【正文】 = K = % = %= K = % = %= K = % = %表2 濕成分成分COCO2H2N2CH4H2O合計(jì)高爐煤氣100　　低位發(fā)熱值：(根據(jù)門捷列夫公式) ......................(3) 燃料所需空氣量計(jì)算1) 空氣消耗系數(shù)據(jù)資料，選取2) 理論空氣量20℃時(shí)，查得空氣的含濕量 =........................(4)3) 實(shí)際空氣量................................(5) =....................................(6)= (1+)= 單位燃燒產(chǎn)物的計(jì)算1) 各成分體積計(jì)算……..……..……..……..(7) = .……..…（8）總的煙氣體積為.……..……..（9） 2) 各成分的百分比3) 燃燒產(chǎn)物的密度………………(10) 理論燃燒溫度的計(jì)算1) 2) 1000℃時(shí)， 3) 1000℃時(shí)， 已知產(chǎn)物中的CO2和H2O的分壓分別為(設(shè)爐內(nèi)壓力接近于105Pa)105Pa≈105Pa由手冊(cè)查得，在2000℃下。它是估算實(shí)際爐溫能否達(dá)到工藝要求的重要數(shù)據(jù)之一；同時(shí)也是選擇燃料種類及其燃燒方法的參考。計(jì)算單位燃料進(jìn)行完全燃燒的燃燒產(chǎn)物（煙氣）生成量（）燃燒產(chǎn)物成分（%）及其密度）。一般系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)的內(nèi)容包括：燃燒的調(diào)節(jié)(空氣和燃料的調(diào)節(jié))，爐溫的調(diào)節(jié)(向爐內(nèi)供熱)，爐膛壓力的調(diào)節(jié)，液位的調(diào)節(jié)等。汽化冷卻的工作原理如下：軟水箱里的合格軟水通過給水泵供應(yīng)到氣包，然后通過自然循環(huán)供給加熱爐的7根水梁，由于加熱爐內(nèi)溫度高達(dá)1200℃左右，水梁內(nèi)的軟水在高溫下形成汽水混合物，帶走熱量達(dá)到冷卻水梁的目的，形成的汽水混合物通過上升管道進(jìn)入氣包。對(duì)爐子進(jìn)行冷卻的目的有兩個(gè)，一個(gè)是為了提高其強(qiáng)度和使用壽命，二是為了改善勞動(dòng)條件。 爐子的鋼結(jié)構(gòu)及冷卻系統(tǒng)的確定1) 鋼結(jié)構(gòu)爐子鋼結(jié)構(gòu)的主要作用是：(1) 維護(hù)爐體的外部形狀，固定爐子砌體；(2) 安裝固定爐子附件；(3) 承受拱頂?shù)乃椒至虻鯍鞝t頂?shù)暮芍兀?4) 承受爐子砌體因熱膨脹而產(chǎn)生的應(yīng)力；(5) 保持爐子砌體的嚴(yán)密性；各部分的鋼結(jié)構(gòu)分別選擇如下：爐頂鋼結(jié)構(gòu)：主要構(gòu)件是采用焊接H型鋼制成的橫梁，H型鋼的兩端架在爐墻兩側(cè)立拄的頂端。對(duì)于步進(jìn)梁和固定梁中心距較大(大于2000mm)其通道寬度可滿足燃燒火焰的要求。為了減小步進(jìn)梁和固定梁長(zhǎng)度方向上受熱膨脹而造成變形，將爐底水管沿長(zhǎng)度方向上分成幾段，并將立柱連成框架。所以步進(jìn)梁和固定梁及支柱必須有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受因鋼坯不均衡負(fù)載所產(chǎn)生的橫向作用力及步進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的橫向振動(dòng)。對(duì)于煙氣溫度不高的情況，可采用直接式機(jī)械排煙的方式。在不影響車間基本設(shè)施和生產(chǎn)運(yùn)行的前提下，鼓風(fēng)機(jī)的安裝力求使管道短，局部阻力最小。對(duì)于空煤氣雙蓄熱而言浪費(fèi)煤氣也較多，安全性較差。因此，在采用蓄熱式燒嘴形式的加熱爐當(dāng)中，應(yīng)用比表面積大于小球幾倍的蜂窩體是必然的選擇。按照蜂窩體內(nèi)氣流通道規(guī)則，阻力損失僅為球狀的1/3～1/4。蜂窩體的前端增加剛玉擋磚，減少高溫爐膛對(duì)蜂窩體的輻射，同時(shí)可增加蜂窩體的堆放穩(wěn)定性。 換熱裝置的形式及其換向系統(tǒng)的確定1) 換熱裝置的形式的確定設(shè)置換熱裝置的目的有二：其一，在使用發(fā)熱量較低的燃料時(shí)有利于燃燒，有利于提高爐溫，主要保證用能設(shè)備所需的熱工性能為主；其二，在使用發(fā)熱量較高的燃料時(shí)，則以節(jié)能降耗為主。燃燒器的數(shù)量取決與所選定的裝置的結(jié)構(gòu)形式和單位時(shí)間內(nèi)所需供熱量的多少。4) 爐墻兩側(cè)留有檢修門和扒渣門，可及時(shí)清理氧化鐵皮，減少因爐底氧化鐵皮升高引發(fā)的停爐打渣。2) 煤氣蓄熱式燃燒器與空氣蓄熱式燃燒器在爐外分開布置，使空氣與煤氣通道截然分開，完全避免了煤氣與空氣互竄的危險(xiǎn)。這樣不僅可以節(jié)約大量能源，向大氣排放的煙氣量也大幅度下降，有很好環(huán)保效果。 蓄熱式燒嘴成對(duì)工作，二者交替變換燃燒和排煙工作狀態(tài)，燒嘴內(nèi)的蓄熱體相應(yīng)變換放熱和吸熱狀態(tài)?？紤]到爐子可以加熱長(zhǎng)度不等的料坯初步采用料坯的側(cè)進(jìn)料為宜，另外從爐子的熱工角度看，側(cè)出料較好，尤其像合金鋼的加熱，還可減少爐頭吸冷風(fēng)，故采用側(cè)出式。連續(xù)式加熱爐的物料大多是從爐尾部進(jìn)入，但對(duì)于特長(zhǎng)料坯在步進(jìn)爐內(nèi)的加熱，采用側(cè)進(jìn)料為宜。雙面加熱比單面加熱具有更高的爐子生產(chǎn)率，良好的加熱質(zhì)量，所以絕大多數(shù)連續(xù)加熱爐都采用雙面受熱，只有在料坯厚度較小(δ＜100mm)的情況下，加熱料坯上下表面溫差不大，可不采用下加熱(要求生產(chǎn)率較高時(shí)亦可采用雙面加熱)，另外，雖然厚度較厚(δ＞100mm)，但長(zhǎng)度較短的料坯(L＜1000mm)的料坯，因支撐結(jié)構(gòu)困難，下加熱作用不大，所以不亦采用下加熱。目前連續(xù)加熱爐一般采用單排或雙排，很少采用雙排以上的。步進(jìn)周期和步距均可隨生產(chǎn)要求在一定范圍內(nèi)任意變化；(2) 加熱時(shí)間短，可實(shí)現(xiàn)快速加熱；(3) 可加熱某些不便于推鋼的料坯。步進(jìn)式連續(xù)加熱爐大體可以分為兩類：一類是單面加熱(上加熱)的步進(jìn)式爐，稱“步進(jìn)底式爐”；另一類是由水冷的步進(jìn)梁和固定梁組成的雙面加熱(上下加熱)步進(jìn)式爐稱“步進(jìn)梁式爐”。因此從傳熱觀點(diǎn)出發(fā)，要求盡可能抬高爐頂，以增加爐襯輻射傳熱，這一結(jié)論與前面的結(jié)論正好相反，在設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮，但近年來連續(xù)加熱爐都傾向于壓低爐頂，以保證爐氣充滿爐膛。當(dāng)火焰不充滿爐膛時(shí)，抬高加熱爐爐頂，不僅不會(huì)增加傳熱，反而會(huì)減少金屬所獲得的有效熱。實(shí)踐表明，燃煤氣的加熱爐，尤其是燃低熱值煤氣的加熱爐，爐膛高度都較大。1) 決定爐膛高度時(shí)主要考慮下列因素：(1) 爐型應(yīng)設(shè)計(jì)成各供熱段之間相對(duì)分開，減少相互間的輻射熱交換以實(shí)現(xiàn)規(guī)定的爐溫制度和供熱制度。但對(duì)不同的規(guī)格和材質(zhì)，各段長(zhǎng)度在全長(zhǎng)中占的比例不同，生產(chǎn)操作的時(shí)候，可以通過開閉燃燒器(改變供熱制度)來調(diào)節(jié)各段比例。爐型曲線的設(shè)計(jì)尚無可靠的計(jì)算公式或指標(biāo)，主要根據(jù)類似工業(yè)爐的經(jīng)驗(yàn)來確定。每一段可單獨(dú)供熱，上下爐膛及各燒嘴(供熱點(diǎn))熱負(fù)荷可調(diào)。加熱段，將鋼坯表面溫度以盡可能高的速度提高到出爐溫度水平，這一階段爐溫和加熱速度都設(shè)置到工藝允許的最高水平，目的是盡可能縮短金屬在自身溫度較高時(shí)地在爐停留時(shí)間，不但可以提高產(chǎn)量，而且可以減少氧化。這種基于“極限加熱”理念設(shè)計(jì)出的加熱爐，要想全面達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，對(duì)運(yùn)行調(diào)節(jié)水平提出十分高的要求(爐溫的小幅提高、加熱時(shí)間的小幅度延長(zhǎng)都有可能導(dǎo)致氧化鐵的熔化，致使氧化率大幅度升高甚至出現(xiàn)粘鋼事故，而均熱期爐溫的小幅降低、加熱時(shí)間的小幅度縮短又可能導(dǎo)致斷面溫差超過允許值)，而且使加熱爐對(duì)不同工藝的適應(yīng)性大大降低，因此縮小了加熱爐運(yùn)行調(diào)節(jié)的空間，給加熱爐的調(diào)節(jié)增加了難度。結(jié)合本長(zhǎng)的實(shí)際情況，該加熱爐采用高爐煤氣燃料，一方面可以將廠區(qū)內(nèi)自產(chǎn)的高爐煤氣合理利用起來，減少對(duì)環(huán)境的污染，另一方面可以降低成本，提高效益。液體燃料的優(yōu)點(diǎn)是：(1)發(fā)熱量高，熱量利用好，爐溫高，燃燒波動(dòng)小，調(diào)節(jié)范圍大，有條件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；(2) 存運(yùn)輸方便，灰分少，損耗??；(3) 燃燒裝置可以安裝在爐子的各個(gè)部位，易于實(shí)現(xiàn)不同工藝的要求。1）固體燃料固體燃料一般指的是煤或焦炭，其優(yōu)點(diǎn)是：(1) 燃燒設(shè)備簡(jiǎn)單，安全可靠；(2) 投資省，生產(chǎn)費(fèi)用一般比較低；(3) 運(yùn)輸與儲(chǔ)存簡(jiǎn)單方便。爐子的技術(shù)設(shè)計(jì)是施工設(shè)計(jì)的的基本技術(shù)資料和依據(jù)。在綜合考慮爐子的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和全廠和車間生產(chǎn)規(guī)模和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，確定爐子應(yīng)采用的機(jī)械化和自動(dòng)化程度。面對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展和大氣環(huán)境污染狀況嚴(yán)重惡化的局面，應(yīng)當(dāng)而巳也必須在技術(shù)可行的條件下，堅(jiān)持節(jié)能和污染控制兩手抓，而不能總是走“先生產(chǎn)、后治理”的老路結(jié)合我國(guó)國(guó)情，開發(fā)與應(yīng)用高溫空氣燃燒技術(shù)，探索一條節(jié)能與污染并重的新路子。為響應(yīng)我國(guó)的節(jié)能政策，開發(fā)與應(yīng)用高溫空氣燃燒技術(shù)，就顯得十分必要了。我國(guó)工業(yè)爐窯的這種高能耗、低效率的現(xiàn)狀，將與我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展不相適應(yīng)開發(fā)與應(yīng)用高溫空氣燃燒技術(shù)，已是形勢(shì)所迫，急不可待。5) 燒嘴式結(jié)構(gòu)可以采用集中換向和分散換向方式，分散換向則由于換向閥靠近燒嘴，換向閥與燒嘴之間的連接管道短而小，燃燒間斷時(shí)間短，因此換向時(shí)管道內(nèi)殘留煤氣損失較少，更有利于節(jié)能。蓄熱式加熱爐總的發(fā)展趨勢(shì)是朝著燒嘴式蓄熱式加熱爐方向發(fā)展，具體表現(xiàn)有以下幾個(gè)方面：1) 蓄熱式燒嘴加熱爐和原普通加熱爐相比，都是通過調(diào)整燒嘴熱負(fù)荷來調(diào)節(jié)爐內(nèi)溫度，對(duì)于操作人員易于接受。在蓄熱式燃燒技術(shù)方面形成了一套較完善的設(shè)計(jì)思想和方法，蓄熱式技術(shù)在工業(yè)爐上的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、少污染和高自動(dòng)化水平，達(dá)到了燃燒工業(yè)爐“三高一低”(高爐溫、高煙溫、高余熱回收和低惰性)的發(fā)展方向的要求。東北大學(xué)、北京科技大學(xué)、機(jī)械部第五設(shè)計(jì)研究院、冶金部鞍山熱能研究院等對(duì)此技術(shù)都有研究，但是工業(yè)應(yīng)用很少。隨著蓄熱式燃燒技術(shù)的進(jìn)步和新型耐火材料的研究開發(fā)，高效蓄熱式余熱回收技術(shù)和高風(fēng)溫燃燒技術(shù)在不斷完善中正走向成熟。新型蓄熱式加熱爐技術(shù)之所以引起普遍重視和迅速推廣應(yīng)用是因?yàn)樗茏畲笙薅鹊幕厥粘鰻t煙氣的熱量，大幅度的節(jié)約燃料、降低成本，還能提高爐子的產(chǎn)量，同時(shí)大大減少二氧化碳和氮氧化物的排放量，有利環(huán)境保護(hù)，因此這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)際上被稱為21世紀(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一。(5)采用傳統(tǒng)的節(jié)能燃燒技術(shù)，助燃空氣預(yù)熱溫度越高，煙氣中NOX含量越大；而采用蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù)，在助燃空氣預(yù)熱溫度非常高的情況下，NOX含量卻大大減少了。因而可以向大氣環(huán)境少排放二氧化碳25% 以上，大大緩解了大氣的溫室效應(yīng)。煙氣余熱的“極限”回收，弱化了過剩空氣對(duì)加熱爐總熱效率的影響，擴(kuò)大了燃燒的調(diào)節(jié)范圍，便于燃燒控制。助燃空氣預(yù)熱溫度升高，降低了對(duì)燃料熱值的要求，有利于低熱值燃料的有效利用。由于助燃空氣溫度預(yù)熱到燃料自燃點(diǎn)以上，燃料一進(jìn)人爐內(nèi)就能著火燃燒，提高了燃燒的穩(wěn)定性。3) 縮小裝置尺寸。盡管助燃空氣預(yù)熱溫度很高，但由于燃燒區(qū)氧濃度降低，火焰體積成倍擴(kuò)大，降低了燃燒的峰值溫度，避免了熱力型NOx的大量生成，實(shí)現(xiàn)了超低NOx排放(一般為～)；(2)低排放。煙氣熱回收效率超過80%。HRS的開發(fā)，不僅實(shí)現(xiàn)了煙氣余熱極限回收及NOx排放量的大幅度降低，而且這種新型燃燒器還引發(fā)產(chǎn)生了一種新的燃燒技術(shù)——高溫空氣燃燒技術(shù)HTAC(High Temperature Air Combustion)。為了實(shí)現(xiàn)低NOx排放，蓄熱體和燒嘴組成一體聯(lián)合工作，采用兩段燃燒法和煙氣自身再循環(huán)法來控制進(jìn)氣，效果很好。在不銹鋼退火爐、步進(jìn)梁式爐上的應(yīng)用均達(dá)到了預(yù)期的效果，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。新型蓄熱室傳熱效率高和換向時(shí)間短，帶來的效果是排煙溫度低（200℃以下），被預(yù)熱介質(zhì)的預(yù)熱溫度高（只比爐溫低100～150℃）。其原理是采用蓄熱室余熱回收裝置，交替切換煙氣和空氣，使之流經(jīng)蓄熱體，達(dá)到在最大程度上回收高溫?zé)煔獾娘@熱，提高助燃空氣溫度的效果。HTAC技術(shù)被認(rèn)為是具有創(chuàng)造性、實(shí)用性以及增長(zhǎng)潛力的新的戰(zhàn)略技術(shù)。它具有高效節(jié)能和超低NOX排放等多種優(yōu)點(diǎn)，又被稱為環(huán)境協(xié)調(diào)型燃燒技術(shù)HTAC技術(shù)具有高效、節(jié)能和低污染等特性，自從面世以來，就受到世界工業(yè)界和企業(yè)界的廣泛關(guān)注。它包含兩項(xiàng)基本技術(shù)措施：一項(xiàng)是采用溫度效率高達(dá)95%，熱回收率達(dá)80%以上的蓄熱式換熱裝置，極大限度回收燃燒產(chǎn)物中的顯熱，用于預(yù)熱助燃空氣，獲得溫度為800～1000℃，甚至更高的高溫助燃空氣。河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院　　畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄熱軋板廠10t/h蓄熱式步進(jìn)加熱爐設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)目　　錄引 言 11 緒論 2 2 2其基本思想是讓燃料在高溫低氧濃度(體積)氣氛中燃燒。這種燃燒是一種動(dòng)態(tài)反應(yīng)，不具有靜態(tài)火焰。對(duì)于企業(yè)界來說，它可以大幅度降低能耗和生產(chǎn)成本，提高其運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。79河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院　畢業(yè)設(shè)計(jì)1 緒論蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù)，19世紀(jì)中期就開始用于高爐熱風(fēng)爐、平爐、焦?fàn)t、玻璃熔爐等規(guī)模大且溫度高的爐子。另外，由于換向裝置和控制技術(shù)的提高，使換向時(shí)間大為縮短，傳統(tǒng)蓄熱室的換向時(shí)間一般為20～30min，～3min。在隨后幾年里，對(duì)該蓄熱系統(tǒng)又進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究并作了試用。在蓄熱體選取上，采用壓力損失小、比表面積更大的陶瓷蜂窩體，以減少蓄熱體的體積和重量。數(shù)據(jù)顯示，空氣預(yù)熱溫度達(dá)1300℃、爐內(nèi)O2含量為11%時(shí)NOx排放量是40kg/m3 [1]。采用高效蓄熱式煙氣余熱回收裝置，交替切換煙氣與空氣，“極限”回收排煙余熱。主要表現(xiàn)在3個(gè)方面：(1)低NOx污染。火焰體積顯著增大，使單位體積的燃燒強(qiáng)度減弱，燃燒噪音大大降低。4) 燃燒穩(wěn)定性好。6) 對(duì)燃料的適應(yīng)性擴(kuò)大。8) 便于燃燒控制。由上所述，蓄熱式空氣燃燒技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)在于：(1) 節(jié)能潛力巨大，平均節(jié)能25% 以上。(4) 由于火焰不是在燃燒器中產(chǎn)生的，而是在爐膛空間內(nèi)才開始逐漸燃燒，因而燃燒噪聲低。 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 國(guó)外研究現(xiàn)狀1982年英國(guó)的Hotwork ，世界上一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相繼開發(fā)和采用了這項(xiàng)技術(shù)。日本鋼管、新日鐵、川崎、住友等鋼鐵公司都在軋鋼加熱爐上采用了這項(xiàng)技術(shù)，收到節(jié)能20%～30%提高產(chǎn)量15%～20%的效果。 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀中國(guó)自二十世紀(jì)八十年代開始有國(guó)外譯文介紹，八十年代中后期國(guó)內(nèi)熱工界也開始研究新型蓄熱式技術(shù)，建立了專門的陶瓷球蓄熱式實(shí)驗(yàn)裝置。如北京神霧公司的蓄熱式燒嘴加熱爐，秦皇島設(shè)計(jì)院的蓄熱式加熱爐等。隨著蓄熱式燃燒技術(shù)的進(jìn)步和新型耐火材料的研究開發(fā)，高效蓄熱式余熱回收技術(shù)和高風(fēng)溫燃燒技術(shù)在不斷完善中正走向成熟。4) 對(duì)于高熱值氣體燃料，可直接冷爐點(diǎn)火升溫。 開發(fā)與應(yīng)用高溫空氣燃燒技術(shù)的前景　　從我國(guó)工業(yè)爐的能源結(jié)