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1、装订线 毕业设计（论文）说明书目录1.文献综述1加热炉的概念及分类1加热炉的概念1加热炉的分类1加热炉的一般组成部分2炉膛（工作室）2烟道、烟闸与烟囱4炉子基础与钢结构5炉子热平衡及燃料消耗5基本概念5炉子燃料消耗6燃料变化后燃料消耗量的变化6炉子生产率及影响因素6概述6热工因素对炉子生产率的影响7工艺因素对炉子生产率的影响8提高炉子热效率的途径9减少炉膛废气带走的热量9烟气余热的回收9加热炉的现状及发展趋势10概述10工业炉的提高和改进措施。102方案论证14设计方案14方案论证15炉型的选择15装出料方式15供热方式15烧嘴的布置与选型15换热器结构163热工计算16原始技术数据16热工计
2、算16燃料燃烧计算16炉膛热交换计算19金属加热时间计算22炉子主要尺寸的计算29炉膛热平衡与燃料消耗计算31煤气烧嘴的选用37空气换热器设计计算38空气管路阻力损失及鼓风机的选择45烟道阻力损失及烟囱计算50结论55致谢56参考文献57英文原文58英文翻译75共84页 第 58 页装订线 1.1加热炉的概念及分类加热炉的概念 加热炉是将物料或工件加热的设备。在冶金工业中，加热炉习惯上是指把金属加热到轧制成锻造温度的工业炉。加热炉的分类在冶金行业中，一般可把加热炉分为室式加热炉和连续加热炉。（1）室式加热炉室式加热炉 用于金属坯或锭锻压前的加热。物料加热时不移动；炉内不分段，要求各处炉温均匀，
3、对于大钢锭加热采用周期性的温度制度（即炉温按时间分为预热期、加热期、均热期等）。室式加热炉有两种：固定炉底室式炉和车底式炉。（2）连续加热炉广义来说，包括推钢式炉、步进式炉、转底式炉、分室式炉等连续加热炉。连续加热炉多数用于轧制前加热金属料坯，少数用于锻造和热处理。主要特点是：料坯在炉内依轧制的节奏连续运动，炉气在炉内也连续流动；一般情况，在炉料的断面尺寸、品种和产量不变的情况下，炉子各部分的温度和炉中金属料的温度基本上不随时间变化而仅沿炉子长度变化。本设计主要研究推钢式连续加热炉。1）推钢式连续加热炉简介推钢式连续加热炉靠推钢机完成炉内运料任务的连续加热炉。料坯在炉底或在用水冷管支撑的滑轨上
4、滑动，在后一种情况下可对料坯实行上下两面加热。炉底水管通常用隔热材料包覆，以减少热损失。为减小水冷滑轨造成的料坯下部的“黑印”，近年来采用了使料坯与水管之间具有隔热作用的“热滑轨”。有的小型连续加热炉采用了由特殊陶质材料制成的无水冷滑轨，支撑在由耐火材料砌筑的基墙上，这种炉子叫“无水冷炉”。2）推钢式连续加热炉的发展一段式：是最古老的形式简单的的连续炉。现在几乎不用，钢坯沿着炉子单面加热，因此钢坯的上下面的温差很大。因炉温一段控制，操作不灵活。二段式：为了弥补上述一段式的缺点，使用水冷滑轨。钢坯上下两面加热，提高了单位炉底面积的的产量，炉温上下两段控制，均热炉的炉温不单独控制，因此也和一段式操
5、作不灵活。三段式：加热段和均热段明显分开。在加热段把钢坯加热到轧钢温度，在均热段消除黑印，使钢坯温度达到均匀。炉子分三段。改变各段的炉温可以改变加热速度，操作灵活。这种炉子对连续式炉的合理化、现代化做出了贡献。五段式：式三段式加热炉的发展。在三段式加热炉的装料端又增加了两个加热段。五段式加热炉炉尾温度比三段式加热炉的高。其目的是为了提高加热能力。因此单位炉底面积的产量比三段式加热炉有大幅度提高。但是，炉尾的温度高废气热损失大，燃料单耗相当高。这种炉子为了减少钢坯加热黑印，提高加热的均匀性，减少钢坯背面划伤，设置热滑轨，在均热段设有炉顶烧嘴和用出料机出钢等，但都未得到十分满意的效果。加热炉的一般
6、组成部分加热炉一般由炉子热工工艺系统、装出料系统、热工检测及自动控制系统等三部分组成。三个系统互相配合，使炉子正常运转。炉子的热工工艺系统是火焰炉最基本的组成部分，包括炉子的工作室（炉膛）供热系统（风机、油泵、管道、燃烧装置等），排烟系统（烟道、烟闸、换热器、余热锅炉、烟囱、排烟机等）以及冷却系统等。工作室是炉子的核心。主要的热工及工艺过程都在工作室内完成。炉子其他各部分的任务是为工作室内所进行的热工工艺过程提供有利条件。装出料系统和热工检测及自动控制系统是现代化火焰炉不可缺少的两个工作系统。它们可以实现炉子的自动化操作，从而提高炉子的生产指标。下面仅对热工工艺系统中的主要组成部分加以介绍。1
7、.2.1炉膛（工作室）炉膛一般包括炉顶、炉墙、炉底组成一个近乎六面体的空间。炉膛的大小对钢料加热、燃料燃烧和炉膛本身寿命都有很大的影响。从炉内气体流动来讲，火焰的高速喷出使得喷出口周围造成一个低压区。炉膛过大将使火焰末尾以后的低温气流返流到这个低压区，低温气流和火焰混合使火焰温度降低，不利于钢料加热。炉膛过大还易使火焰偏向某一边，使火焰贴着炉顶或钢坯流动。相反，炉膛过小会产生火焰冲刷炉衬和钢料表面，形成局部高温，与加热质量和炉衬寿命都不利。大多数炉膛是在高温下工作，经受炉气，炉尘，炉渣的侵蚀和冲刷。因此，要求构成炉顶 、炉墙和炉底等所用的材料，结构形式和尺寸等都必须适应这一特点，以保证炉子的正
8、常工作。（1）炉墙炉子四周的围墙称为炉墙，分为侧墙和端墙。沿炉子长度方向的炉墙称为侧墙，炉子两端的炉墙称为端墙。为保证炉墙结构的稳定性，炉墙必须有一定厚度，并应随炉子尺寸的增大和炉膛温度的升高而增厚。为了减少散热和蓄热损失，炉墙应设有绝热层。各种炉墙结构中，以提高绝热性能，增加隔热层厚度，减少耐火材料厚度最为经济，不应采取增加耐火材料厚度来使隔热材料温度降到许用值以下。而应采用耐热性能较好的隔热材料作为缓冲带。为了提高炉子的强度和气密性，炉墙外包以410mm厚的钢板。此外，炉墙上应设有炉门、窥视孔、烧嘴孔以及热工参数检测孔等孔洞。为了防止砌体破坏，炉墙应尽量避免直接承受附加负荷。炉门、冷却水管
9、等构件应设置在钢结构上。（2）炉顶炉顶使炉膛组成中薄弱环节。炉顶是否牢固可靠，对炉子工作有重大影响。炉顶按其结构型式可分为拱顶和吊顶两种。拱顶可用楔形砖砌筑或不定形耐火材料捣制而成。结构简单，砌筑方便，不需要复杂的金属结构。拱顶的拱角为 60180之间。通常采用的有60、90、120和180。60拱顶的半径等于跨度 b, 拱角矢高h=0.134b 称为标准拱顶。180拱顶称为半圆拱顶，其特点是不产生水平分力，不需要钢结构加固，造价低。但炉顶下面的矢高h太大，不利于炉内气体的合理流动和实现均匀加热，且有较大的上推力。多用于埋在地下的烟道上。拱顶的厚度和材质与炉子跨度和炉内温度条件有关。一般随炉子
10、跨度增大，拱顶厚度也应适当的增厚。吊顶由一些特制的异形砖组成。异形砖用金属吊杆单独地或成组地吊在炉子钢结构上。槽砖吊挂结构，这种结构和砌筑比较简单，更换方便。为了避免挂砖的工字钢温度过高，砖的上表面不允许敷设绝热层。因此炉顶散热量较大。颈吊式吊挂结构，这种结构的每一块吊砖都有一个夹钩和一个吊杆。由于金属夹钩在砌体外面，故可以在部分表面敷设绝热层，炉顶散热量较小。但这种结构只适用于吊挂水平的及倾斜度不大的炉顶，较大倾斜度及转弯处须做特殊处理。齿槽式吊挂结构，砖与砖之间相互咬合，整体性和气密性好。个别砖即使断裂也不致掉落。缺点是砖形复杂，公差要求较严格，砌筑难度大，炉顶也不宜敷设绝热层。可塑料吊挂
11、炉顶结构，这种结构通过吊挂埋在可塑料里面的铆固转将炉顶吊挂在钢结构上，这种吊顶可以敷设大面积隔热层，密封性能也很好，但施工时需要模板支撑。吊顶砖的材质高温部分通常采用一级粘土砖或高铝砖。低温部分可用普通粘土砖。加热炉炉膛宽小于3.54米的一般用拱顶。大于此宽度时用吊顶。（3）炉底炉底是炉膛底部的砌砖部分，炉底的工作条件是非常恶劣的。它不仅要承受被处理物料的机械负荷、碰撞与摩擦等作用，有时还要受到被处理物料的化学侵蚀及熔体的渗透等。炉底结构型式和所用材料决定于工艺过程和炉内的工作温度及化学反应的性质。加热炉的炉底结构型式基本有两种：固定式炉底和移动式炉底。固定底的炉子，坯料在炉底的滑轨上移动，除
12、加热圆坯料的斜底炉外，其他加热炉的固定炉底一般都是水平的。活动炉底的坯料是靠炉底机械的运动而移动。加热炉炉底砌体厚度与材质取决于炉子尺寸与温度。厚度一般变化在200700mm；材质一般是粘土砖须注意的是在与料坯接触的炉底部分散热损失“价值”大，故应加强绝热。炉子的砌体尺寸，在设计时的习惯做法是：炉子的水平耐火砌体的砌砖尺寸取116mm的倍数；垂直的砌砖尺寸取68mm的倍数。这样所产生的误差不会给施工带来困难。1.2.2烟道、烟闸与烟囱（1）烟道与烟闸烟道是连接炉膛和烟囱的烟气通道。设计烟道时，必须充分考虑其断面尺寸和密封绝热问题，因为前者的大小影响烟气流动阻力损失和造价，后者的好坏影响排烟系统
13、的吸力和余热回收率。烟道断面尺寸通常是根据选取的烟气流速进行计算来初步确定的。而烟道最小断面还必须考虑清扫和检修的可能性，所以烟道断面形状和具体尺寸常根据初步计算结果按标准系列选用。烟道布置要尽量缩短长度和减少烟气流动阻力距离，要与厂房柱基，设备基础和电缆保持一定的距离。以免它们受烟道温度的影响。当烟道内设有余热回收装置时，一般要设置分烟道和相应的烟道闸板。 为了控制排烟量以及调节炉膛压力，烟道上必须设置烟道闸板。烟道闸板的型式从结构特征上来分，有蝶式、升降式和百叶窗式等。从冷却方式上分，有水冷式、风冷式和无冷却式等。从材质上分，有金属型和金属与非金属结合型两种。从操作上有手动和电动之分，等等
14、。当烟气温度低于400600C时，闸板可用灰口铸铁件或铸钢件制作；当温度高于600700C时，应采用水冷闸板、空冷闸板、衬砖闸板或耐热合金钢制造的闸板。（2）烟囱烟囱时最常用的一种排烟装置。烟囱结构有砖烟囱、钢筋混凝土烟囱（内衬砖）和金属烟囱（有的衬砖有的不衬砖）。烟囱高度低于6070m时，砖烟囱比钢筋混凝土烟囱造价低，但砖烟囱砌筑比较困难，而且寿命也不如钢筋混凝土烟囱。所以小烟囱常采用砖烟囱，45m高以上的烟囱一般采用钢筋混凝土烟囱。烟囱必须有独立的基础，不能与烟道基础相连，以免烟囱下沉时烟道基础断裂。烟囱底部应设人孔，以备烘烤烟囱、扒灰和修理内衬之用。金属烟囱一般用510mm厚钢板焊成，其寿命低，但修建快，造价低，在小炉子上常采用。当温度较高时，内部须衬以耐火材料。（1）炉子基础修建炉子时必须打好炉子的基础。炉子的基础一方面要承受整个炉子的质量不致下沉或倒塌；一方面还要防止炉底受潮或遭受地下水的侵袭，保证炉子的正常工作。根据炉子的大小和土质的好坏，炉子基础可采用不同材料和结构来砌筑。小炉子可用红砖或块石砌筑；绝大多数大中型都采用混凝土或钢筋混凝土修建，因为它既结实又抗压。炉子基础设计和修筑炉子基础时应注意以下几点： 1） 混
