《优秀毕业论文（设计）：双室节能熔铝炉炉门机构设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《优秀毕业论文（设计）：双室节能熔铝炉炉门机构设计（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、双室节能熔铝炉炉门机构设计- 1 -1 前言1.1 我国工业炉的现状众所周知，工业炉作为工业加热过程中重要的工艺装备，在我国的国民经济建设和发展中起着十分重要的作用。近 20 年来，我国从国外引进了不少先进的工业设备，其中包括真空炉 100 多台，可控气氛热处理机 500 多台套。通过采用进口先进的仪器、仪表和关键性的炉用元器件，使我国工业炉的生产制造水平有了明显的提高。我国自行研制的新型可控渗氮炉、高压气淬炉、预抽真空光亮退火炉、大型铝材热处理生产线、大型连续式气体渗氮炉等，其主要技术性能都已接近国外同类产品水平，由于价格便宜，替代了进口，为国家节省了外汇，同时还有部分上水平的电炉产品出口。
2、无论工业炉的品种、数量、还是质量，我国工业炉行业的面貌今非昔比，日新月异。从工业炉的产量和拥有量来看，在世界上我国堪称“工业炉大国” 1。传统室式燃气锻造加热炉炉门口装置采用耐热铸铁铸造而成，因高温易变形、开裂，严重影响锻造加热炉的正常使用寿命。因此需要设计一种结构简单、容易制造、安装方便的炉门装置。与传统铸铁炉口装置相比，新炉门应具有无断裂，使用寿命长；炉子砌体耐冲撞；同时可以回收余热，达到节能效果。炉门由炉门、炉门导板、炉门压紧结构等部分组成。起到密封炉口、防止炉内热量散失和大量冷空气被吸入炉内的作用。设计炉门装置的基本要求是：关闭严密、结构强度高，变形小、热量散失少和使用寿命长。现有的中
3、小型室式锻造加热炉的炉门和炉门导板多采用耐热铸铁铸造而成，内敷设耐火衬层，属非水冷结构。钢结构焊接水冷炉口装置整体采用 14mm 厚 Q235 钢板焊接而成，工作时，由于水封腔内通入冷却水，利用水循环带走炉口的大量热能，使加热炉炉口在高温环境时形成一个冷氛围，以此来保证炉口在高温下不变形，炉门和炉门导板、砌体间不留缝隙，使之能承受装取料时的机械冲撞，达到保护砌体及延长加热炉使用寿命的目的 2。1.2 工业炉的节能问题自 20 世纪中、后期开始，世界经济进入了高速发展的新时期，导致能源的需求量和消耗，从而产生了诸如人类实现持久生存和发展的“可持续发展”的问题，这是人类社会发展观念的一个根本性转变
4、。双室节能熔铝炉炉门机构设计- 2 -我国的能源资源丰富，地质贮存量居世界第 3 位，但能源的占有量却只有世界平均水平的确 1/2，美国的 1/10。在我国的能源资源构成中，煤与石油、天然气的比例是 10：1，而世界上是 1：4，相差多么悬殊。若与发达国家相比较，产品单耗很高，差距很大。当今，日本、美国、德国的能源利用率分别高达 57%、50%和40%，而我国只有 32%不到。虽然我国的节能工作取得很大的成绩，然而由于工业技术水平比较落后，企业管理水平不高，我国单位国民生产总值的能耗甚至比印度还高出 1 倍多 3。在市场经济社会里，能耗的高低直接反映在产品的成本和价格上，直接影响企业产品营销的
5、竞争力，甚至影响企业的生存和发展。尤其近代国际、国内竞争日趋激烈，能源问题日趋严重，降低产品单耗，节约能源受到人们的关注。对大多数工业炉企业来讲，节能降耗，降低生产成本，提高产品质量，已成为企业进步和技术创新的工作重点。 目前我国还有不少企业由于各方面的原因，仍然在利用落后的工艺技术，使用着陈旧的设备进行生产，如大量的直燃式煤窑、老式的油窑及电窑等。这不仅造成企业本身的能源费用支出加大，产品质量得不到保证，而且对整个社会也造成资源的浪费和环境的污染 4。英国工业与能源部对钢铁、有色金属、建材、化工等工业部门所作的调查估计，采用高效隔热保温材料，每年可降低能耗（915）1012KJ。目前我国有
6、10 多万台各种工业炉窑，它的能耗约占全国年总能耗的 25%。如果采用先进的隔热保温材料，那么必将节约大量能源。业已表明，节能降耗所取得的直接经济效益， 不亚于常规能源的开发和利用。因此，锲而不舍地解决国家现可持续发展战略和能源政策的重要组成功部分。随着我国经济的快速发展，对能源的需求量也是越来越大，然而由于对能源的利用的利用率不高，导致环境的破坏，由此可见，经济的发展与资源环境的矛盾日趋尖锐。工业化进程的不断加快，就会导致环境的进一步恶化。而石油化工行业能能耗大户，同时对能源的利用效果又很低下，因此控制好炼油行业的能耗对经济、能源和环境都有着极大的好处。 炉在我国经济的发展中消耗掉大量的能源
7、，据统计，工业炉消耗是一次性能源占到全国消耗的 20。而且，大多数炉都是燃煤为主。虽然近二十年来工业炉的技双室节能熔铝炉炉门机构设计- 3 -术有了较快的发展，但是，总的来说，对能源的利用总体水平不高，仅相当于发达国家六七十年代的水平，热效率平均不到 30，而国际上的热效率平均值为 50以上。由此可见，我国在工业炉的热效率方面仍然有相当大的潜力。我国工业炉量大、面广、种类繁多，并大多以火焰炉为主，按火焰炉所利用的燃料种类不同分为：燃煤工业炉、燃气工业炉和燃油工业炉。1.2.1 几种工业炉的优缺点： 1.2.1.1燃煤工业炉 目前，我国中小企业大多采用直接燃煤方式为工业炉提供热源。按煤的燃烧方式
8、不同可分为：层煤燃烧式工业炉、粉煤燃烧式工业炉及水煤浆燃烧式工业炉。 层煤燃烧是我国大多数燃煤工业炉所采用的一种燃煤方式，包括原始的手烧煤以及下饲燃煤机、往复炉排、链条炉排等各种机械燃煤方式。 粉煤燃烧的过程是在燃烧前将煤粉碎研磨至微粉级，并与空气混合，再将粉煤与空气的混合物经粉煤燃烧器喷入燃烧室燃烧。同样它也收到很大的制约，例如：为了减小煤粉的细度因此操作费用高，粉尘覆盖在工件表面而影响工件的加热和使用，易造成大气污染等问题。 近几年开发应用的水煤浆燃煤技术，经过实际应用，也存在着雾化燃烧不易控制，排烟黑度及粉尘含量超标的实际问题。 因此，煤直接燃烧的热效率都不高，而且容易造成排烟环保超标。
9、 1.2.1.2燃油工业炉 工业炉常用的液体燃料，主要是石油加工的副产品重油。重油经过过滤、加热、加压之后，通过油烧嘴进入炉膛燃烧。现有一般工业炉燃烧重油，都是采用雾化燃烧法。按重油雾化方法的不同，可分为低压空气雾化燃烧、高压气体雾化燃烧和机械雾化燃烧。 燃油工业炉相对于燃煤工业炉有着自身的优点：第一，重油的发热量高，能够保证高温工业炉的炉温要求，燃烧稳定安全，燃烧后无残渣。第二，燃烧装置可安在炉子的各个部位。因此易于实现不同的工艺温度要求。第三，调节范围大，有条件实现自动控制。 但这种方式也存在缺陷，例如，它比燃煤成本高出许多；配套油路系统复杂、噪音大：燃烧的稳定性比较差，容易造成不完全燃烧
10、等。 双室节能熔铝炉炉门机构设计- 4 -1.2.1.3燃气工业炉 我国燃气工业炉的应用主要在大型钢铁企业中，采用的气体燃料主要是高炉煤气，焦炉煤气和发生炉煤气。 燃气工业炉的特点有：(1)燃气能与空气充分混合，因此燃烧过程比较容易控制，炉内气温也比较容易调节，操作起来安全方便；(2)由于能与空气充分混合，因此燃烧的效率比较高，气体中含氢分子多，含碳量少，对环境的影响比较小；(3)这种炉的燃烧效率高，燃烧成本比较低。这种炉使用时需要复杂的系统，巨大的投资，中小型企业就会无法承受；这种燃烧会产生大量的污水，处理又比较昂贵，容易造型水污染。 前面我们介绍了工业炉的类型和它们的优缺点，接下来我们仔细
11、分析下如果在操作过程中提高效率，达到节能的效果，同时对环境的影响又可以达到最小。工业炉的能耗受许多方面因素的影响，但是节能的主要措施一般都离不开优化设计、改进设备、回收余热利用、加强检测控制和生产管理等几方面。1.2.2 如何节能1.2.2.1 要选择合适的炉型结构在目前的炉型结构来说，大部分都是上世纪五六十年代的结构形式，与现在的国际水平相差甚远，例如，大部分用锻造加热炉，大都烧煤，炉温波动比较大，加热质量比较差，效率也比较低。而且很多工业炉的工业化程度不高，手工操作居多，包括装料、加料、开关炉门等环节，因此，要尽快提高工业炉的机械化水平。 在选择或者是对炉子结构进行设计时，应根据生产工艺要
12、求，尽量选用新型节能炉子。选择合适的炉型结构，提高机械化程度，对于降低能耗有着直接很重要的关系，目前通过炉型结构的设计来提高能耗的措施一般有以下几种：第一，采用圆形炉膛替代箱形炉膛，可强化炉膛对工件均匀传热的效果，减少炉壁散热量，使炉膛形成一个热交换系统，在加热元件、炉村和工件三者之间进行热交换。第二，在炉膛内安设风扇，加强炉内对流传热。第三，注意炉体密封，包括炉膛内各引出构件、炉壳、炉门等处的密封。第四，采用耐火浇注料整体浇注的加热炉，这种炉具有强度高、整体性、气密性好、寿命长等优点。第五，采用新型炉用材料，优化炉衬结构。第六，在炉围内壁涂高温高辐射涂料，强化炉内的辐射传热，有助于热能的充分
13、利用，这也是近期较先进的节能方法。 双室节能熔铝炉炉门机构设计- 5 -1.2.2.2 提高热工检测与控制水平 对燃料炉而言，各种热工参数的检测与控制是改善燃烧、降低能耗、保证工艺要求、提高产品质量和产量的重要措施。 科学的计量与对比测试方法是节能的重要环节。目前企业中使用比较多的测试方法是热平衡测试。企业通过对工业炉的热工测定，能比较全面地了解工业炉的热工过程，然后通过分析、诊断加热炉不足的地方，找出其能耗高的原因，针对不足进行节能技术改造，来提高加热炉的热效率，降低能耗，并获得加热炉运行经济技术性能指标的各项参数，针对获得的各种参数认真分析工业炉的运行情况，实时调整炉工况，使其达到最佳的工
14、作状态，从而找到节约能源的方法，来降低能耗。 1.2.2.3改进燃烧装置和燃烧技术 燃烧装置是炉子的心脏部分，它工作的好坏直接影响到能源消耗量的多少。目前，企业中比较普遍使用的燃烧器有：调焰烧嘴、平焰烧嘴、高速喷嘴、自身预热烧嘴、低氧化氮烧嘴等。一般来讲，正确使用先进的燃烧器，能降低能耗至少 5以上。另外，合适的燃烧技术也是节能的关键所在，比如目前来讲，比较常用的节能技术有：高温空气燃烧技术，富氧燃烧技术、重油掺水乳化技术、高炉富氧喷粉煤技术、普通炉窑燃料入炉前的磁化处理技术等，目前企业中应用比较广泛的有；高温空气燃烧技术和富氧燃烧技术。这个高效燃烧技术的应用也是特高能源利用率的重要途径之一。
15、 1.2.2.4先进余热回收装置和技术的运用 据测算，在工业炉的燃烧过程中，最后排放的烟气所带走的热量要占到燃烧炉总供热量的 3070，所以如果能尽量回收排放烟气中的热量也是节能的重要途径。目前，这种余热回收的途径有：(1)加装预热器，利用排放烟气的热量加热助燃空气和燃料。(2)装设余热锅炉，加热水供居民生活之用。目前市场上回收烟气余热的最有效和应用最广的是换热器。 1.2.2.5能源的有效管理 除了从技术和设备方面来提高效率之外，还能从管理上来降低能耗。在组织、生产、操作等方面入手，加强管理工作，发挥设备的最大能力，使设备高效运转。提高管理和操作水平，有效的降低能耗。节约能源。 目前，全球经
16、济、资源和环境一体化的趋势下，对能耗和环保的要求也逐渐提高，在工业炉加热技术及装置水平面临极大的挑战。工业炉的节能，应当抓技术创双室节能熔铝炉炉门机构设计- 6 -新，寻找、探索新的节能机理和途径，走出传统节能方法的老路，走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少的可持续发展道路，这样才能使我国的工业炉设计在面临极大的挑战中立于不败之地。工业炉的炉门是唯一的送料口，在加热过程中炉门的密封可保证炉内温度的控制，防止能量的浪费，防止有害气体的散失对操作者造成的伤害。由于炉门经常处在高温下工作，所以需要操作机构来实现炉门的启闭动作。本文在考察各种工业加热炉炉门启闭方式的基础上，针对双室反射炉的特点采用简单的链传动机构实现炉门的启闭运动。本设计力争以较少的运动部件，较小的布局空间，简单的运动方式，达到炉门灵活自动启闭，并满足加热炉对炉门的特殊功用要求。1.3 炉门压紧结构工业炉在工作时炉体内的温度很高，炉门口往往有跑火现象，因此炉门要有压紧装置。目前的炉门压紧机构有链条动力式、 气缸压紧、
