【正文】 畢業(yè)設計(論文)任務書課題名稱產(chǎn)量120t/h（混合煤氣）推鋼式連續(xù)加熱爐設計學 院 專業(yè)班級熱能與動力工程042班畢業(yè)設計（論文）的工作內(nèi)容:（1） 文獻調(diào)研（2） 爐子熱工計算，用計算機進行（3） 繪圖：用autocad繪出加熱爐的三視圖（4） 設計說明書（5） 翻譯與課題有關的外文文獻一篇起止時間：2008年3月20日至2008年6月20日共周指 導 教 師簽 字系 主 任簽 字院 長簽 字加熱能力為120噸/小時加熱爐設書摘要 論文開始就工業(yè)爐的歷史，現(xiàn)在的狀況和其發(fā)展方向做了陳述，著重對工業(yè)爐的結(jié)構(gòu)以及工業(yè)爐的操作制度，節(jié)能技術改進和“三高一低”理論的介紹，接著對工業(yè)爐的配套設備及燒嘴，換熱器，煙囪等的相關結(jié)構(gòu)和選用進行分析陳述。然后對120噸/小時的推鋼式加熱爐的設計計算。本文設計的加熱爐是三段式推鋼加熱爐，在設計的參數(shù)選擇上體現(xiàn)了“三高一低”的理論，并對該加熱爐一些技術和經(jīng)濟指標進行評述。 關鍵字：工業(yè)爐 節(jié)能 “三高一低”AbstractThe paper started on the industry stove39。s history, present39。s condition and its development direction has made the statement, emphatically to industry stove39。s structure as well as industry stove39。s operating duty, energy conservation technical change and “three high one low” theory introduction, then to the industry stove39。s supplementary equipment and the burner nozzle, the heat interchanger, the chimney and so on related structure and selected carries on the analysis statement. Then pushes the steel type heating furnace39。s design calculation to 120 tons/ hour. this article designs the heating furnace is the triad pushes the steel heating furnace, has manifested “three high one low” the theory in the design parameter choice, and carries on the narration to this heating furnace some technologies and the economic indicator.Key words: Industry stove Energy conservation “three high one low” 目錄文獻綜述 6 6 6 火焰爐結(jié)構(gòu) 7 火焰爐的組成 8 11 13 燒嘴及其分布 13 燃燒控制技術 13 15 15 煙囪 15 排煙方式 16 換熱器及其保護 16 爐膛壓力控制 16 17 工業(yè)爐節(jié)能的幾個措施 17 燃料爐的節(jié)能 18 加熱工藝設計節(jié)能 19 常規(guī)加熱工藝規(guī)程節(jié)能 19 20 推鋼機的結(jié)構(gòu)特點及應用 20 推鋼機種類 20 雙機架齒輪齒條式推鋼機結(jié)構(gòu)及特點 20 21 使用性能 21 熱性能 21 其它特殊性能要求 23 工藝性能 23 加熱爐內(nèi)襯選材方案的評價 23 結(jié)論 24 工業(yè)爐的發(fā)展方向 24“三高一低”理論 26 “三高一低”理論的技術基礎 26： 28 28 28 30 金屬加熱計算 32 鋼坯的均熱時間及溫度參數(shù) 33 加熱段爐氣溫度 34 燃料利用系數(shù)及預熱段加熱時間 34 各段金屬加熱時間 37 爐子主要尺寸計算 38 爐子長度計算 38 爐門數(shù)量和尺寸的確定 39 41 41 41 46 46 燒嘴的選用 46 48 56（引風機選擇） 62結(jié)論 67附錄：英文翻譯及原文 69文獻綜述前言 高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、低成本、低污染反映了軋鋼加熱爐的綜合技術經(jīng)濟指標，用少投入實現(xiàn)產(chǎn)能的最大化，是企業(yè)和熱工工作者的追求目標，亦是軋鋼加熱爐的發(fā)展趨向。目前，國內(nèi)的連續(xù)式加熱爐正在經(jīng)歷從推鋼式到步進式的轉(zhuǎn)變過程，雖然步進式加熱爐有其優(yōu)點，但是推鋼式加熱爐也有很多可取之處，推鋼式爐和步進式爐有同等的效果，并且推鋼式加熱爐一次性投資少，維護運行費用低。本文對加熱爐的結(jié)構(gòu)，附件的技術概況進行分析，借此找到改進的方案。工業(yè)爐是在工業(yè)生產(chǎn)中，利用燃料燃燒或電能轉(zhuǎn)化的熱量，將物料或工件加熱的熱工設備。中國在商代出現(xiàn)了較為完善的煉銅爐，在春秋戰(zhàn)國時期，人們在熔銅爐的基礎上進一步掌握了提高爐溫的技術，從而生產(chǎn)出了鑄鐵。1794年，世界上出現(xiàn)了熔煉鑄鐵的直筒形沖天爐。后到1864年，法國人馬丁運用英國人西門子的蓄熱式爐原理，建造了用氣體燃料加熱的第一臺煉鋼平爐。他利用蓄熱室對空氣和煤氣進行高溫預熱，從而保證了煉鋼所需的1600℃以上的溫度。1900年前后，電能供應逐漸充足，開始使用各種電阻爐、電弧爐和有芯感應爐。20世紀20年代后又出現(xiàn)了能夠提高爐子生產(chǎn)率和改善勞動條件的各種機械化、自動化爐型。工業(yè)爐的燃料也隨著燃料資源的開發(fā)和燃料轉(zhuǎn)換技術的進步，而由采用塊煤、焦炭、煤粉等固體燃料逐步改用發(fā)生爐煤氣、城市煤氣、天然氣、柴油、燃料油等氣體和液體燃料，并且研制出了與所用燃料相適應的各種燃燒裝置。二十世紀50年代，無芯感應爐得到迅速發(fā)展。后來又出現(xiàn)了電子束爐，利用電子束來沖擊固態(tài)燃料，能強化表面加熱和熔化高熔點的材料。為便于加熱大型工件，又出現(xiàn)了適于加熱鋼錠和大鋼坯的臺車式爐，為了加熱長形桿件還出現(xiàn)了井式爐。隨著現(xiàn)代化管理水平的提高,計算機控制系統(tǒng)的不斷完善,現(xiàn)代連續(xù)加熱爐也應運而生. 現(xiàn)代連續(xù)加熱爐爐型可以歸入兩大類：推鋼式爐和步進式爐。兩類爐型的根本區(qū)別，僅在于爐內(nèi)的輸料方式。工業(yè)爐按供熱方式分為兩類：一類是火焰爐(或稱燃料爐)，用固體、液體或氣體燃料在爐內(nèi)的燃燒熱量對工件進行加熱；第二類是電爐，在爐內(nèi)將電能轉(zhuǎn)化為熱量進行加熱。大型臺車式爐火焰爐的燃料來源廣，價格低，便于因地制宜采取不同的結(jié)構(gòu)，有利于降低生產(chǎn)費用，但火焰爐難于實現(xiàn)精確控制，對環(huán)境污染嚴重，熱效率較低。電爐的特點是爐溫均勻和便于實現(xiàn)自動控制，加熱質(zhì)量好。按能量轉(zhuǎn)換方式，電爐又可分為電阻爐、感應爐和電弧爐。 工業(yè)爐按熱工制度又可分為兩類：一類是間斷式爐又稱周期式爐，其特點是爐子間斷生產(chǎn)，在每一加熱周期內(nèi)爐溫是變化的，如室式爐、臺車式爐、井式爐等；第二類是連續(xù)式爐，其特點是爐子連續(xù)生產(chǎn)，爐膛內(nèi)劃分溫度區(qū)段。在加熱過程中每一區(qū)段的溫度是不變的，工件由低溫的預熱區(qū)逐步進入高溫的加熱區(qū)，如連續(xù)式加熱爐和熱處理爐、環(huán)形爐、步進式爐、振底式爐等。 火焰爐結(jié)構(gòu)，以燃料燃燒的火焰為熱源的各種工業(yè)爐統(tǒng)稱為火焰爐?；鹧鏍t廣泛應用于物料（工件），熔煉加熱和熱處理等生產(chǎn)環(huán)節(jié)?；鹧鏍t得到廣泛應用的原因有以下幾點：1：火焰爐所采用的燃料有較大的靈活性，可以根據(jù)燃料的種類和規(guī)格建造各種不同型式和構(gòu)造的爐子、以滿足生產(chǎn)的需求。2：燃料的供應一般比較充足，價格也比較低。3：火焰爐對于被處理物料（工件）的形狀大小。規(guī)格等的限制較少，大到幾百噸的金屬錠，小到細顆粒，都可以在火焰爐中進行熱工處理。4：火焰爐工作溫度的范圍比較大，可以滿足不同工作溫度的需求。5：火焰爐通常是直接加熱式，但如果有特殊要求，也可以進行間接加熱。正是以上的幾點，使的火焰爐的到廣泛的應用?；鹧鏍t一般由爐子熱工工藝系統(tǒng)、裝出料系統(tǒng)、熱工檢測及自動控制系統(tǒng)等三個系統(tǒng)互相配合，使爐子正常運轉(zhuǎn)。爐子的熱工工藝系統(tǒng)是火焰爐最基本的組成部分。包括爐子的工作室(爐膛)、供熱系統(tǒng)（油泵、管道、燃燒裝置等)、排煙系統(tǒng)(煙道、煙閘、換熱器、余熱鍋爐、煙囪、排煙機等)及冷卻系統(tǒng)等。參見圖1—1。工作室是爐子的核心。主要的熱工及工藝過程都在工作室內(nèi)完成。爐子其他各部分的任務是為工作室內(nèi)所進行的熱工工藝過程提供有利條件。裝出科系統(tǒng)和熱工檢測及自動控制系統(tǒng)，是現(xiàn)代化火焰爐不可缺少的兩個工作系統(tǒng)。前者包括爐前爐后的裝出料機械和爐內(nèi)的運料機械，后者包括熱工參數(shù)的檢測儀表、顯示儀表記錄儀表、自動控制儀表或計算機以及執(zhí)行機構(gòu)等。在爐子上配備這兩個系統(tǒng)，可以實現(xiàn)產(chǎn)的自動化操作，從而提高爐子的生產(chǎn)指標。下面僅對熱工工藝系統(tǒng)中的主要組成部分加以介紹。 火焰爐的組成爐膛(工作室)：爐膛一般是由爐墻、爐頂和爐底構(gòu)成的一個近乎六面體的空間。因工藝和用途的不同，爐膛形狀是各式各樣的。大多數(shù)爐膛是在高溫下工作，經(jīng)受爐氣、爐塵和爐渣的侵蝕和沖刷。因此，要求構(gòu)成爐墻、爐頂和爐底等所用的材料、結(jié)構(gòu)型式的尺寸等，都必須適應這一特點，以保證爐子的正常工作。爐墻： 爐子四周的圍墻稱為爐墻。加熱爐都采用直立的爐墻，分為側(cè)墻和端墻。為保證爐墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，爐墻必須有一定的厚度，并應隨爐子尺寸增大和爐膛溫度的升高而增厚。為減少散熱和蓄熱損失，爐墻應設有絕熱層。側(cè)墻的厚度一般為2—2．5塊磚厚(464。580mm)，其中起穩(wěn)定作用的主墻用粘土磚砌筑，厚度為1．5—2塊磚厚，其余部分為絕熱材料，構(gòu)成復合爐墻。用耐火澆注料或耐火可塑料等制作的爐墻．主墻厚度一般為250一300mm。端墻厚度應視燒嘴孔道尺寸而定，一般為2．5—4塊磚厚。為提高爐子強度和氣密性，爐培外面包以4—10mm厚的鋼板。爐墻的經(jīng)濟厚度，應根據(jù)砌休的材料費和蓄熱散熱損失引起的燃料費進行優(yōu)化計算確定。爐墻上常設有爐門、窺視孔、燒嘴孔以及熱工參數(shù)檢測孔等孔洞。為防止砌體破壞，爐墻應盡量避免直接承受附加負荷，爐門、冷卻水管等構(gòu)件應設置在鋼結(jié)構(gòu)上。加熱爐爐門尺寸已標準化，尺寸可由有關手冊中查得。側(cè)墻上還必須設有供檢修用人孔假門。爐頂：爐頂是爐膛組成中的薄弱環(huán)節(jié)。爐頂是否牢固可靠，對爐子工作有重大影響。尤其在熔煉爐（）中，往往因受爐頂溫度的限制而妨礙爐子生產(chǎn)率的提高，由于爐頂?shù)膿p壞而降低爐子的作業(yè)效率。固在爐子設計時對爐頂?shù)目煽啃员仨毥o予足夠的重視。爐項按其結(jié)構(gòu)型式分為拱頂和吊項兩種。拱頂可用楔形磚砌筑或不定形耐火材料搗制而成，結(jié)構(gòu)參見圖1—3。拱頂?shù)墓敖强勺兓?0度到180度之間，通常采用的有60度、90度、120度和180度拱頂。60度拱頂?shù)腞等于爐子跨度B，拱頂矢高A＝o．1345，稱為標準拱頂。拱頂?shù)馁|(zhì)量W作用于拱角磚上，承受在兩側(cè)護路上，水平分力F通過拱角梁由鋼結(jié)構(gòu)承受。吊頂是由一些特制的異形磚組成的，異形磚用金屬吊桿單獨地或成組地吊在護子鋼結(jié)構(gòu)上。吊頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)型式很多，圖1—4是常見的幾種吊頂結(jié)構(gòu)。圖中(6)是槽磚吊掛結(jié)構(gòu)，這種吊磚結(jié)構(gòu)和砌筑都比較簡單，更換也方便。為避免掛磚的工字鋼溫度過高，磚的上表面不允許敷設絕熱層，因此薩頂散熱量較大。圖中(6)；(f)是頸吊式吊掛結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的每一塊吊磚都有一個夾鉤和一個吊桿。由于金屬夾鉤在砌體外面，故可以在磚的部分表面敷設絕熱層，爐頂散熱損失較小。但這種結(jié)構(gòu)只適用于吊掛水平的及傾斜度不大的爐頂，較大傾斜度及轉(zhuǎn)彎處須做特殊處理。圖中(墨)是齒槽式吊掛結(jié)構(gòu)，它的優(yōu)點是磚與磚之間互相咬合，氣密性好，個別磚塊即使斷裂也不致掉落，缺點是磚形復雜，公差要求嚴格，砌筑難度大。這種結(jié)構(gòu)的爐頂磚上面也不宜敷設絕熱層。爐底：爐底的工作條件是非常惡劣的。它不僅要承受被處理物料的機械負荷、碰撞與摩擦等作用，有時還要受到被處理物料的化學侵蝕及熔體的滲透等。爐底結(jié)構(gòu)型式和所用材料，決定于工藝過程和爐內(nèi)的工作溫度及化學反應的性質(zhì)。加熱爐的爐底結(jié)構(gòu)型式基本有兩種：①固定式爐底一—被處理的爐料推鋼機推動在爐底上移動。為了避免物料與爐底耐火材料直按摩擦而損壞爐底與金屬表面．有些情況下用砂封的移動式爐底，在爐底上裝有金屬滑軌或水冷管滑道。②移動式爐底——機械化的活動爐底帶動爐內(nèi)物料一道移動，屬于這種類型的爐子很多，其中主要有步進式加熱爐、轉(zhuǎn)底式加熱爐、分室式加熱爐、輥底式加熱爐和鏈式加熱爐等。這種爐底因為需要設置復雜的爐底機械裝置，構(gòu)造比固定式爐底復雜。爐子基礎和鋼結(jié)構(gòu)：修建爐子時必須打好爐子基礎。爐子基礎一方面要承受整個爐子的質(zhì)量不致下沉或倒場；另一方面還要防止爐底受潮或遭受地下水的侵襲，保證爐于正常工作。根據(jù)爐子的大小和土質(zhì)的好壞，爐子基礎可采用不同材料和結(jié)構(gòu)來砌筑。小爐子可用紅磚或塊石砌筑，絕大多數(shù)大中型爐子都采用混凝土或鋼筋混凝土修建，因為它既結(jié)實又抗潮。在設計和修筑爐子基礎時應注意以下幾點：(1)混凝土任何部分的溫度都不允許超過300℃，否則混凝土就會變質(zhì)而壓壞。因此當爐底直接建筑在混凝土上時，要在爐底與混凝土之間用絕熱材料隔開，對于溫度較高的爐子，要把爐底架空起來，靠空氣冷卻基礎。(2)爐子基礎必須是整塊的，不允許有斷裂現(xiàn)象。爐子基礎要與其他基礎(如輔助設備、二房、煙囪等基礎)分開，以避免由于基礎受力不同而引起不均勻下沉，使基礎開裂或設備傾(3)基礎的底部應在地基的凍土線以下，以免因天氣寒