【正文】 日共周指 導(dǎo) 教 師簽 字系 主 任簽 字院 長(zhǎng)簽 字加熱能力為120噸/小時(shí)加熱爐設(shè)書(shū)摘要 論文開(kāi)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(duì)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(shù)改進(jìn)和“三高一低”理論的介紹，接著對(duì)工業(yè)爐的配套設(shè)備及燒嘴，換熱器，煙囪等的相關(guān)結(jié)構(gòu)和選用進(jìn)行分析陳述。s history, present39。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。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(shè)備。他利用蓄熱室對(duì)空氣和煤氣進(jìn)行高溫預(yù)熱，從而保證了煉鋼所需的1600℃以上的溫度。二十世紀(jì)50年代，無(wú)芯感應(yīng)爐得到迅速發(fā)展。兩類(lèi)爐型的根本區(qū)別，僅在于爐內(nèi)的輸料方式。按能量轉(zhuǎn)換方式，電爐又可分為電阻爐、感應(yīng)爐和電弧爐?；鹧鏍t廣泛應(yīng)用于物料（工件），熔煉加熱和熱處理等生產(chǎn)環(huán)節(jié)。規(guī)格等的限制較少，大到幾百?lài)嵉慕饘馘V，小到細(xì)顆粒，都可以在火焰爐中進(jìn)行熱工處理?；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(cè)及自動(dòng)控制系統(tǒng)等三個(gè)系統(tǒng)互相配合，使?fàn)t子正常運(yùn)轉(zhuǎn)。工作室是爐子的核心。前者包括爐前爐后的裝出料機(jī)械和爐內(nèi)的運(yùn)料機(jī)械，后者包括熱工參數(shù)的檢測(cè)儀表、顯示儀表記錄儀表、自動(dòng)控制儀表或計(jì)算機(jī)以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。因工藝和用途的不同，爐膛形狀是各式各樣的。加熱爐都采用直立的爐墻，分為側(cè)墻和端墻。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(fù)合爐墻。爐墻的經(jīng)濟(jì)厚度，應(yīng)根據(jù)砌休的材料費(fèi)和蓄熱散熱損失引起的燃料費(fèi)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算確定。側(cè)墻上還必須設(shè)有供檢修用人孔假門(mén)。固在爐子設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)爐頂?shù)目煽啃员仨毥o予足夠的重視。60度拱頂?shù)腞等于爐子跨度B，拱頂矢高A＝o．1345，稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)拱頂。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(jiǎn)單，更換也方便。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。它不僅要承受被處理物料的機(jī)械負(fù)荷、碰撞與摩擦等作用，有時(shí)還要受到被處理物料的化學(xué)侵蝕及熔體的滲透等。②移動(dòng)式爐底——機(jī)械化的活動(dòng)爐底帶動(dòng)爐內(nèi)物料一道移動(dòng)，屬于這種類(lèi)型的爐子很多，其中主要有步進(jìn)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?zhǔn)郊訜釥t等。根據(jù)爐子的大小和土質(zhì)的好壞，爐子基礎(chǔ)可采用不同材料和結(jié)構(gòu)來(lái)砌筑。(2)爐子基礎(chǔ)必須是整塊的，不允許有斷裂現(xiàn)象。換熱器等）必須建在地下水面以下時(shí)，一定要有防水溝或防水層等嚴(yán)密的防水措施。(3)可抵抗砌體的高溫膨脹，使?fàn)t子受熱后不發(fā)生變形。鋼結(jié)構(gòu)所用材料通常有槽鋼、工字鋼、角鋼、圓鋼、鋼軌和鋼板等。兩類(lèi)爐型的根本區(qū)別，僅在于爐內(nèi)的輸料方式。這兩類(lèi)爐型經(jīng)過(guò)七十年以上的時(shí)間的發(fā)展，其性能指標(biāo)的相互比較也發(fā)生了很大的餓變化。加熱薄料坯的小爐子也有單面加熱的，一般多為兩面加熱。以為下面的爐氣要上浮，部分氣體有兩側(cè)的空隙上來(lái)，使下部的熱量供應(yīng)不足；其次鋼坯下面的冷卻水要帶走大量的熱量，這部分熱幾乎都要有下面加熱來(lái)供給；此外，鋼坯與水管接觸的地方要產(chǎn)生黑印，若下加熱能力不足，則黑印回更加嚴(yán)重，而到了實(shí)體段時(shí)，只有上表面能夠加熱。斷面尺寸較大的鋼料和合金鋼料的加熱，多采用三段式爐溫制度的三段式連續(xù)加熱爐。這是為了避免加熱段高溫區(qū)域有許多熱量向預(yù)熱段的低溫區(qū)域輻射，加熱段是主要燃燒區(qū)域，空間比較大，有利于輻射傳熱：預(yù)熱段是余熱利用的區(qū)域，壓低爐頂縮小空間，有利于強(qiáng)對(duì)流換熱。燒嘴分布有矩形排列(a)和交錯(cuò)排列(b)兩種形式，如圖4所示。 燃燒控制技術(shù)燒嘴及其燃燒控制是步進(jìn)爐的核心技術(shù)之一，手動(dòng)控制已被自動(dòng)控制方式所取代。工作原理是:通過(guò)一個(gè)溫度傳感器熱電偶把測(cè)量的溫度變成一個(gè)電信號(hào)，該信號(hào)表示測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際溫度，該測(cè)量點(diǎn)的溫度期望給定值是由預(yù)存貯在上位機(jī)中的工藝曲線(xiàn)自動(dòng)給定的。(3)數(shù)字化脈沖控制系統(tǒng)，該設(shè)計(jì)的前提思路是:某種形式分布的燒嘴，在額定的燃?xì)鈮毫?、熱值條件下，單位時(shí)間內(nèi)噴出熱氣流的總熱烙是一個(gè)定值，根據(jù)錠坯在爐內(nèi)的具體分布情況和加熱要求(已輸PLC)，對(duì)各燒嘴的燃燒工況進(jìn)行合理組合，就會(huì)獲得滿(mǎn)意的爐內(nèi)溫度場(chǎng)的分布，從而保證了錠坯的加熱質(zhì)量。當(dāng)爐壓不變時(shí)，溫度升高，導(dǎo)致相同流量時(shí)空氣質(zhì)量的減少，使得燒嘴前的實(shí)際空氣/燃?xì)獗认陆?。高水平的燒嘴燃燒安全控制系統(tǒng)是爐子安全生產(chǎn)的重要保證，包括點(diǎn)火前的安全吹掃、點(diǎn)火程序控制、燃燒火焰的自動(dòng)檢測(cè)和燃?xì)饪焖偾袛嚅y，不僅要求系統(tǒng)設(shè)計(jì)可靠，而且要求構(gòu)成系統(tǒng)的每個(gè)部件的質(zhì)量要極為可靠。工作原理是:吹掃結(jié)束時(shí)，閥門(mén)回到最小開(kāi)度，燃?xì)怆姶砰y打開(kāi)，同時(shí)點(diǎn)火變壓器通過(guò)燒嘴上的點(diǎn)火電極高壓放電，將燃?xì)恻c(diǎn)燃，然后進(jìn)人火焰檢測(cè)程序?；鹧姹O(jiān)測(cè)器分為離子式、紫外線(xiàn)式和光敏元件等排煙系統(tǒng)要求一是能克服煙道阻力，順利地將煙氣排空。 一般煙道常常埋在地下，這樣對(duì)車(chē)間布置方便，但如地下水位較高時(shí)也可把煙道放在地上。必要時(shí)須在煙道附近設(shè)置深水井，并用水泵抽水。當(dāng)煙氣溫度低于400一600℃時(shí)，閘板可用灰口鑄鐵件或鑄鋼件制作；當(dāng)溫度高于600一700℃時(shí)，應(yīng)采用水冷閘板、空冷閘板、襯磚閘板或耐熱合金鋼制造的閘板。所以，小煙囪常用磚煙囪，45m高以上的煙囪一般采用鋼筋混凝土煙囪。當(dāng)溫度較高時(shí)，內(nèi)部須襯以耐火材料。又分為引風(fēng)機(jī)排煙和引射風(fēng)機(jī)排煙。其中熱管式換熱器的換熱效率較貴。換熱器長(zhǎng)期在高溫狀態(tài)下工作，其焊縫會(huì)產(chǎn)生熱脆性而燒裂，在煙氣人口處的材質(zhì)可選1Crl8Ni9Ti, 1Crl8Ni9和1Crl3等，應(yīng)裝設(shè)膨脹節(jié)，防止因熱脹冷縮而使換熱器體開(kāi)裂。 爐膛壓力控制爐膛壓力不允許在負(fù)壓狀態(tài)下操作，以防冷空氣進(jìn)人爐內(nèi)，破壞爐內(nèi)氣氛和影響加熱質(zhì)量，一般爐底處為1030 Pa微正壓。以上各要求須通過(guò)合理地設(shè)計(jì)爐型、爐襯、加熱元件（或裝置）等來(lái)實(shí)現(xiàn)。 耐火纖維也稱(chēng)陶瓷纖維，它具有耐高溫、熱導(dǎo)率低、密度小、蓄熱量少、抗熱震性能好等特點(diǎn)，耐火纖維爐襯可以采用疊鋪或用預(yù)制塊安裝，也可用耐火纖維噴涂。由于集箱加熱退火長(zhǎng)度在9m以下，采用罩式爐，其加熱元件均勻分布在爐膛內(nèi)壁，確保爐膛均勻傳熱；若集箱長(zhǎng)度在6m以下，則只采用兩個(gè)邊爐罩組合，靈活運(yùn)用，有效利用爐膛空間，提高了熱效率。特別是小型加熱爐，高速氣流可破壞停滯在工件表面阻礙傳熱和界面反應(yīng)的爐氣邊界底層，起到縮短加熱時(shí)間和加快提高工件溫度的作用。因此注意爐膛、爐殼、爐門(mén)等處的密封有利于節(jié)能。 (3)加熱元件布置本公司在邊爐罩與中爐罩的銜接處仍安裝了加熱元件，可改善爐體結(jié)合區(qū)溫度偏低的現(xiàn)象。壓力霧化的噴嘴是最常用的形式。用它來(lái)代替壓縮空氣壓力霧化的高壓噴嘴，燃燒更為安全，可顯著節(jié)油。 對(duì)于氣體燃料燃燒，當(dāng)燃料與空氣混合比例合適時(shí)，著火后可瞬間燃盡。生產(chǎn)應(yīng)用表明，使用平焰燒嘴比使用普通火炬燒嘴要節(jié)能20%～30%。 高速燒嘴是煤氣與空氣在燒嘴內(nèi)混合燃燒后，燃燒產(chǎn)物以高速?lài)姵?，極大地強(qiáng)化爐內(nèi)對(duì)流換熱，促進(jìn)氣流再循環(huán)，提高加熱速度，可顯著節(jié)能。 (3)煤燃燒裝置這種燃燒形式不但漏煤嚴(yán)重，而且由于煤釋放揮發(fā)分、冒黑煙和固定碳燃燒，致使燃燒不完全、不穩(wěn)定，污染環(huán)境。減少過(guò)剩空氣量可減少多余的空氣帶走的熱損失，減少送風(fēng)量和送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)的動(dòng)力費(fèi)，可抑制爐內(nèi)多余氧氣與氮化合成NOx。通常當(dāng)產(chǎn)品有足夠批量時(shí)，選用專(zhuān)用設(shè)備有最好的節(jié)能效果。50℃加熱，在一般情況下可選用1050℃的下偏差值加熱，即為1000℃，降低溫度500℃。 為了節(jié)能也有把加熱溫度提高的情況。因此合理計(jì)算升溫與保溫時(shí)間，可有效節(jié)能。 (3)加熱速度除大型零件和高合金鋼外，絕大多數(shù)的鋼材允許快速加熱，快速加熱的基本途徑是強(qiáng)化爐內(nèi)熱交換。 在實(shí)際生產(chǎn)中，只要合理地設(shè)計(jì)爐型、爐襯、加熱元件（或裝置）等，同時(shí)通過(guò)綜合管理控制，建立節(jié)能的管理體制，最有效地利用設(shè)備，使能源和原材料得到最充分的利用，從而獲得性能優(yōu)良的產(chǎn)品。加熱爐的控制方法，已從單純的燃料量控制向多種控制的方向發(fā)展，向節(jié)能和環(huán)保的方向發(fā)展。本文結(jié)合濟(jì)鋼中厚板廠(chǎng)加熱爐用雙機(jī)架齒式推鋼機(jī)的結(jié)構(gòu)，介紹其特點(diǎn)和使用情況。目前齒輪齒條推鋼機(jī)應(yīng)用比較廣泛。機(jī)架一般為多層箱體，箱體間用螺栓聯(lián) 的稱(chēng)為下置式，齒輪軸位于箱體上層的稱(chēng)為上置式。所說(shuō)的使用性能應(yīng)包括如下幾個(gè)方面: 熱性能耐火一保溫內(nèi)襯在高溫下工作，應(yīng)具備優(yōu)良的熱性能，是設(shè)計(jì)選材中應(yīng)優(yōu)先考慮的問(wèn)題。衡量耐材熱強(qiáng)性的主要指標(biāo)不是常溫強(qiáng)度，而是高溫(工作溫度)下抗折強(qiáng)度，對(duì)不同部位或部件的耐火內(nèi)襯應(yīng)有相應(yīng)的高溫抗折強(qiáng)度要求。這是因這種材料中Ca0含量很低，玻璃相形成的數(shù)量受到嚴(yán)格控制。這些指標(biāo)國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中均有明確規(guī)定。未經(jīng)整體燒結(jié)的耐火澆注內(nèi)襯，不僅重?zé)€(xiàn)變化小，而且易于吸收熱應(yīng)力，阻止裂紋源的擴(kuò)展。應(yīng)當(dāng)指出，用從AL203到 SiO2:系耐火澆注料及其預(yù)制品制作加熱爐耐火內(nèi)襯，除控制CaO, Fe2O3, MgO,K20, Na20等雜質(zhì)外，還應(yīng)適當(dāng)控制其A1203含量。隔熱性用熱阻R表示: 這里: R— 熱阻, 。近來(lái)出現(xiàn)的利用高強(qiáng)度輕質(zhì)澆注料(如輕質(zhì)莫來(lái)石澆注料)和耐高溫纖維制品制作耐火內(nèi)襯，使內(nèi)襯材質(zhì)實(shí)現(xiàn)輕質(zhì)化，是一個(gè)很值得注意的新動(dòng)向，應(yīng)在實(shí)踐的基礎(chǔ)上認(rèn)真總結(jié)，并進(jìn)行必要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。 其它特殊性能要求加熱某些部位，如爐底，出鋼槽的工作條件較一般內(nèi)襯有所不同。良好的工藝性能是影響耐火內(nèi)襯施工是否順行和使用壽命長(zhǎng)短的重要因素之一。然而其澆注體理化的性能指標(biāo)一般較普通振動(dòng)成形微低，因而除特殊需要外，還是選用普通振動(dòng)成形的澆注料為宜。耐火內(nèi)襯設(shè)計(jì)選材時(shí)應(yīng)充分注意產(chǎn)品在烘燒過(guò)程中的物理化學(xué)變化，確保烘烤，燒結(jié)順行并達(dá)到希望的組織結(jié)構(gòu)和性能。一切技術(shù)之所以先進(jìn)、適用，都必須保證加熱爐高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、長(zhǎng)壽、低耗這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。Wi— 加熱爐一個(gè)爐役的壽命，年。 工業(yè)爐的發(fā)展方向?qū)I(yè)加熱爐總的要求是：高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗和少污染，阻礙工業(yè)加熱爐發(fā)展的原因是目前工業(yè)加熱爐對(duì)上述要求存在著下列一些矛盾，新理論的產(chǎn)生和建立，就是要解決這些矛盾，工業(yè)加熱爐才能快速地發(fā)展。提高整個(gè)工業(yè)爐的溫度水平后，也會(huì)使?fàn)t襯的蓄熱和散熱熱損失的增加，這些結(jié)果都會(huì)使燃耗增加，這就與低消耗產(chǎn)生了矛盾。這是不合理的，因?yàn)榈吞间摰炔牧?，在低溫時(shí)吸熱的能力很強(qiáng)，加熱的溫差可以很大，不會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋和變形等缺陷，所以可以快速加熱?！叭咭坏汀崩碚摳郀t溫： 就是提高爐子的溫度水平，這可以用增加供熱負(fù)荷來(lái)實(shí)現(xiàn)。由此提高整個(gè)爐子的溫度水平，保證提高爐子的產(chǎn)量。 “三高一低”理論的技術(shù)基礎(chǔ)隨著工業(yè)水平的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新技術(shù)和新產(chǎn)品，為實(shí)現(xiàn)“三高一低”理論創(chuàng)造了有利條件。(2)自身預(yù)熱式燃燒裝置.自身預(yù)熱式燃燒裝置是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種新型燃燒器，它本身帶有一個(gè)熱交換裝置，回收煙氣的余熱來(lái)預(yù)熱助燃用空氣，是一種節(jié)能效果明顯、使用和安裝均方便的一種燃燒裝置。應(yīng)用于1400度左右高爐溫的多晶莫來(lái)石纖維、高鋁質(zhì)纖維和含鉻纖維，也已走出實(shí)驗(yàn)階段而進(jìn)入實(shí)用階段，可長(zhǎng)期在1400度爐溫下使用，短期最高使用溫度還可達(dá)!1600度耐火纖維由于空隙度高，因而其導(dǎo)熱系數(shù)、重度和比熱容均極低，這可大幅度地減小蓄熱損失和散熱損失（在900度爐溫時(shí)單層150毫米厚的散熱損失約，蓄熱損失），它有顯著的節(jié)能效果。因?yàn)槟突鹄w維為不定形材料，施工和烘烤比較方便，得到了廣泛的采用。數(shù)學(xué)模型可以用理論方法確立，也可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或生產(chǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)處理得到。h)；取推鋼比E=220代入文獻(xiàn)一式 n＝=＝式中：n－爐內(nèi)料坯擺放排數(shù)；綜合考慮廠(chǎng)房布置以及節(jié)能利用，取n＝2帶入式（8－4）得爐膛內(nèi)寬（取a＝）：B＝23＋3＝為方便施工，路體寬度應(yīng)為耐火磚寬度（）的整數(shù)倍。e）出料方式：側(cè)出料。hh后一種方法多用于均熱床架空的時(shí)候。20℃時(shí)Cp=(kg﹒℃) 加熱段向預(yù)熱段的輻射熱量 取q輻=50104所以2)金屬平均溫度設(shè)t均3=700℃，查《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》表33得，cp=(kg﹒℃)則3)金屬表面熱流其中，—加熱段導(dǎo)來(lái)輻射系數(shù)，=—加熱段爐氣溫度，=1378℃ t均3—加熱段始端鋼坯加熱溫度，t均3=675℃ S—熱透深度，S=由文獻(xiàn)一中表（31）得，t均3=675℃時(shí)，得首先令=0，則則，回代得，不斷重復(fù)上述步驟，得到如下結(jié)果由于，誤差已經(jīng)很小，不必再重新計(jì)算所以取q表3=6540004) 金屬表面溫度5)斷面溫差及金屬中心溫度6)金屬熱焓由文獻(xiàn)以中表（33）得，當(dāng)時(shí)，Cp=kJ/(kg﹒℃)則，7)爐尾處金屬表面熱流已知t廢膛=800 ℃，； 各段金屬加熱時(shí)間1)預(yù)熱段平均熱流由文獻(xiàn)一中表（35）得，20℃時(shí)，20鋼，Cp= kJ/(kg﹒℃)預(yù)熱段金屬加熱時(shí)間其中K1—金屬的形狀系數(shù)，對(duì)于平板K1=1則 2)加熱段平均熱流金屬在加熱段的熱焓增量則 3)均熱段金屬在均熱段加熱時(shí)間4)總加熱時(shí)間 爐子主要尺寸計(jì)算 爐子長(zhǎng)度計(jì)算1)有效長(zhǎng)度 其中，P—爐子生產(chǎn)率，P=120000t/h —加熱時(shí)間，= b—料坯寬度，b=150mm n—爐內(nèi)料坯擺放排數(shù)，n=2 g—料坯平均單重2)預(yù)熱段長(zhǎng)度3)加熱段長(zhǎng)度4)均熱段長(zhǎng)度5)爐子總長(zhǎng)因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)爐型采用的是均熱