【正文】 兩類：一類是單面加熱 (上加熱 )的步進式爐，稱 “ 步進底式爐 ” ；另一類是由水冷的 步進梁和固定梁組成的雙面加熱 (上下加熱 )步進式爐稱 “ 步進梁式爐 ” 。 連續(xù)式加熱爐的物料大多是從爐尾部進入，但對于特長料坯在步進爐內(nèi)的加熱，采用側(cè)進料為宜。 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。蜂窩體的前端增加剛玉擋磚，減少高溫爐膛對蜂窩體的輻射，同時可增加蜂窩體的 堆放穩(wěn)定性。在不影響車間基本設施和生產(chǎn)運行的前提下，鼓風機的安裝力求使管道短，局部阻力 最小。對于步進梁和固定梁中心距較大 (大于 2021mm)其通道寬 度可滿足燃燒火焰的要求。 一般系統(tǒng)自動調(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。39。 爐膛內(nèi)爐料的加熱是以輻射傳熱為主，還是以對流傳熱為主主要取決于爐氣溫度和流動速度，加熱爐用于加熱爐料的爐溫一般高于800℃ ，且爐氣通常為自然流動，所以爐膛熱交換以輻射傳熱為主。 計算各段爐氣的平均綜合輻射系數(shù) 對于步進式加熱爐，可據(jù)公式 )1( gkm ??? ?? ??? q mqgk mC 24kJ/ ( )mK????????? ..(18) 得： 均熱段 ? ?2 0 .4 3 0 .2 3 8 0 .8 5 .80 .2 3 8 0 .5 4 0 .8 1 0 .2 3 8g kmC ????? ? ?均 24kJ/ ( )mK? 河北 聯(lián)合 大學 輕工學院 畢業(yè)設計 29 加熱段 ? ?2 0 . 4 3 0 . 2 2 5 0 . 8 6 . 5 70 . 2 2 5 0 . 5 4 0 . 8 1 0 . 2 2 5g k mC ????? ? ?加 24kJ/ ( )mK? 預熱段 ? ?2 0 . 4 3 0 . 2 5 5 0 . 8 6 . 1 30 . 2 5 5 0 . 5 4 0 . 8 1 0 . 2 5 5g k mC ????? ? ?預 24kJ/ ( )mK? 均熱段與加熱段界面處 2/)( 加均均加 g k mg k mg k m CCC ?? ( ) / 2 ? ? ? )/(kj 42 Km ? 加熱段與預熱段界面處 2/)( 預加加預 g k mg k mg k m CCC ?? ( ) / 2 ? ? ? )/(kj 42 Km ? 金屬加熱計算 金屬加熱計算是確定火焰爐熱工計算的核心，其主要目的是確定金屬在爐內(nèi)的加熱時間。2 0 .0 3 1 .7 6 9 %1 .6 9 6OnVO V? ? ? 3) 燃燒產(chǎn)物的密度 39。而燃燒產(chǎn)物成分是計算爐氣黑度所必需的數(shù)據(jù)。 爐底鋼結(jié)構：由工字鋼，槽鋼和鋼板焊接組成。但他們的受力條件和結(jié)構都有著重要的區(qū)別。蜂窩體由于有較高壓力的氣體頻繁換向，起到了吹刷通道作用，故不易產(chǎn)生灰塵沉積堵塞。 6) 可對單個燒嘴進行在線維護，降低了故障風險。因此它是火焰爐的核心部分。爐長不受推鋼長度限制，生產(chǎn)率高； (5) 可消除或在很大程度上減少 “ 水管黑印 ” ，料坯下表面也不會劃傷，加熱質(zhì)量高； (6) 步進機構比推鋼機的制作和維護要復雜，建爐投資大。若燒重油或天然氣等高熱值煤氣時，則爐膛高度也要降低。一座工業(yè)爐設計的合理與否，決定于爐型曲線。 3）氣體燃料 氣體燃料與固體、液體燃料相比，其優(yōu) 點是： (1) 過剩空氣系數(shù)低，燃燒完全，容積熱負荷高，燃燒過程容易調(diào)節(jié)，易于實現(xiàn)自動控制； (2) 對工藝的適應性好，可滿足從低溫到高溫、從長火焰到短火焰的各種要求； (3) 燃燒后無黑灰無積灰，環(huán)境干凈。 2 初步設計 初步設計目的根據(jù)生產(chǎn)及工藝等方面的要求，確定出爐子的方案，為技術設計做好準備。 3) 爐墻兩側(cè)留有便于檢修的人孔門和扒渣門。尤其是日本，現(xiàn)已有 150多座工業(yè)爐采用了這項技術。燃燒火焰峰值溫度降低、可使爐壁免受高溫灼燒，從而延長爐膛的使用壽命。 2) 低污染。系統(tǒng)采用陶瓷球作為蓄熱體，比表面積可達 240m2/m3，因此蓄熱能力大大增強、蓄熱體體積顯著縮小、換向時間降至 1～ 3min，溫度效率明顯提高 (一般大于 80％ )，而預熱溫度波動一般小 于 15℃ 。它具有高效節(jié)能和超低 NOX 排放等多種優(yōu)點，又被稱為環(huán)境協(xié)調(diào)型燃燒技術 HTAC 技術具有高效、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)界的廣泛關注。 由于本設計采用了先進的蓄熱式高溫空氣燃燒技術，該技術擁有多方面的優(yōu)勢，尤其在節(jié)能 降耗和環(huán)保方面取得了很大的成效，相信在國內(nèi)會擁有廣闊的發(fā)展前景。 河北聯(lián)合大學輕工學院 畢業(yè)設計引言 2 河北 聯(lián)合 大學 輕工學院 畢業(yè)設計 3 1 緒論 蓄熱式燃燒技術的歷史發(fā)展與現(xiàn)狀 蓄熱式燃燒技術的歷史 蓄熱式高溫空氣燃燒技術， 19 世紀中期就開始用于高爐熱風爐、平爐、焦爐、玻璃熔爐等規(guī)模大且溫度高的爐子。 NKK 進行了多次試驗，對測得的數(shù)據(jù)進行了 分析 。爐內(nèi)換熱效率的提高，可使相同產(chǎn)量加熱爐的尺寸縮小或者同樣大小加熱爐的產(chǎn)量提高。 (2) 擴大了火焰燃燒區(qū)域，火焰的邊界幾乎擴展到爐膛的邊界，從而使得爐膛內(nèi)溫度均勻，這樣一方面提高了產(chǎn)品質(zhì)量，另一方面延長了爐膛壽命。 1998年 9 月萍鄉(xiāng)鋼鐵有限責任公司首次和大連北島能源技術有 限公司合作采用蓄熱式燃燒技術進行軋鋼連續(xù)式加熱爐燃燒純高爐煤氣技術的開發(fā)研究，并率先在萍鋼棒材公司軋鋼加熱爐上應用，在國內(nèi)首次實現(xiàn)了蓄熱式技術燃燒高爐煤氣在連續(xù)式軋鋼加熱爐上的應用。 從我國的節(jié)能政策來看，近年來我國政府十分重視節(jié)能工作，堅持開發(fā)與節(jié)約并舉，把節(jié)約放在首位，成為我國能源戰(zhàn)略的基本方針。設計已知條件： 1） 蓄熱式三段連續(xù)步進式加熱爐，產(chǎn)量 120t/h 2） 鋼坯尺寸 150mm800mm9000 mm （含 C 量 40%） 3） 加熱工藝要求，即鋼坯的加熱溫度、出爐時內(nèi)外溫差、加熱速度、爐內(nèi)氣氛要求等： 1180℃ ，環(huán)境溫度： 20℃ 4） 所能提供給爐子的熱源狀況：高爐煤氣 5） 空、煤氣預熱溫度： =1000℃ 燃料的選擇 爐子選用何種燃料受很多因素的影響。故本設計采用一種 “ 平衡加熱 ” 工藝， “ 平衡加熱 ” 工藝不再單純以提高生河北 聯(lián)合 大學 輕工學院 畢業(yè)設計 12 產(chǎn)率為核心，以 最高加熱速度作為確定爐溫制度依據(jù)，而是主要以確保斷面溫差和減少燒損為核心，以鋼坯在爐內(nèi)的平衡升溫速度為依據(jù)來確定爐溫制度。各段長度選擇要得當，盡可能滿足最大的加熱時間，同時可適當增設燒嘴以便調(diào)節(jié)。 (3) 爐膛曲線及其空間的大小，應保證在既定的熱負荷范圍內(nèi)爐膛壓力分布合理，爐頭與爐尾的壓差要小，以減少端頭吸風和爐尾冒火現(xiàn)象。 河北 聯(lián)合 大學 輕工學院 畢業(yè)設計 15 料坯的裝出爐方式 在設計中，應考慮生產(chǎn)線與裝出料之間的關系。 本設計采用空、煤氣雙預熱上下組合式燒嘴，采用蜂窩體做蓄熱體，空氣蓄熱室和煤氣蓄熱室隔開配置，空、煤氣流斜交混合。利用加熱爐排出的高溫煙氣來預熱空氣和煤氣，對于改善燃燒過程、節(jié)約燃料、提高燃燒效率具有重要意義。從這種意義上講，集中換向比較適合于普碳鋼等對加熱質(zhì)量要求不高的棒、線材坯料加熱，但在加熱優(yōu)質(zhì)碳素鋼或合金鋼坯料時該種方式便顯得較為吃力，需 要有操作更加靈活、更加完善的蓄熱式燃燒系統(tǒng)配置。這種結(jié)構可 較大改善立柱的穩(wěn)定性，并可避免因熱膨脹造成整個爐底梁的變形。氣包內(nèi)設有汽水分離裝置，汽水混合物中的蒸汽供給用戶。 39。 爐膛熱交換計算 爐膛熱交換計算的主要目的是確定爐氣經(jīng)爐壁到爐料的總導來輻射系數(shù) C 值，為金屬加熱計算提供必要的數(shù)據(jù)。 溫度制度的確定及邊界條件 1) 溫度制度的確定 本設計中加熱鋼坯的材質(zhì)為 40 號鋼，斷面尺寸為 mm800150? ，由于金屬在低溫下具有較高塑性，導熱系數(shù)較大，金屬在彈性壓力內(nèi)溫度應力不會太大，因此，從提高加熱爐單位生產(chǎn)率的角度上來講，應將金屬在爐內(nèi)的升溫分成兩段： 第一段，金屬表面以盡可能快的速度加熱到鋼坯出爐溫度水平。 39。 計算燃料低發(fā)熱量（ 低Q ）。冷卻方式有水冷和汽化冷卻兩種。 1) 爐底水管結(jié)構 河北 聯(lián)合 大學 輕工學院 畢業(yè)設計 19 步進梁式爐底水管結(jié)構主要有三種形式 (1) 單管支撐的爐底梁結(jié)構 這種結(jié)構的步進梁和固定梁是通長的，單管水管立柱支撐，這種結(jié)構的立柱水管立柱數(shù)量最少，因而，可減少水冷熱損失， (水管受熱面小 )，耗水量和基建費 用低，所以應用較廣。采用陶瓷 小球不方便在線更換，而陶瓷蜂窩體則有利于蓄熱體的在線更換，這可以保證非常好的生產(chǎn)連續(xù)性。燃燒裝置在加熱爐上的布置位置根據(jù)爐溫的高低有所不同，高溫爐的燃燒器可直接安裝在爐膛的高溫段部或側(cè)墻上。成對的燒嘴分設于爐膛的 A 側(cè)和 B 側(cè)，當 A 側(cè)燒嘴燃燒時，空氣流經(jīng)積聚了熱量的蓄熱體而被加熱，與此同時， B 側(cè)燒嘴排煙，煙氣熱量被蓄熱體吸收，換向工作后，B 側(cè)燒嘴燃燒，空氣同樣被蓄熱體加熱， A 側(cè)燒嘴排煙，煙氣熱量被蓄熱體吸收。在設計爐子時，要根據(jù)料坯長度、爐子生產(chǎn)率、爐子計算長度、甚至車間布置等情況確定。爐膛越高這種情況越易于發(fā)展，所以在連 續(xù)加熱爐的設計中，往往是在結(jié)構允許的條件下壓低爐膛。 1) 工業(yè)爐各段長度。 本加熱爐采用高爐煤氣。爐子初步設計基本上確定了爐子的結(jié)構和生產(chǎn)概貌。 6) 維護工作量稍大，但檢修時間短，停爐時間短。上世紀 80 年代由日本研發(fā)的 “ 高溫空氣低氧燃燒技術 ”(High Temperature Air Combustion，簡稱 HTAC)得到了快速推廣，造成國外高爐煤氣的利用率大大提高。 9) 經(jīng) 過蓄熱室后的煙氣溫度較低，煙道和煙囪的內(nèi)襯可不采用耐火材料。節(jié)能即減少燃料消耗，減少燃料消耗也就意味著可減少溫室氣體 2CO 的排放。 河北 聯(lián)合 大學 輕工學院 畢業(yè)設計 4 日本在 1985 年前后詳細考察了 RCB 的應用技術和實際使用情況后，開始進一步研制。對于企業(yè)界來說，它可以大幅度降低能耗和生產(chǎn)成本，提高其運行的經(jīng)濟性和市場競爭力。河北 聯(lián)合 大學 輕工學院 畢業(yè) 設計摘要 I 摘 要 本設計題目是包鋼熱軋板廠 180t/h 蓄熱式連續(xù)加熱爐，在借鑒已有相關文獻的基礎上，對加熱爐進行了設計和計算，主要包括初步設計和技術設計。 HTAC 技術被認為是具有創(chuàng)造性、實用性以及增長潛力的新的戰(zhàn)略技術。 20 世紀 90 年代初，日本鋼管株式會社 (NKK)和日本工業(yè)爐株式會社 (NFK)聯(lián)合開發(fā)了一種新型蓄熱器，稱為高效陶瓷蓄熱系統(tǒng) HRS(Highcycle Regenerative Combustion System)。該技術可實現(xiàn) 30%以上的節(jié)能，也就意味著可減少 30%以上的 2CO 排放； (3)低燃燒噪音。 10) 高溫空氣燃燒器結(jié)構緊湊，體積小，安裝方便，可方便地用于舊爐改造，且改造工程量不大。目前，國外高爐煤氣利用技術的發(fā)展已達到相當成熟的階段，尤其是蓄熱式燃燒技術的發(fā)展，為負能煉鋼打下了良好的基礎。 蓄熱式加熱爐在我國作為一種新生事物正在蓬勃發(fā)展，并已顯示出極其廣闊的發(fā)展前景，它將使我們的環(huán)境更優(yōu)美、空氣更新鮮、生活更美好。為了設計完善，可以設定幾個方案，經(jīng)過分析對比，最后擇優(yōu)選定，之后再進行下一步設計 技術設計。 加熱工藝的確定 爐子的 “ 三高一低 ”( 高爐溫、高煙溫、高余熱回收、低惰性 )理論為加熱爐的設計及運行指出了方向，找到了目標。預熱段長度 L1，加熱段長度 L2和均熱段長度L3可根據(jù)金屬加熱計算中各段加熱時間的比例以及類似工業(yè)爐的實際情況決定。燃料和燃燒方式不同，爐內(nèi)燃燒狀況也不同，一般有焰燃燒黑度較大，火焰向坯料給熱所占的比例比無焰燃燒時要高，爐壁輻射給料坯的熱量比例有所降低，因此爐膛高度不宜過分增大，以保證火焰盡量接近料坯表面為原則。對于步進式連續(xù)加熱爐，爐長一般無限制條件，所以通常為單排，也可采用雙排， 本設計產(chǎn)量較小采用單排布置 2) 加熱方式。如此周而復始，通過蓄熱體這一媒介，出爐煙氣的余熱被轉(zhuǎn)換成空氣的物理熱，而得到回收利用。低溫爐宜將燃燒器與爐膛隔開，燃料在專門的通道內(nèi)燃燒，然后將燃燒產(chǎn)物引入到爐膛中。 2) 換向系統(tǒng)的確定 早期蓄熱材料多為高鋁或莫來石小球，采用內(nèi)置或外置蓄熱床布置方式，整臺加熱爐采用 2一 3臺大型拉動式換向閥集中換向。但要求梁和立柱 (尤其是步進梁水管結(jié)構 )都必須有較高的強度和剛度．特別是立柱要有很好的穩(wěn)定性，因此大都采用直徑較粗的鋼管 (立柱水管關徑大于橫梁管徑 )以克服橫向作用力和橫向振動，由于立柱水管的直徑較大，為了提高立柱水管內(nèi)的冷卻水的流速以免產(chǎn)生水垢和其它雜物造成堵塞，而不增加水量，采用了套管結(jié)構。汽化冷卻與水冷相比有如下優(yōu)點： (1) 可節(jié)約用水； 可以將冷卻構件產(chǎn)生的熱損失大部分轉(zhuǎn)化為蒸汽來加以利用； (2) 由于汽化冷卻采用軟化凈水，不易沉淀和結(jié)垢，使爐內(nèi)構件的壽命比水冷時提高一倍以上。已知路子