【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 提高熱工性能。[6]⒎便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作 爐膛簡(jiǎn)圖見附錄2。 設(shè)計(jì)時(shí)間規(guī)劃為保證在規(guī)定時(shí)間內(nèi)圓滿完成設(shè)計(jì)任務(wù)，對(duì)此次設(shè)計(jì)和研究途徑做如下規(guī)劃：⒈前期閱讀相關(guān)工業(yè)爐文獻(xiàn)資料，完成外文翻譯，通過設(shè)計(jì)手冊(cè)的翻閱，對(duì)步進(jìn)式天然氣鍛造加熱爐工業(yè)爐的結(jié)構(gòu)、特性、工作原理及行業(yè)動(dòng)態(tài)有一個(gè)較深入的了解。歷時(shí)兩周。⒉明確設(shè)計(jì)任務(wù)、內(nèi)容，撰寫開題報(bào)告。歷時(shí)一周。⒊查閱《燃料與燃燒技術(shù)》、《鍋爐及鍋爐房技術(shù)》等，進(jìn)行燃料燃燒空氣需要量和煙氣生成量的計(jì)算。歷時(shí)一周。⒋參閱《工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)》進(jìn)行加熱爐基本結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)，確定燃燒器的布置，確定排煙方式和煙道位置。歷時(shí)一周。⒌進(jìn)行鋼材加熱的傳熱計(jì)算，爐膛的熱力計(jì)算，風(fēng)煙系統(tǒng)的阻力計(jì)算。歷時(shí)兩周。6 設(shè)計(jì)燃燒器，選擇傳送機(jī)構(gòu)、自動(dòng)控制系統(tǒng)及輔助設(shè)備。歷時(shí)兩周。7 繪制相關(guān)圖紙，CAD出圖。歷時(shí)四周。8 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。歷時(shí)一周。4 加熱爐系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì) 燃料燃燒的計(jì)算 燃料的選擇由于天然氣熱量高,容易控制燃燒,且是一種清潔能源,不會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大污染,所以爐子燃料選擇天然氣。[6] 燃燒所需的空氣量計(jì)算 ， 單位燃料完全燃燒后，燃料生成氣中水蒸氣冷凝為0℃的水時(shí)，燃料所放出的全部熱量稱為高位發(fā)熱量Qg..燃燒生成器中水中氣冷卻為20℃氣態(tài)水時(shí)燃料所反出的全部熱量稱為低位發(fā)熱量 對(duì)于氣體燃料我們?nèi)∪剂纤杩諝饬坑?jì)算氣體燃料的單位理論空氣消耗量計(jì)入空氣中水分時(shí)的單位實(shí)際空氣量 ℃時(shí) （查工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè) ） 燃燒生成氣量及燃燒生成氣密度的計(jì)算1. 單位理論燃燒生成氣量（） ⒉　實(shí)際燃燒生成量 燃燒產(chǎn)物成分,即燃燒產(chǎn)物生成密度 理論燃燒溫度和實(shí)際燃燒溫度計(jì)算；其中，采用耐熱鑄鐵預(yù)熱器，空氣預(yù)熱到。 此處省略不計(jì)，得（查文獻(xiàn)[9]表52）℃，得出實(shí)際燃燒溫度。 爐體基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 爐膛傳熱計(jì)算鋼坯出爐的表面溫度 ＝800℃鋼坯入爐的表面溫度 ＝20℃經(jīng)過預(yù)熱段以后鋼坯的表面溫度 ＝260℃煙氣出爐的溫度 ＝760℃煙氣進(jìn)入預(yù)熱段的溫度 ＝1000℃煙氣在預(yù)熱段的平均溫度 ＝880℃ 公式查取自文獻(xiàn)[10]—爐子的有效高度B—爐寬，—爐氣溫度A—系數(shù)預(yù)熱段 。加熱段 。 爐膛內(nèi)各段輻射系數(shù)爐膛的內(nèi)表面積預(yù)熱段： 加熱段： : 預(yù)熱段 加熱段 爐氣黑度預(yù)熱段：加熱段：預(yù)熱段溫度880℃ 預(yù)熱段溫度1000℃ 加熱段溫度1000℃ 綜合輻射系數(shù)，為爐壁對(duì)金屬的角系數(shù)；,且=砌體對(duì)鋼坯的角度系數(shù)預(yù)熱段 加熱段 鋼坯黑度 預(yù)熱段溫度 預(yù)熱段溫度1000℃加熱段溫度 1000℃預(yù)熱段和加熱段交界處取平均值 爐長(zhǎng)爐寬的確定 爐底有效長(zhǎng)度確定由已知確定爐子最大產(chǎn)量：，爐子的生產(chǎn)能力P取，由公式F底 = G/P底=5283/350=，爐底有效長(zhǎng)度=F底/2L=經(jīng)計(jì)算步進(jìn)梁長(zhǎng)L=7600mm，固定梁長(zhǎng)為7450mm，鋸齒形步進(jìn)梁表面盛放工件個(gè)數(shù)為n=7600/90=,取n=84塊，修正后步進(jìn)梁長(zhǎng)為7485mm。 爐寬的確定物料為爐內(nèi)雙排布置，考慮爐墻的寬、長(zhǎng)均應(yīng)滿足116的整數(shù)倍，，得爐膛寬B=21+++=。 爐溫制度確定對(duì)于步進(jìn)式加熱爐，穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)，爐內(nèi)溫度可認(rèn)為是均勻溫度場(chǎng)，不隨時(shí)間變化，只沿爐長(zhǎng)方向變化。爐膛分為預(yù)熱段與加熱段兩段，入料溫度為20，預(yù)熱段末端坯料表面溫度為260℃，煙氣流過預(yù)熱段排出爐膛時(shí)溫度為760℃，加熱段溫度均勻?yàn)?000℃。 爐膛各段長(zhǎng)度及加熱時(shí)間的確定1. 依據(jù)文獻(xiàn)[8]表1337等相關(guān)資料，取預(yù)熱段長(zhǎng)度占總長(zhǎng)的45%，加熱段爐長(zhǎng)為總長(zhǎng)的55%。2. 總加熱時(shí)間，因，此得出各段加熱時(shí)間為：預(yù)熱段，加熱段：。據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行校核計(jì)算，此加熱時(shí)間能滿足該爐子的上述爐溫制度。 加熱爐砌體材料與結(jié)構(gòu)加熱爐內(nèi)襯最里層耐熱層采用耐熱粘土磚：導(dǎo)熱率：+ t ；比熱容：+ 隔熱材料采用泡沫硅藻土磚，允許工作范圍900℃ ，λ=+ T 加熱爐側(cè)墻及端墻砌磚形式見圖2： 墻厚：1. 獨(dú)立直墻：耐火層（232mm）+隔熱層（116mm）+鋼板（4mm）=352mm2. 支撐拱腳的爐墻：取A型配置P322 表873耐火層（232mm）+隔熱層（116mm）+鋼板（4mm）=352mm圖2 加熱爐側(cè)墻及端墻砌磚形式爐底采用平爐底 上層工作面用轉(zhuǎn)為116mm高鋁磚立鋪；下面一層為136mm兩層耐火磚立鋪；最底層為68mm硅藻土磚。爐頂為拱頂，耐火層為230mm耐火磚，隔熱層為116mm隔熱磚。5 熱平衡計(jì)算 加熱段的熱平衡 熱量收入燃料燃燒放出的熱量空氣預(yù)熱器帶入的物理熱 熱量損失金屬吸收的熱量式中：, 代入中，通過砌磚體散失的熱量① 加熱段爐頂?shù)臒釗p失 代入公式中，通過加熱段爐頂?shù)臒釗p失②加熱段爐底的熱損失 ( 取經(jīng)驗(yàn)數(shù)值)，③加熱段爐墻的熱損失 所以加熱段爐墻，爐頂及爐底的總熱損失加熱段爐門的熱損失每個(gè)爐門面積,爐門數(shù)量2個(gè)爐門開啟時(shí)間10S，則一小時(shí)內(nèi)爐門關(guān)閉的時(shí)間爐內(nèi)無內(nèi)襯金屬遮擋流出加熱段的廢氣帶走的熱量 加熱段熱平衡表熱收入千卡/時(shí)熱量支出千卡/時(shí)1燃料燃燒放熱⒈金屬吸收的熱量1390000⒉砌磚體熱損失40800⒉預(yù)熱空氣帶入物理熱⒊爐門的熱損失⒋廢氣帶出的熱量⒊預(yù)熱燃料所放出的熱量⒌機(jī)械不萬全燃燒的熱損失總計(jì)總計(jì)14398＋熱平衡方程式：＝14398＋實(shí)取本段的燃料消耗量為 預(yù)熱段的熱平衡 熱量收入由加熱段進(jìn)入預(yù)熱段的廢氣帶入的熱量 熱量支出金屬吸收的熱量預(yù)熱段爐頂?shù)臒釗p失 代入公式中， 預(yù)熱段爐底的熱損失預(yù)熱段爐墻的熱損失 代入公式中， 所以預(yù)熱段爐墻，爐頂及爐底的總熱損失為預(yù)熱段爐門的熱損失（經(jīng)常關(guān)閉的）每個(gè)爐門面積 ，爐門數(shù)量2個(gè)爐門開啟時(shí)間10s，則一小時(shí)內(nèi)爐門關(guān)閉的時(shí)間，爐內(nèi)無內(nèi)襯金屬遮擋。爐門溢氣帶出的熱量 代入式中 故 預(yù)熱段熱平衡表熱收入千卡/時(shí)熱量支出千卡/時(shí)341496310000總計(jì)341496總計(jì)熱平衡方程式: 6 預(yù)熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算利用工業(yè)爐排放的煙氣余熱對(duì)助燃空氣和氣體燃料進(jìn)行加熱的裝置稱為預(yù)熱器[8]。由于爐內(nèi)排出的煙氣溫度高達(dá)6001200 ，約占供入爐內(nèi)熱量的，回收這部分熱量用以預(yù)熱空氣和氣體燃料。在本次設(shè)計(jì)中預(yù)熱器屬于氣——?dú)鉄峤粨Q裝置，主要用途有：提高燃料的理論燃燒溫度；保證必需的爐溫；節(jié)約燃料；提高燃料效率并降低鋼材燒損；減少煙氣排放量有利于保護(hù)環(huán)境。 預(yù)熱器的選用預(yù)熱器應(yīng)具有的基本性能：,即在煙氣溫度一定的情況下使被預(yù)熱氣體獲得最高的預(yù)熱溫度。，這是評(píng)價(jià)預(yù)熱器性能的主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。，以減少小風(fēng)機(jī)的一次投資和經(jīng)濟(jì)性動(dòng)力消耗。，由此而使預(yù)熱器尺寸小、用材省、重量輕、價(jià)格低。，維護(hù)簡(jiǎn)單，正常條件下使用壽命要長(zhǎng)。根據(jù)以上預(yù)熱器選用原則及使用范圍，結(jié)合本設(shè)計(jì)的具體情況；爐子形狀不是很大，出爐煙氣溫度在900左右。應(yīng)選擇采用間壁式管狀空氣預(yù)熱器。它的特點(diǎn)是，價(jià)格相對(duì)低廉、體積緊湊、氣密性好。為了保證空氣能夠預(yù)熱到設(shè)計(jì)溫度，換熱管用耐熱鋼制成，在行程上采用錯(cuò)順流雙行程方案。預(yù)熱器簡(jiǎn)圖附圖3。 空氣預(yù)熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算已知:煙氣量,進(jìn)入預(yù)熱器煙氣溫,預(yù)熱空氣量,進(jìn)入預(yù)熱器空氣溫度,空氣預(yù)熱溫度?？諝庵泻?， 預(yù)熱器所需熱量， 出預(yù)熱器煙氣溫度 對(duì)數(shù)平均溫差采用錯(cuò)順流方案時(shí) ,查圖228D得 則 煙氣側(cè)傳熱系數(shù)管子外徑, 管子內(nèi)徑, 順列管束,管子間距, , 煙氣流速。 雷諾數(shù)Re進(jìn)口處出口處查附錄中表C—3，時(shí) ， 時(shí) 進(jìn)口處 出口處 煙氣側(cè)對(duì)流換熱系數(shù) 假定進(jìn)口壁溫，出口壁溫由圖713查得各參數(shù)入口處 出口處 對(duì)流換熱系數(shù) 則：進(jìn)口處 出口處煙氣側(cè)輻射傳熱系數(shù)輻射厚度