校正系數(shù)，=1.08。砌體對鋼坯的角度系數(shù)（7-42）式中——鋼坯的受熱表面積，m2；——爐壁的內(nèi)表面積，m2。綜合輻射系數(shù)（7-43）式中——爐氣黑度；——鋼坯黑度；——砌體對鋼坯的角度系數(shù)。開始時給熱系數(shù)（7-44）=218.237x4.18[]式中-綜合輻射系數(shù)，;-爐氣平均溫度，;-鋼坯表面初始溫度，。結(jié)束時給熱系數(shù)（7-45）=389.421x4.18[]式中-綜合輻射系數(shù)，;-爐氣平均溫度，;-鋼坯表面終了溫度，平均值（7-46）導(dǎo)熱系數(shù)（7-47）式中-鋼坯在650時導(dǎo)熱系數(shù)，；-鋼坯在612時的導(dǎo)熱系數(shù)，；-鋼坯在1250時的導(dǎo)熱系數(shù)，；（7-48）式中-平均給熱系數(shù)，；S-鋼坯的透熱深度，m,為鋼坯的半徑S=0.038m;-平均導(dǎo)熱系數(shù)，；（7-49）式中-爐氣平均溫度，；-鋼坯表面終了溫度，；-鋼坯表面初始溫度，；-鋼坯的導(dǎo)溫系數(shù)，；-鋼坯的加熱時間，h;-平均給熱系數(shù)，；S-鋼坯的透熱深度，m,為鋼坯的半徑S=0.038m;-平均導(dǎo)熱系數(shù)，。查《鋼鐵廠工業(yè)爐設(shè)計參考資料》上冊由圖8-43或圖8-47，知，由圖8-44或圖8-49，知及時由此，中心溫度（7-50）式中平均導(dǎo)熱系數(shù)（7-51）式中平均比熱（7-52）式中————導(dǎo)溫系數(shù)（7-53）式中加熱時間（7-54）式中7.2.3均熱段計算入口爐氣溫度，出口爐氣溫度爐氣平均溫度（7-55）爐膛的內(nèi)表面積：（7-56）式中——爐膛高度，m，設(shè)預(yù)熱段高度H=1.3m；——爐膛寬度，m，設(shè)爐膛寬度B=6.8m；——爐膛長度，m；——預(yù)熱段長度，m。氣層有效厚度：（7-57）式中——氣體的輻射有效系數(shù)，取=0.9；——充滿氣體的容器體積，m3；——容器的內(nèi)壁面積，m2；——預(yù)熱段長度，m。（7-58）式中——爐氣中CO2的分壓，Pa；——氣層有效厚度，m。（7-59）式中——爐氣中H2O的分壓，Pa；——氣層有效厚度，m。當時（7-60）所以該溫度時的爐氣黑度為:（7-61）式中——爐氣中CO2的黑度；——爐氣中H2O的黑度；——和水蒸氣分壓有關(guān)的校正系數(shù)，=1.08。砌體對鋼坯的角度系數(shù)（7-62）式中——鋼坯的受熱表面積，m2；——爐壁的內(nèi)表面積，m2。綜合輻射系數(shù)（7-63）式中——爐氣黑度；——鋼坯黑度；——砌體對鋼坯的角度系數(shù)。開始時給熱系數(shù)（7-64）=381.73x4.18[]式中-綜合輻射系數(shù)，;-爐氣平均溫度，;-鋼坯表面初始溫度，。結(jié)束時給熱系數(shù)（7-65）=381.73x4.18[]式中-綜合輻射系數(shù)，;-爐氣平均溫度，;-鋼坯表面終了溫度，平均值（7-66）導(dǎo)熱系數(shù)（7-67）式中-鋼坯在1250時導(dǎo)熱系數(shù)，；-鋼坯在1231時的導(dǎo)熱系數(shù)，；（7-68）式中-平均給熱系數(shù)，；S-鋼坯的透熱深度，m,為鋼坯的半徑S=0.038m;-平均導(dǎo)熱系數(shù)，；（7-69）式中-爐氣平均溫度，；-鋼坯表面終了溫度，；-鋼坯表面初始溫度，；-鋼坯的導(dǎo)溫系數(shù)，；-鋼坯的加熱時間，h;-平均給熱系數(shù)，；S-鋼坯的透熱深度，m,為鋼坯的半徑S=0.038m;-平均導(dǎo)熱系數(shù)，。查《鋼鐵廠工業(yè)爐設(shè)計參考資料》上冊由圖8-43或圖8-47，知，由圖8-44或圖8-49，知及時由此，中心溫度（7-70）式中平均導(dǎo)熱系數(shù)（7-71）式中平均比熱（7-72）式中————導(dǎo)溫系數(shù)（7-73）式中加熱時間（7-74）式中總加熱時間（7-75）7.3爐子基本尺寸的確定7.3.1爐膛寬度的確定（7-76）式中——鋼坯長度，m。設(shè)計中實取爐寬為6.8m。7.3.2爐膛高度的確定（1）預(yù)熱段爐膛高度預(yù)熱段爐膛的有效高度（7-77）式中——系數(shù)，A=0.55；——爐膛寬度，m；——爐氣溫度，℃。預(yù)熱段爐膛的全高（7-78）式中——爐膛的有效高度，m；——鋼坯的厚度，m。設(shè)計中實取預(yù)熱段爐膛高度為1.4m（2）加熱段爐膛高度加熱段爐膛的有效高度（7-79）式中——系數(shù)，A=0.65；——爐膛寬度，m；——爐氣溫度，℃。加熱段爐膛的