畢業(yè)設(shè)計(jì)加熱爐設(shè)計(jì)唐山津西鋼鐵廠蓄熱式加熱爐設(shè)計(jì)

學(xué) 號(hào)： XXXXXXXXXXXX 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 GRADUATE DESIGN 設(shè)計(jì)題目：唐山津西鋼鐵廠 80t/h 蓄熱式加熱爐設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： XXX 專業(yè)班級(jí) ： XXX 學(xué) 院： 冶金與能源學(xué)院 指導(dǎo)教師： 2006 年 06 月 12 日 河北 XX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）目 錄 目 錄 摘 要 . 1 ABSTRACT. 2 引 言 . 3 1 初步設(shè)計(jì) . 4 1.1 加熱爐的初步設(shè)計(jì) . 4 1.1.1 技術(shù)條件和要求 . 4 1.2 燃料的選 擇 . 4 1.2.1 固體燃料 . 4 1.2.2 液體燃料 . 4 1.2.3 氣體燃料 . 5 1.3 爐型的選擇 . 5 1.3.1 爐子類型 . 5 1.3.2 鋼坯在爐內(nèi)的放置及加熱方式 . 6 1.3.3 鋼坯的裝爐、出 爐方式 . 6 1.4. 燃燒裝置的形式及其安放位置的確定 . 6 1.5 蓄熱裝置的形式及其安放位置的確定 . 7 1.6 爐子供風(fēng)及 排煙系統(tǒng)的選擇 . 8 1.6.1 鼓風(fēng)機(jī) . 8 1.6.2 排煙方式 . 8 1.6.3 換向系統(tǒng) . 9 1.7 汽化 冷卻系統(tǒng) . 9 1.8 爐子方案示意圖 . 10 2 技術(shù)設(shè)計(jì) . 11 2.1 燃料燃燒計(jì)算 . 11 2.1.1 燃燒計(jì)算的目的及內(nèi)容 . 11 2.1.2 燃燒計(jì)算 的已知條件 . 11 2.1.3 燃料燃燒計(jì)算步驟 . 12 河北 XX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）目 錄 2.2 爐膛熱交換 . 19 2.2.1 預(yù)確定爐膛主要尺寸 . 19 2.2.2 各段平均有效射線行程 . 20 2.2.3 爐氣 中 2CO 和 )(2 汽HO 分壓 . 21 2.2.4 預(yù)確定各段爐氣溫度 . 21 2.2.5 各段爐氣的黑度 . 21 2.2.6 各段爐墻和爐頂對(duì)鋼坯的輻射角度系數(shù) . 23 2.2.7 按爐氣溫度計(jì)算導(dǎo)來(lái)輻射系數(shù) C 的計(jì)算式： . 23 2.3 鋼坯加熱時(shí)間計(jì)算 . 24 2.3.1 均熱段鋼坯加熱有關(guān)參數(shù) . 24 2.3.2 加熱段鋼坯加熱有關(guān)參數(shù) . 26 2.3.3 預(yù)熱段鋼坯加熱有關(guān)參數(shù) . 27 2.4 爐膛基本尺寸的確定 . 28 2.4.1 爐子的基本尺寸 . 28 2.4.2 爐門數(shù)量和尺寸 . 30 2.4.3 爐子結(jié)構(gòu)及其操作參數(shù) . 31 2.5 燃料消 耗量計(jì)算 . 31 2.5.1 熱量收入 . 31 2.5.2 熱量支出 . 33 2.5.3 爐膛熱平衡與燃料消耗量 . 38 2.5.4 爐膛熱效率 . 38 2.6 燃燒裝置的布置 . 40 2.6.1 選擇依據(jù) . 40 2.8.2 燒嘴布置 . 40 2.7 砌體設(shè)計(jì) . 40 2.7.1 爐底的砌筑 . 41 2.7.2 爐墻的澆注 . 41 2.7.3 爐頂?shù)钠鲋?. 41 2.7.4 爐子砌體膨脹縫的留設(shè) . 41 2.7.5 耐火材料溫度計(jì)算 . 42 2.8 爐子的鋼結(jié)構(gòu) . 43 2.9 爐底水管布置及強(qiáng)度計(jì)算 . 44 河北 XX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）目 錄 2.9.1 爐底水管的規(guī)格 . 44 2.9.2 爐底水管強(qiáng)度計(jì)算 . 45 2.10 管道系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 53 2.10.1 設(shè) 計(jì)原則 . 53 2.10.2 管道膨脹補(bǔ)償裝置 . 53 2.10.3 流量的確定 . 54 2.10.4 空 (煤 )氣管道阻力計(jì)算及 鼓風(fēng)機(jī)選擇 . 54 結(jié) 論 . 64 翻 譯 . 65 致 謝 . 65 參考文獻(xiàn) . 66 河北 XX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要 1 摘 要 蓄熱式燃燒技術(shù)是上世紀(jì) 90 年代國(guó)際燃燒領(lǐng)域研究開(kāi)發(fā)并大力推廣應(yīng)用的一項(xiàng)全新高效節(jié)能環(huán)保燃燒技術(shù)。隨著加熱爐技術(shù)的發(fā)展和新型爐用材料的不斷問(wèn)世，加熱爐的加熱技術(shù)在近年來(lái)得到了飛速發(fā)展，其中尤為突出的是蓄熱式燃燒技術(shù)，備受國(guó)內(nèi)外加熱爐行業(yè)的關(guān)注 1。 蓄熱式加熱爐采用空氣煤氣雙預(yù)熱的蓄熱式技術(shù)。其空氣煤氣預(yù)熱溫度都達(dá)到 1000。從課程設(shè)計(jì)計(jì)算的加熱爐 的熱平衡可以知道，高溫?zé)煔庥酂釒ё叩臒崃空既剂蠣t供給總熱量的 30-50，因此如何利用好這部分熱量是加熱爐節(jié)能降耗的關(guān)鍵。而蓄熱式燃燒技術(shù)對(duì)高溫?zé)煔獾挠酂徇_(dá)到很高的回收率，其熱量回收率可達(dá)到 80。實(shí)現(xiàn)了高預(yù)熱溫度空氣、燃?xì)夂偷脱鯘舛龋?2% 5% O2）條件下的穩(wěn)定燃燒，具有大幅度降低煙氣中 xNO 排放量（ xNO 100ppm）及 CO2排放量減少 30%以上的雙重優(yōu)越性。 2 關(guān)鍵詞 : 蓄熱式加熱爐；熱 平衡；空氣煤氣雙預(yù)熱 河北 XX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要 2 ABSTRACT The combustion technology of accumulation of heat is brand-new combustion technologies of energy saving of environmental protection her in last century the international combustion field research development of 90 decade can combine popularize application vigorously. It is developed fast that as heat furnace and the development of furnace technology to use, the heating technology of material that comes out continuously and heat furnace has gotten in recent years. What stick out particularly is that the type combustion technology of accumulation of heat gets the solicitude of domestic and international heating furnace circle. The heating furnace adopts the heating furnace of accumulation of heat that empty gas pair preheats. Its air gas preheat temperature reach 1000 . From the hot balance of the heating stove of course design calculation, can know , the surplus tropics of high temperature of flue gas go to heat take fuel stove supply total heat 30-50%, therefore how to be heating stove energy saving using this part of heat fall consume key. In addition, the type combustion technical surplus heat of accumulation of heat for the flue gas of high temperature reaches very high recovery to lead, its heat recovery rate can reach 80%. Have realized preheat temperature air high , burn the steady combustion under air and the condition of low oxygen density ( 2% 5% O2 ). Have reduce the discharge capacity in flue gas ( 100 ppm ) substantially and the CO2 double superiority of discharge capacity that reduces 30% more. Keywords: heating furnace of accumulation of heat, heat balance, air and gas pair preheated 河北 XX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）引言 3 引 言 加熱爐是鋼材加工的重要設(shè)備，也是鋼鐵企業(yè)的主要能耗設(shè)備。自 1973 年石油危機(jī)以來(lái)，燃料費(fèi)用猛增。隨著工業(yè)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈和環(huán)保要求越來(lái)越高，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，如何降低燃料消耗和減少環(huán)境污染已經(jīng)引起普遍重視，鋼鐵工業(yè)更是如此。 多年來(lái)，加熱爐技術(shù)人員一直在改進(jìn)爐體結(jié)構(gòu)、燃燒器、回收煙氣余熱、優(yōu)化加熱工藝、控制和管理及采用新型保溫材料等方面尋求各種節(jié)能措施，以提高爐子的熱效率。 從加熱爐的熱平衡可以知道，高溫?zé)煔庥酂釒ё叩臒崃空几鞣N燃料爐供給總熱量的 30-50%，因此如何利用好 這部分熱量是工業(yè)爐節(jié)能降耗的關(guān)鍵。 高效蓄熱式燃燒系統(tǒng)是 90 年代以來(lái)，在發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始普遍推廣應(yīng)用的一種全新型燃燒技術(shù)。它具有高效煙氣余熱回收和高溫預(yù)熱空氣以及低 N0x排放多種優(yōu)越性，主要用于冶金、化工、電力、機(jī)械、建材等工業(yè)部門中的各種工業(yè)燃料爐，并已呈現(xiàn)出迅猛發(fā)展的勢(shì)頭。 3 在查閱相關(guān)文獻(xiàn)設(shè)計(jì)資料的基礎(chǔ)上，綜合考慮本設(shè)計(jì)采用高效蓄熱式燃燒技術(shù)，將助燃空氣煤氣雙預(yù)熱到 1000，并采用全架空爐底、不連續(xù)滑軌、汽化冷卻等較先進(jìn)的技術(shù)。 河北 XX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 4 1 初步設(shè)計(jì) 1.1 加熱爐的初步設(shè)計(jì) 1.1.1 技術(shù)條件和要求 該加熱爐為新建爐子，因此要充分保證技術(shù)的可靠性，成熟性，并盡可能降低投資費(fèi)用。 1. 加熱爐型式：推鋼式加熱爐 2. 加熱坯料： 180 180 3300 3. 加熱鋼種：普碳鋼 （含碳量 0.2） 4. 加熱能力： 80 ht/ 5. 燃料名稱：高爐煤氣 6. 燃料熱值： 2831.75 3/mkJ 7. 爐底水管冷卻方式：汽化冷卻 8. 加熱爐進(jìn)出料方式：端進(jìn)端出 1.2 燃料的選 擇 大多數(shù)加熱爐中，一般都采用燃料作為能源。能源又有固體燃料、液體燃料、和氣體燃料之分。以下 是各種燃料的優(yōu)缺點(diǎn)： 1.2.1 固體燃料 固體燃料雖價(jià)格低廉，但是存在一系列缺點(diǎn)，如：能源的利用及熱量的利用效率不高、運(yùn)輸量大、燃燒過(guò)程不易調(diào)節(jié)、不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、加熱質(zhì)量較差爐型結(jié)構(gòu)受燃燒條件限制較大、勞動(dòng)強(qiáng)大、環(huán)境易受污染等。 如果將固體燃料制成粉煤進(jìn)行燃燒，可使燃燒效率及燃燒溫度大為提高，并為劣質(zhì)煤在較高溫度加熱爐上的應(yīng)用開(kāi)辟了前景。然而制造粉煤需要一套昂貴而且構(gòu)造較復(fù)雜的專門設(shè)備，并且總體上對(duì)環(huán)境的污染較為嚴(yán)重。 1.2.2 液體燃料 液體燃料主要是重油和渣油。使用液體燃料，（ 1）燃燒 時(shí)溫度波動(dòng)小。爐溫高，調(diào)節(jié)范圍大，有條件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制（ 2）儲(chǔ)存運(yùn)輸方便，灰分少，損耗小；（ 3）燃燒裝置可以安裝在爐子的各個(gè)部位，易于實(shí)現(xiàn)不同工藝的要求。缺點(diǎn)是：河北 XX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 5 霧化動(dòng)力消耗大，噪音大，價(jià)格較貴，且調(diào)節(jié)、控制系統(tǒng)較復(fù)雜，設(shè)備維護(hù)工作量較大。尤其是油中硫、釩及其氧化物對(duì)金屬具有較強(qiáng)的腐蝕性。 1.2.3 氣體燃料 氣體燃料是最理想的加熱爐燃料，在加熱爐燃燒工藝中顯示出來(lái)的優(yōu)越性是固體燃料和液體燃料所不能比擬的。它除了具有液體燃料的主要優(yōu)點(diǎn)外，還有以下優(yōu)點(diǎn)： (1) 過(guò)剩空氣系數(shù)低，燃燒完全，容積熱負(fù)荷高，燃燒 過(guò)程容易調(diào)節(jié)，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 (2) 對(duì)工藝的適應(yīng)性好，可滿足不同溫度要求和火焰長(zhǎng)度的要求。 (3) 煤氣可預(yù)熱，有利于提高爐溫，燃燒后無(wú)黑煙，無(wú)積灰，環(huán)境干凈，設(shè)備簡(jiǎn)單；但也有缺點(diǎn)： (1) 長(zhǎng)距離輸送和貯存困難，適用范圍受限制，煤氣供應(yīng)有賴于氣源情況。 (2) 有些煤氣成分波動(dòng)大較大，一般在同樣預(yù)熱空氣的條件下，熱效率比油低。 (3) 按一定比例與空氣混合后有爆炸的危險(xiǎn)。 因此，綜合考慮采用唐山津西鐵廠自產(chǎn)的高爐煤氣。其具體成分如下：（ %） CO 2CO 2H 4CH 2N 20 20 1.6 0.48 57.92 1.3 爐型的選擇 當(dāng)燃料種類一定后，爐型的選擇應(yīng)綜合考慮加熱爐的類型、鋼坯在爐內(nèi)的受熱和放置情況以及裝出料方式等因素。爐型的選擇將直接關(guān)系到整個(gè)車間設(shè)計(jì)及生產(chǎn)線的安排。 1.3.1 爐子類型 本次加熱爐要求晝夜連續(xù)生產(chǎn)，并且加熱品種單一、產(chǎn)量較大，而料坯又適合推鋼，因此采用推鋼式連續(xù)加熱爐，推鋼式加熱爐是軋鋼車間歷史較長(zhǎng)使用最廣一種爐型，和其他爐型相比，它產(chǎn)量較高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資省，建造快，維修也較方便。在采用空氣和煤氣雙預(yù)熱燃燒方式后，整個(gè)加熱爐的燃燒為加熱爐兩側(cè)的換向燃燒，爐內(nèi)氣流流動(dòng)方向?yàn)闄M向流動(dòng)，沒(méi)有沿縱向的氣流流動(dòng)。在這種情況下，加熱爐采用簡(jiǎn)單的平頂、平底爐型，并不再設(shè)置中間隔墻。加熱爐的所以煙氣都經(jīng)由爐墻壁上的蓄熱燒嘴排出，加熱爐不設(shè)另外的煙道，也不設(shè)置冷卻煙氣、加熱鋼坯 的預(yù)熱段。 河北 XX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 6 1.3.2 鋼坯在爐內(nèi)的放置及加熱方式 在確定爐子類型之后，進(jìn)一步確定鋼坯在加熱爐內(nèi)的放置方式和加熱方式。由于采用推鋼式加熱爐，爐底為架空爐底，鋼坯采用雙排布置。因此鋼坯為雙面加熱 。 1.3.3 鋼坯的裝爐、出爐方式 連續(xù)加熱爐的鋼坯大多從爐尾端部進(jìn)入，而鋼坯的出爐方式有側(cè)出料和端出料兩種方式。端出料加熱爐雖然吸風(fēng)或冒火較嚴(yán)重，但在車間布置上占有較大又可以沿軋制輥道布置數(shù)座加熱爐。側(cè)出料時(shí)需要專門的出料裝置，且只能在輥道端點(diǎn)布置一座加熱爐，但爐門位于零壓線以上，從加熱爐熱工角度看，性能優(yōu)于端出料。合金鋼及高速線材加熱最好采用側(cè)出料，以減少因爐門吸冷風(fēng)而造成的氧化。 唐山津西鐵廠為適應(yīng)以后的爐子及車間布置，其裝、出爐方式采用端進(jìn)端出料方式。 1.4. 燃燒裝置的形式及其安放位置的確定 燃料燃燒裝置的基本作用是組織燃料在爐內(nèi)的燃燒過(guò)程，達(dá)到完全燃燒，并形成良好的氣體力學(xué)條件，從而保證料坯在爐內(nèi)的良好加熱。燃料的燃燒方式及燃燒裝置的形式，一方面取決于燃料的種類、性質(zhì)及工藝要求，另一方面又很大程度上決定著爐型的結(jié)構(gòu)。燃燒裝置是任何以燃料燃燒為熱源的加熱爐必不可少的裝置。 選擇燃燒方法以及相應(yīng)的選用燃 燒裝置時(shí)，主要考慮的影響因素有：燃料種類、燃料發(fā)熱量、加熱爐的熱工制度、加熱爐構(gòu)造和熱負(fù)荷、空氣煤氣預(yù)熱溫度及其壓力條件等。加熱爐裝置一般有如下要求： 1. 在加熱爐所需要的熱負(fù)荷條件下，在盡可能小的空氣消耗系數(shù)下保證燃料的完全燃燒。 2. 能根據(jù)爐溫制度的變化的要求，在規(guī)定的供熱能力變化范圍內(nèi)，保證穩(wěn)定的燃燒過(guò)程。 3. 按照爐型和加熱工藝的要求，保證火焰有一定的外形尺寸以及必要的氣體力學(xué)條件。 4. 注意改善勞動(dòng)條件，保證安全生產(chǎn)，便于操作和管理。 河北 XX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 7 本設(shè)計(jì)采用外置分立蓄熱式燒嘴，爐子每側(cè)外部安裝 多個(gè)空氣、煤氣蓄熱式燒嘴，每個(gè)蓄熱器里裝有蜂窩狀蓄熱體，在通過(guò)煙氣的半個(gè)周期內(nèi)蓄熱體蓄熱，經(jīng)過(guò)換向后，被預(yù)熱介質(zhì)流經(jīng)蓄熱體時(shí)，被蓄熱體釋放的熱量預(yù)熱到 1000的高溫，每個(gè)空氣蓄熱器與煤氣蓄熱器相鄰不知，一個(gè)空氣噴口和一個(gè)煤氣噴口組成一個(gè)燒嘴。燒嘴噴出口就成了各自蓄熱器的煙氣進(jìn)口。這種蓄熱式燃燒器有如下突出特點(diǎn)： 其結(jié)構(gòu)類似一般燒嘴，能直接安裝在爐子側(cè)墻上，并保持原爐墻厚度，而不像內(nèi)置式蓄熱爐那樣將爐墻加厚至一米多。 煤氣蓄熱體和空氣蓄熱體在爐外分開(kāi)布置，但空氣與煤氣通道截然分開(kāi)，完全避免了煤氣與空氣互串的 危險(xiǎn)。 蓄熱器中的蓄熱體采用陶瓷蜂窩體，它具有比表面積大、耐高溫、耐急冷耐熱性好、導(dǎo)熱性能好、更換容易等優(yōu)點(diǎn)；此外燃燒器采用合理結(jié)構(gòu)，使得蜂窩體的裝入與卸出都很方便。 每個(gè)燃燒器前的煤氣和空氣連接管上都按有手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，從而使得各個(gè)燃燒器、特別是上部與下部燃燒器的能力能夠按需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。維修方便 ，在不影響爐子正常生產(chǎn)的情況下可以更換蓄熱體。 1.5 蓄熱裝置的形式及其安放位置的確定 在排煙口和煙囪之間的煙道上設(shè)置換熱裝置主要用來(lái)預(yù)熱空氣和煤氣。其目的有二：其一，在使用發(fā)熱量較低的燃料時(shí)有利于燃燒，有利于提 高爐溫；其二，在使用發(fā)熱量較高的燃料時(shí)，則以節(jié)能降耗為主，提高燃燒效率，節(jié)約燃料。 根據(jù)工作原理，空氣、煤氣換熱裝置可分為蓄熱式和換熱式兩類。換熱式按所使用的材質(zhì)的不同，又可分為金屬換熱器和陶瓷換熱器。 金屬換熱器由低碳鋼、滲鋁鋼、生鐵、耐熱鋼等材料制成。當(dāng)煙氣溫度高于1000時(shí)，可選用輻射式金屬換熱器。當(dāng)煙氣溫度低于 1000時(shí)，可選用對(duì)流式金屬換熱器。確定換熱器的形式應(yīng)根據(jù)煙氣溫度、換熱器材質(zhì)、熱工參數(shù)和經(jīng)濟(jì)上的合理性綜合考慮。 陶瓷換熱器主要由耐火粘土和碳化硅等耐火材料制成的元件組成。因此，它可承受 遠(yuǎn)比金屬換熱器更高的煙氣溫度，而且在如此高溫下也能保證較長(zhǎng)的壽命。 采用蓄熱室能使被預(yù)熱的介質(zhì)預(yù)熱溫度達(dá) 1000以上，一般預(yù)熱后介質(zhì)直接進(jìn)入爐內(nèi)，沿程溫降較小。蓄熱室設(shè)置在爐墻兩側(cè)。蓄熱體的種類由三類：陶河北 XX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 8 瓷小球、陶瓷拉西環(huán)和陶瓷蜂窩體蓄熱體。其主要優(yōu)缺點(diǎn)： 陶瓷小球蓄熱體表面積較蜂窩體表面積小、阻力大、單位體積傳熱能力小在前些年有所使用。隨著我國(guó)耐材工藝的提高逐漸被蜂窩體蓄熱體所代替。 蜂窩體蓄熱體具有表面積大、阻力低、體積小等優(yōu)點(diǎn)因此本次設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)比較選用蜂窩體蓄熱體。其換向時(shí)間根據(jù)蓄熱體裝設(shè)量的多少而控 制在約 20s 內(nèi)。 1.6 爐子供風(fēng)及排煙系統(tǒng)的選擇 1.6.1 鼓風(fēng)機(jī) 鼓風(fēng)機(jī)有兩類，一是定容風(fēng)機(jī)，另一類是定壓風(fēng)機(jī)。 定容風(fēng)機(jī)也稱容積式風(fēng)機(jī)，它在不同工況下的鼓風(fēng)量變化不大，而風(fēng)壓隨外界阻力的改變而改變。這類鼓風(fēng)機(jī)適于阻力可能變動(dòng)而風(fēng)量變化不大的爐子如沖天爐、高爐等，而加熱爐上很少使用。 定壓風(fēng)機(jī)與定容風(fēng)機(jī)相反，它在不同工況下的風(fēng)壓變化不大，而風(fēng)量隨外界阻力變化而有很大變化。離心式風(fēng)機(jī)和軸流式風(fēng)機(jī)都屬于這一類。加熱爐上供燃燒用的一般都選用離心式風(fēng)機(jī)，供通風(fēng)的都采用軸流式風(fēng)機(jī)。 1.6.2 排煙方式 加熱爐的排煙方式分為自然排煙和機(jī)械排煙。前者指煙囪排煙、直接排放和依靠自然抽力的排煙罩等；后者指排煙機(jī)排煙和引射排煙等。 1. 自然排煙 在自然排煙方式中，煙囪自然排煙是加熱爐采用的一種主要排煙方式。煙囪分為磚煙囪、鋼筋混凝土煙囪、金屬煙囪三種。目前設(shè)在車間外面的煙囪，低于60 米的大都用磚煙囪，高于 60 米的大都用鋼筋混凝土煙囪。設(shè)在車間里的大都采用金屬煙囪。 設(shè)置在連續(xù)式加熱爐爐尾的排煙罩，也大都采用自然排煙方式，排煙管可就近引出廠房外，也可根據(jù)具體情況引入爐子的排煙系統(tǒng)或另用機(jī)械排煙。 2. 機(jī)械排煙 當(dāng)爐子排煙系統(tǒng)阻力較大不便于自然排煙或由其他特殊要求時(shí)，可采用機(jī)械排煙方式。機(jī)械排煙分為直接式和間接式兩種。 直接排煙采用排煙機(jī)。一般排煙機(jī)使用溫度為 200，最高不超過(guò) 250。排煙溫度超過(guò) 250時(shí)，可將煙氣預(yù)先摻冷風(fēng)降溫后再進(jìn)入排煙機(jī)。 河北 XX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 9 間接排煙采用噴射器，通常噴射器用的噴射介質(zhì)為蒸汽或鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)。采用噴射器排煙可以不受煙氣溫度和煙氣含塵量的限制，但動(dòng)力消耗比排煙機(jī)增加1.5 2 倍。 本次設(shè)計(jì)的加熱爐為蓄熱式加熱爐，排煙溫度可以降低到 200以下，根據(jù)系統(tǒng)需要采用排煙機(jī)排煙的方式。 1.6.3 換 向系統(tǒng) 采用分側(cè)分段換向系統(tǒng)，在加熱爐每側(cè)每段使用兩座兩位三通換向閥分別對(duì)空氣、煤氣系統(tǒng)進(jìn)行換向。解決了雙側(cè)集中換向存在的換向時(shí)爐內(nèi)熄火時(shí)間長(zhǎng)、雙蓄熱方式下煤氣浪費(fèi)大、爐子兩側(cè)工作狀態(tài)不平衡等問(wèn)題，另外，采用二位三通閥換向方式，爐子兩側(cè)的閥與管道對(duì)稱，消除了爐子兩側(cè)熱狀態(tài)不均的問(wèn)題。 分側(cè)二位三通閥換向的優(yōu)點(diǎn)： 減少了換向過(guò)程中的煤氣損耗； 加快了換向過(guò)程，增加了系統(tǒng)的安全性； 縮短了換向閥到燒嘴之間的管道長(zhǎng)度和體積； 保證了加熱爐兩側(cè)工作狀態(tài)的平衡； 分擔(dān)了設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)，更利于安全生產(chǎn)。 爐側(cè)和端墻采用立柱支撐。側(cè)墻采用 2320 等柱距，立柱采用組合槽鋼結(jié)構(gòu)。 爐頂采用圈梁上加吊爐頂橫梁組成的箱式結(jié)構(gòu)。爐頂圈梁和吊爐頂橫梁分別采用組合槽鋼和工字型鋼，有用以吊掛爐頂錨固磚的小型工字鋼、鋼管構(gòu)成的吊掛機(jī)構(gòu)件，用以吊掛爐頂?shù)腻^固磚。爐頂?shù)牟僮?、檢修平臺(tái)、上部管道、換向閥，以及儀表用的走臺(tái)均由爐子上部鋼結(jié)構(gòu)支撐。 1.7 汽化 冷卻系統(tǒng) 對(duì)爐子的某些金屬部件進(jìn)行冷卻目的一是提高其強(qiáng)度和使用壽命，如水梁、縱水管等；二是為了改善勞動(dòng)條件，如：水冷爐門框等。 冷卻方式有兩種：汽化冷卻和水冷卻。汽化冷卻與 水冷卻相比有如下優(yōu)點(diǎn)： 1. 汽化冷卻冷卻效果好，可節(jié)約冷卻系統(tǒng)用水； 2. 可以將冷卻部件產(chǎn)生的熱損失大部分轉(zhuǎn)化成蒸汽來(lái)加以利用； 3. 汽化冷卻采用軟化水，所以管道不易有沉淀和結(jié)垢，使?fàn)t內(nèi)金屬構(gòu)件的壽命比水冷時(shí)提高很多。 河北 XX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 10 盡管汽化冷卻有以上優(yōu)點(diǎn)，但存在汽化冷卻投資高，對(duì)水質(zhì)要求較高，產(chǎn)生的蒸汽量不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。 由于爐子產(chǎn)量較高達(dá)到 80 ht ，綜合考慮采用汽化冷卻。 汽化冷卻用水參數(shù)： 1. 循環(huán)水要求 水 壓： 0.3MPa； 入水溫度： 32； 排水溫度： 50 2. 汽化冷卻用軟水要求 水 壓： 1.5MPa； 水 質(zhì)： 硬度 0.04mg/L； 硬 度： 0.04mg/L 1.8 爐子方案示意圖 爐子方案示意圖見(jiàn)圖 1 1.齒條式推鋼機(jī) 2.加熱爐爐體 3.空氣蓄熱燒嘴 4.煤氣蓄熱燒嘴 5.空氣換向閥 6.煤氣換向閥 7.煤氣支管 圖 1 分段分側(cè)空煤氣雙蓄熱式燒嘴加熱爐示意圖 圖 1 分段分側(cè)空煤氣雙蓄熱式燒嘴加熱爐示意圖 河北 XX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 11 2 技術(shù)設(shè)計(jì) 2.1 燃料燃燒計(jì)算 2.1.1 燃燒計(jì)算的目的及內(nèi)容 燃燒計(jì)算包括如下內(nèi)容： 燃料的低位發(fā)熱量（ dQ ）； 單位燃料完全燃燒失的空氣需要量 ( nL )； 單位燃料完全燃燒時(shí)的燃燒產(chǎn)物量（ nV ）； 燃燒產(chǎn)物的成分及其密度（ ）； 理論燃燒溫度（ Lt ） 燃燒計(jì)算的目的是為加熱爐設(shè)計(jì)提供必要的參數(shù)。 計(jì)算空氣需要量的目的在于合理有效地控制燃燒過(guò)程，合理地選擇燃燒設(shè)備及鼓風(fēng)機(jī)和供風(fēng)管道系統(tǒng)、設(shè)計(jì)燃燒裝置提供必要的依據(jù)。燃燒產(chǎn)物生成量及其密度的計(jì)算是設(shè)計(jì)煙道、煙囪系統(tǒng)，選用引風(fēng)機(jī)等必不可少的依據(jù)。 由燃燒產(chǎn)物成分的計(jì)算可以進(jìn)行爐氣黑度的計(jì)算，進(jìn)而可做傳熱計(jì)算。 理論燃燒溫度是計(jì)算爐溫的重要原始數(shù)據(jù)之一。在爐子的熱量總消耗已知的情況下，根據(jù)燃料的發(fā)熱量即可求出總的燃料消耗量。 2.1.2 燃燒計(jì)算 的已知條件 燃燒計(jì)算中必需的已知條件如下： 1. 燃料的種類及成分： 燃料種類：高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣 高爐煤氣成 分：（ ） CO 2CO 2H 4CH 2N 20 20 1.6 0.48 57.92 轉(zhuǎn)爐煤氣成分：（） CO 2CO 2H 4CH 2N 55 6 1.8 0 37.2 2. 燃燒方法及空氣消耗系數(shù) n 由于采用蓄熱式燒嘴，空氣消耗系數(shù)取 n 1.05 3. 空氣、燃料的預(yù)熱溫度。 河北 XX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 12 采用雙預(yù)熱空氣煤氣都預(yù)熱到 1000。 2.1.3 燃料燃燒計(jì)算步驟 1. 換算燃料成分 對(duì)于固體、液體燃料，應(yīng)先將已知的燃料成分（干燥成分、可燃成分等）換算成應(yīng)用成分，才能繼續(xù)進(jìn)行以后的一系列計(jì)算、 應(yīng)用成分（）干成分（） 100100 yW應(yīng)用成分（） 可燃成分（） 100100 yy WA 式中： yW 為應(yīng)用基水分的重量百分?jǐn)?shù)； yA 為應(yīng)用基灰分的重量百分?jǐn)?shù)。 當(dāng)氣體以干成分給出時(shí)，也應(yīng)將其換算成濕成分。 將氣體燃料的干成分換算為濕成分的換算系數(shù) k 為： k 100100 2sOH而 1 0 00 0 1 2 4.010 0 1 2 4.0222 干干OHOHsggOHsOH2 100m3濕煤氣中水蒸氣的體積； m3 干 OHg2 相應(yīng)溫度下 1 m3 干氣體中所包含的水蒸氣的重量， 3mg ，具體數(shù)值可由附表查的。 由此可得高爐煤氣的濕成分： gs COkCO 22 gs COkCO 1 0 00 0 1 2 4.01 0 0 1 2 4.0222 干干OHOHsggOH 總計(jì) 100 河北 XX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 13 由手冊(cè)可查的 20時(shí)每立方米煤氣所包含的水蒸氣量： 干 OHg2 18.98 3mg 則 10000124.0100124.0222 干干OHOHsggOH 10 098.1800 124.01 98.1800 124.0 2.30 k 100100 2 sOH 100 30.2100 0.977 高爐煤氣的濕成分為： gs COkCO 22 0.977 20 19.54 gs COkCO 0.977 20 19.54 gs HkH 22 0.977 1.6 1.56 gs CHkCH 44 0.977 0.48 0.47 gs NkN 22 0.977 57.92 56.59 sOH2 2.30 總計(jì) 100 河北 XX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 14 轉(zhuǎn)爐煤氣的濕成分為： gs COkCO 22 0.977 6 5.86 gs COkCO 0.977 55 53.74 gs HkH 22 0.977 1.8 1.76 gs NkN 22 0.977 37.2 36.34 sOH2 2.30 總計(jì) 100 2. 燃料低發(fā)熱值的計(jì)算。 高爐煤氣的低發(fā)熱值可根據(jù)其化學(xué)成分計(jì)算： sdwQ 127.7 sCO 107.6 sH2 358.8 sCH4 127.7 19.54 107.6 1.56 358.8 0.47 2831.75 3/mkJ 轉(zhuǎn)爐煤氣的低發(fā)熱值根據(jù)其化學(xué)成分計(jì)算： sdwQ2 127.7 sCO 107.6 sH2 127.7 53.74 107.6 1.76 7051.2 3/mkJ 3 空氣消耗系數(shù)的確定。 燃燒計(jì)算中應(yīng)合理地選取空氣過(guò)剩系數(shù) n 。空氣消耗系數(shù)的選取與燃料的種類、燃燒方法以及燃燒裝置的形式有關(guān)，參考如下： 河北 XX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 15 固體燃料： n 1.20 1.50 氣體燃料：無(wú)焰燒嘴 n 1.02 1.05；有焰燒嘴 n 1.10 1.20 液體燃料：低壓燒嘴 n 1.10 1.15；高壓燒嘴 n 1.20 1.25 蓄熱式燒嘴屬有焰燒嘴，取 n 1.11 4 單位燃料完全燃燒時(shí)空氣需要量與燃燒產(chǎn)物量。 高爐煤氣的空氣需要量及燃燒產(chǎn)物量 理論空氣需要量 ( 0L ): gL0 0.0476 (0.5 gH2 0.5 gCO 2 gCH4 - gO2 ) 0.0476 (0.5 1.6 0.5 20 2 0.48-0) 0.560 33/mm sL0 gL0 (1 0.00124 干HOg ) 0.5