【正文】 得燃料消耗量標(biāo) 爐膛熱平衡表 將上述計(jì)算計(jì)算數(shù)據(jù)總結(jié)，列入表25表25 爐膛熱平衡表爐膛熱收入爐膛熱支出序號項(xiàng)目熱量%序號項(xiàng)目熱量%1燃料燃燒化學(xué)熱1加熱金屬物理熱2預(yù)熱空氣帶入物理熱2出爐膛廢氣物理熱3金屬氧化放熱3冷卻水帶出物理熱44爐壁導(dǎo)熱損失55經(jīng)爐門熱損失66其它合 計(jì)100合 計(jì)100 爐子工作指標(biāo)①單位燃耗:標(biāo)/t(鋼)②單位熱耗: (鋼)③爐膛熱效率:④爐子熱效率:注：為了給爐子提高生產(chǎn)率留有余量，在選擇燒嘴數(shù)量及燃燒能力時，即 煤氣燒嘴的選用 選擇依據(jù)1）燃料種類:焦?fàn)t煤氣；2）煤氣低發(fā)熱值:17835kJ/標(biāo)m3；3）爐子最大燃料消耗量:B=11435標(biāo)m3/h；4）爐子最大濕空氣需要量: 5）預(yù)熱空氣溫度：=350℃；6）供熱分配： 上加熱40%,下加熱60%（上加熱段40%，下加熱段40%，均熱段20%）； 燒嘴布置和燒嘴選型連續(xù)加熱爐爐溫高（加熱段爐溫為1340℃），爐溫均勻性好，因此燒嘴燃燒火焰要有一定的長度的鋪展面。選用DWI型煤氣燒嘴。③均熱段：采用端燒嘴, DWI8型煤氣燒嘴，其燃燒能力為190標(biāo)m179。 設(shè)計(jì)方案1）換熱器種類：金屬換熱器；2）換熱器結(jié)構(gòu)：平滑直管金屬換熱器（帶“十”字形紐帶插入件）；3）換熱器規(guī)格：；4）換熱器布置：順（直）排，換熱管中心距，1m；5）換熱器氣流方向及流速:逆叉流，管外流煙氣,設(shè)；管內(nèi)流空氣,設(shè)。首先確定煙道尺寸（1）計(jì)算煙道流通面積，㎡ 式中：—進(jìn)入煙道煙氣流量，=50900標(biāo)m3/h；—煙道中煙氣流量，查《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》表61，取，則 (2) 確定煙道尺寸根據(jù)，查《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》表64（拱頂角180186。 （2）計(jì)算沿?zé)煔饬鲃臃较蛏系膿Q熱管排數(shù)①計(jì)算空氣流通截面上的換熱管排數(shù)式中： —空氣流量，按設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)=54886標(biāo)m3/h； —流經(jīng)換熱器的空氣流速，取=8標(biāo)m/s；—換熱管內(nèi)徑，故： ②計(jì)算沿?zé)煔饬鲃臃较蛏系膿Q熱器排數(shù) （3）計(jì)算換熱器行程數(shù) 圖21 空氣換熱器示意圖 確定換熱器材質(zhì)本換熱器內(nèi)氣流為逆叉式，煙氣入口處和空氣出口處管壁溫度最高，煙氣出口處和空氣入口處管壁溫度最低。換熱管中空氣流速： 換熱管中空氣平均溫度： 查《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》表67， ③ 預(yù)熱空氣在下風(fēng)箱90186。 計(jì)算各區(qū)段空氣流量、管道直徑、規(guī)格及空氣流速1) 風(fēng)機(jī)出口到換熱器入口 2) 換熱器出口到總管分叉處查《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》表62得，取3) 總風(fēng)管分岔處到上加熱燒嘴供風(fēng)集管(流量占40%)查《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》表62得，取4) 總風(fēng)管分岔處到下加熱集管(流量占60%)；查《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》表62得，取5) 下加熱集管到側(cè)燒嘴(每一側(cè)占20%)；查《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》表62得，取6) 總風(fēng)管分岔處到均熱段燒嘴供風(fēng)集管(15%)查《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》表62得，取 確定計(jì)算阻力損失的管路系統(tǒng)根據(jù)阻力損失計(jì)算原則，確定按到下部側(cè)燒嘴管路系統(tǒng)進(jìn)行阻力計(jì)算（該管路系統(tǒng)阻力最大）。b) 第3欄和第7欄是。 計(jì)算阻力損失分段號1ⅠⅡⅢⅣⅤ分段名稱2風(fēng)機(jī)出口到換熱器換熱器換熱器出口到主分叉處主分叉處到下加熱集管端頭下加熱集管到均熱下側(cè)燒嘴通道尺寸分段長度L(m)39另行計(jì)算9208管道規(guī)格（外徑壁厚mm）41420618206142068204管道內(nèi)徑（當(dāng)量直徑）d(m)5氣體流通橫截面積F(m2)6垂直管高度H(m)7+5+34+1氣體參數(shù)種類8冷空氣熱空氣熱空氣熱空氣密度ρ0（kg/標(biāo)m3）9流量V0（標(biāo)m3/h）105777554886流速W0(標(biāo)m/s)11平均溫度T均（℃）1210376361343通道阻力損失Pa 摩擦損失摩擦阻力系數(shù)131415局部損失阻力系數(shù)：i—來源n—個數(shù)j—數(shù)值161718幾何損失地區(qū)大氣最高溫度（℃）19—414141大氣密度(kg/m3）20—?dú)怏w密度(kg/m3）21—22—+分段阻力損失(Pa)23管道總阻力損失(Pa)24采用表格計(jì)算方法，見表26。均熱段燒嘴20%。換熱管煙氣出口處12～13排換熱管采用表面滲鋁碳鋼管，其余換熱管采用碳素鋼管。2) 計(jì)算換熱管根數(shù)（1）計(jì)算單根換熱管的換熱面積由設(shè)計(jì)方案確定換熱管采用鋼管，則單根換熱管換熱面積： （2）計(jì)算換熱管根數(shù) 3) 換熱管布置（1）計(jì)算垂直煙氣流動方向斷面上的換熱管列數(shù)式中：— 煙氣流量按=50900標(biāo)m3/h ； —流經(jīng)換熱器的煙氣流速，取=3標(biāo)m/s； — 垂直煙氣流動方向斷面上的相鄰換熱管間距，=2=； —換熱管外徑，=； —換熱管長度，= m。故 所以， 傳熱系數(shù) 由于換熱器使用中可能出現(xiàn)積灰等現(xiàn)象，導(dǎo)致?lián)Q熱系數(shù)降低，影響空氣預(yù)熱溫度，所以實(shí)際傳熱系數(shù)用計(jì)算出的K值乘以降低系數(shù)加以修正。/h，則燒嘴個數(shù)為：這里取8個端燒嘴,6個平焰燒嘴。②加熱段上加熱：采用TP150平焰燒嘴,燃燒能力為150標(biāo)m179。該加熱爐上加熱采用爐頂平焰燒嘴。取=1則：所以， 綜上：6）其他熱損失 這些熱損失包括爐底散熱損失，操作爐門散熱熱損失等。 —爐門在單位時間內(nèi)的開啟時間； —溢出的爐氣溫度，℃； —分別為爐氣在0℃和0℃之間的平均比熱容,kJ/標(biāo)m3.℃ 其中：式中：—流量系數(shù)，—爐門的開啟高度，米 b—爐門的寬，米—空氣和爐氣在各自溫度下的密度，kg/標(biāo)t氣—溢出的爐氣的溫度，—?dú)怏w膨脹系數(shù)， g—重力加速度① 查《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》表15，t氣=1298℃時, 。 查《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》表33得， 則 ： 2） 出爐膛廢氣帶出的物理熱損失Q 式中: —單位燃料燃燒時產(chǎn)生的煙氣量 t—爐膛廢氣溫度、 —分別為廢氣在0～t和0～t之間的平均比熱容 t=850℃， t=10℃ 查《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》表（15）得 所以，3）爐壁導(dǎo)熱損失由《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》式（414） 式中:t壁—爐壁內(nèi)表面溫度, T環(huán)—爐子周圍環(huán)境溫度 S—各層耐火材料砌筑厚度 λ—各層耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù) —爐墻外表面向周圍大氣傳熱熱阻, F—爐壁外表面積(1) 爐膛內(nèi)表面平均溫度的計(jì)算 ①均熱段已知: g均= M均= ，代入得②加熱段已知: = g加= M加=,代入得③預(yù)熱段已知: = g預(yù)= M預(yù)= ，代入得(2)環(huán)境平均溫度: =10℃(3)爐壁導(dǎo)熱損失的計(jì)算①預(yù)熱段爐墻導(dǎo)熱損失的計(jì)算本設(shè)計(jì)爐墻選用348mm(3塊)粘土磚和116mm(1塊)絕熱磚,其中絕熱磚選用硅藻土磚。根數(shù)：由《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》式（88）得 根當(dāng)n2時取2根，n2時取3根。）當(dāng)時，計(jì)算得，取?；赖母鶖?shù)根據(jù)料坯長短及受力大小而確定的，在確定滑道之間的距離時應(yīng)遵循以下原則：a：保證鋼料運(yùn)行時不掉鋼，即應(yīng)保證鋼料兩端距離水管懸出一定長度。 爐膛各部分耐火材料的確定 爐頂:當(dāng)B4m時,與使用可塑料相比,可縮短修爐周期,提高爐子作業(yè)率,從而降低燃料消耗,本設(shè)計(jì)采用耐火混凝土澆注料,它強(qiáng)度高,材料易得,施工方便,適用與無酸堿侵蝕及一般爐子或熱工設(shè)備內(nèi)襯,本設(shè)計(jì)在加熱段和均熱段采用磷酸耐火混凝土,它的最高使用溫度1450度；預(yù)熱段采用礬土水泥耐火混凝土,它的最高使用溫度1350度,厚450mm。開設(shè)位置通常在加熱段。 爐門高度H進(jìn)：同裝料門一樣，取350mm。(2)出料門 爐門寬度B出:若采用側(cè)出料時,則需很大爐門,且容易卡鋼,結(jié)構(gòu)和操作上都很困難。 爐子主要尺寸確定 爐子長度計(jì)算(1)有效長度，按《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》式（82）得： 式中: P—爐子生產(chǎn)率，P=115t/hb—料坯寬度。⑤計(jì)算金屬表面熱流式中： —加熱段導(dǎo)來輻射系數(shù)，=—加熱段爐氣溫度，=1350℃ t均1—加熱段始端鋼坯加熱溫度，t均1=581℃ S—熱透深度，S= 查《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》表31得，t均1=581℃時，所以，對上式采用順序漸進(jìn)法求解:首先令，代入上式得 則：代回上式重新計(jì)算，得：反復(fù)迭代，得，則 因?yàn)?，誤差極小，不必再計(jì)算。①計(jì)算金屬斷面平均溫度t均3==50=1215℃②計(jì)算金屬上表面熱流由《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》式(324)可得在此溫度下，鋼的導(dǎo)熱系數(shù) 所以,③計(jì)算均熱段爐氣溫度==1298℃注：計(jì)算結(jié)果與前面假設(shè)溫度相近，故不必再重新假設(shè)。則：01為預(yù)熱段； 12為加熱段； 23為均熱段。 m式中：—?dú)怏w輻射有效系數(shù)，一般與氣體黑度，幾何形狀有關(guān)，取=～ F—圍繞氣體的容積表面積 m2 V—?dú)怏w所充滿的容積 m3 計(jì)算爐氣中和汽分壓由燃料燃燒計(jì)算，見表24，得PCO2= PH2O= 計(jì)算各段爐氣溫度 由《工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊》知，爐溫與鋼材表面溫度之差為溫度位差，對于一般加熱爐，一般不超過 50～100℃，①設(shè)加熱段爐氣溫度比加熱終了時金屬表面溫度高100℃，即②假設(shè)均熱段爐氣溫度比加熱金屬表面溫度高50℃‘③預(yù)熱段爐氣溫度變化規(guī)律近似為線性變化，即 計(jì)算各段爐氣黑度按《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》式(212),(213),(214)得:① 加熱段（1300186。設(shè)t產(chǎn)=1800~2100℃.查《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》表15得‘C產(chǎn)= kJ/標(biāo)m3設(shè),得因此，可滿足連續(xù)式加熱爐加熱工藝要求。把通過實(shí)驗(yàn)、鑒定和生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)已經(jīng)證明的行之有效的單項(xiàng)節(jié)能技術(shù)，諸如節(jié)能燒嘴、爐用節(jié)能風(fēng)機(jī)、各種換熱器、自控調(diào)節(jié)裝置、優(yōu)質(zhì)輕型耐火材料，還有煤、水漿燃燒技術(shù)、油水乳化燃燒、粉煤油混燒、煤的氣化、液化燃燒等配套化、系列化，用于鍛造加熱爐的技術(shù)改造和新建爐的設(shè)計(jì)之中。6） 開發(fā)一個用節(jié)能配套技術(shù)，對鍛造加熱爐進(jìn)行綜合治理我國不少單項(xiàng)爐窯節(jié)能技術(shù)不論是技術(shù)性還是節(jié)能效果，大部分已接近同類產(chǎn)品的水平。以上情況說明，燃煤、燃?xì)?、燃油、用電的加熱爐，品滾單位燃耗之間均有較大的差距，也就存在著巨大的節(jié)能潛力。其中燃耗最高的為721，一般的約為400。5） 從燃耗差距中挖掘節(jié)能潛力這是鍛造加熱爐行業(yè)比較現(xiàn)實(shí)偶遇小的節(jié)能方法。從我國實(shí)際考慮，鍛造加熱用能的方向、原則應(yīng)是：第一，采用各種煤制氣、天然氣、液化氣，以符合以煤為主要能原的國情；第二，鍛件加熱技術(shù)工藝的確需要，經(jīng)濟(jì)上又合理而且有條件的可采用油和電能加熱；第三，堅(jiān)決提倡鼓勵采用有利于節(jié)能、環(huán)保的新優(yōu)能源；第四，要采用堅(jiān)決的措施限制、減少、禁止直接燃煤加熱爐的使用。我國1974年的情況是：按鍛件重量計(jì)算，直接燃煤的爐子偉55%，燃油爐占33%，煤氣爐偉10%，電加熱的鍛件為2%。蘇聯(lián)從1960年開始就不再使用直接燃煤的爐子，至1980年的20年中，用重油的比例從60%下降到10%，天然氣則由38%上升到70%以上，%增加到20%。從當(dāng)前世界爐窯技術(shù)發(fā)展趨勢和節(jié)能的需要來說，今后應(yīng)著力研制開發(fā)高效、輕質(zhì)、控制程度高、熱效率高、綜合節(jié)能效果好的爐型。在機(jī)械行業(yè)鍛造車間使用的室式爐中有90%的爐子熱效率低于半連續(xù)加熱爐、環(huán)形加熱爐。蓄熱造成的熱損失一般在40%以上。其中室式爐5972臺、推桿式爐317臺、臺車式爐131臺、環(huán)