【正文】 數(shù)2）加熱段末端處鋼的表面熱流密度 q = =217959KJ/(m) 加熱段及預熱段的加熱時間 為求加熱段與預熱段交界處的金屬表面平均溫度，在交界處的金屬是取決于爐溫制度，可由各段間的區(qū)段熱平衡來確定 （1）加熱段熱平衡： （2）加熱段和預熱段總的熱平衡 +++= 其中，——加熱段的供熱量 ——加熱段空氣和煤氣帶入的物理熱 ——加熱段和預熱段總的散熱損失 或——加熱段排出氣體帶走的物理熱 ——金屬在加熱段或者加熱段和預熱段總的熱焓增量 上述兩式相比得 = 通常可近似的認為，遺留于各段爐膛的熱量與該段的散熱損失成正比，即 = 根據(jù)經(jīng)驗公式：q==459800KJ/ F== Q= qF=459800 故假設=1/2，即=1/2，即 ==其中83827KJ是預熱段端墻的熱損失，相對于總損失率來說很小，故可忽略不計。由于， 故，==在加熱段末端鋼坯的平均溫度為1133℃，查表得=(Kg.℃) (3) 預熱段末端處鋼的表面熱流密度 q=其中，——加熱段導來輻射系數(shù)，= ——加熱段爐氣溫度，=1350℃ ——加熱段始端鋼坯加熱溫度， =℃ ——透熱深度，S=查《火焰爐設計參考資料》表31得，t=690℃時，KJ/(.℃) q=首先令，則 =593879則=，回代得 =538464 則= 回代 =544492此時= =543994由于誤差已經(jīng)很小，不必再重新計算所以取 爐尾處金屬表面熱流 已知 t=1150℃,t=20℃ ==358956KJ/(4) 各段金屬加熱時間1）預熱段 平均熱流 查《火焰爐設計計算參考資料》表35得，20℃時，預熱段金屬加熱時間 ，其中k—金屬的形狀系數(shù)，對于平板k=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間 總加熱時間 ： 爐子主要尺寸確定（1）有效長度 其中，P—爐子生產(chǎn)率，P=120t/h —加熱時間， b—料坯寬度，b=150mm n—爐內料坯擺放排數(shù)，n=1 g—料坯平均單重 由于均熱段加1m長實底床，故爐子的實際有效長度是（2）預熱段長度 （3）加熱段長度 （4）均熱段長度 (5) 爐體示意圖 爐體示意圖（6）爐子總長 因為本設計爐型采用的是均熱段全架空結構，留1m長的一段實底，便于設計出鋼平臺，并能縮小料坯的斷面溫差，消除水管黑印 出料爐門中心線到均熱段處端墻的距離A,根據(jù)經(jīng)驗取A=1600mm 則 注：若爐體采用砌磚結構，為了施工方便，上述尺寸必須滿足磚尺寸的倍數(shù)關系，為此可適當調整。若采用整體澆注結構或耐火纖維結構，可不受此限制。（7）爐們數(shù)量和尺寸的確定①進出料爐門本設計爐型采用端進，側出料結構，設進料門1個，出料門2個，則H=150進料爐們寬度：根據(jù)經(jīng)驗取爐門寬度等于爐膛寬度，則 =出料爐門：800（寬）②操作爐門 用做操作之用，如進出返回鋼坯，清除氧化鐵皮，便于檢修等，本設計爐型共設置13個操作爐門，預熱段每側1個，均熱段每側1個，均熱段端墻7個，采用60拱頂結構，爐門尺寸具體為：464（寬）③人孔 供操作人員檢修爐內設備時進出之用，因為本設計爐型采用均熱段全架空結構，在爐子兩側各設人孔1個，采用180拱頂結構，具體尺寸為580（寬）800（高）mm,人孔與其他爐門不同，當爐子正常工作時，用耐火磚砌筑堵封嚴只有停爐檢修時才拆開。 以上各爐門設計均考慮了能獲得最大爐門氣密性，以減少爐門的溢氣和吸冷風，以便提高爐門的壽命。 爐子操作參數(shù) （1）有效爐底面積： （2）鋼壓爐底面積： （3）爐底利用系數(shù)： （4）有效爐底強度： （5）鋼壓爐底強度： 爐膛熱平衡與燃料消耗計算 基準溫度為車間內環(huán)境平均溫度，設t=20℃ 預熱段 （1）爐膛的熱收入Q 1)燃料燃燒化學熱 = 2）預熱段空氣帶入的物理熱其中查表知： t=1000℃,C, t=20℃, =10203)預熱煤氣帶入的物理熱查表知，t=1000℃, t20℃, =15694)金屬氧化放熱（預熱段） 由于金屬在爐膛中氧化放熱主要在預熱段和加熱段，均熱段可忽略不計，根據(jù)經(jīng)驗a—鋼在爐中的氧化燒損率，Kg/Kg 取a= 5)加熱段向預熱段輻射的能量 （2）預熱段爐膛熱支出 1）加熱金屬帶出的物理熱 KJ/h 2)出爐膛煙氣帶出的物理熱損失 由經(jīng)驗知，蓄熱式加熱爐出爐煙氣溫度一般比爐氣溫度低50℃故 ℃50℃=1100℃ 查表，℃，=℃,t=20℃時，C=℃ = =32133)爐體的散熱損失 =598417KJ/h4)冷卻水帶走的物理熱 5）溢氣損失忽略不計6）其他損失 所以 = =5880 = =5880=所以 預熱段爐膛熱平衡 熱量收入 熱量支出項目名稱熱量項目名稱熱量燃料燃燒 金屬加熱 預熱空氣物理熱 出爐煙氣 預熱煤氣物理熱 冷卻水帶走 加熱段向預熱段輻射物理熱 爐體散熱 氧化放熱 其他損失 合計 同理計算可得： ,加熱段爐膛熱平衡見下表 加熱段爐膛熱平衡 熱量收入 熱量支出項目名稱熱量項目名稱熱量燃料燃燒 金屬加熱 預熱空氣物理熱 出爐煙氣 預熱煤氣物理熱 冷卻水帶走 加熱段向預熱段輻射物理熱 爐體散熱 氧化放熱 其他損失 合計 均熱段 同理計算可得： ， 均熱段爐膛熱平衡 熱量收入 熱量支出項目名稱熱量項目名稱熱量燃料燃燒 金屬加熱 預熱空氣物理熱 出爐煙氣 預熱煤氣物理熱 冷卻水帶走 爐體散熱 其他損失 合計 故： 爐膛熱平衡 爐膛熱平衡 熱量收入 熱量支出項目名稱熱量 %項目名稱熱量%燃料燃燒 金屬加熱 空氣物理熱 出爐煙氣 煤氣物理熱 冷卻水帶走 輻射物理熱 爐體散熱 氧化放熱 其他損失 合計 100 100（1）經(jīng)濟指標 1）單位燃耗： 2）單位熱耗： 3）爐膛熱效率： 4）爐子熱效率： 5）理論空氣量： 6）理論煙氣量： 供熱系統(tǒng) 蓄熱式加熱爐燃燒系統(tǒng)由蓄熱式燒嘴、端燒嘴、空氣——煙氣兩位三通換向閥、煤氣——煙氣兩位三通換向閥、空氣管道系統(tǒng)、煤氣管道系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)等組成。 蓄熱式燃燒系統(tǒng)燃料為全高爐煤氣，加熱爐燃燒控制分為均熱段、加熱段、預熱段三個控制段，滿足料坯加熱要求。供熱方式非常靈活，蓄熱式燒嘴全部布置在爐墻兩側，即一側供熱另一側蓄熱，也可以相鄰一組燒嘴之間交替燃燒。蓄熱室采用陶瓷小球。本爐采用分散換向控制，該換向系統(tǒng)以氮氣驅動，工作可靠，壽命長，系統(tǒng)帶有完善的電子程序控制功能。每個控制段的一側上、下四隊蓄熱式燒嘴共用一套煙氣——空氣和一套煙氣——煤氣二位三通換向閥，即大分散小集中方式，這樣可以大大減少加熱爐換向設備量，同時也減少了對換向的損耗維護量；這種結構可以比較靈活的控制該段熱負荷分配；換向閥順序換向，能最大限度的減少了換向對空、煤氣管道的沖擊，爐壓波動小，減少了爐內吸冷風；同時由于蓄熱式燒嘴換向時間短，每次換向僅換向閥至燒嘴前管道內的煤氣被抽走，所以也可大大減少被抽入煙道內的煤氣量；另外由于燒嘴的煤氣和空氣管道均勻分布在爐兩側，離燒嘴很近，因此也大大改善了由于集中換向引起的爐兩側燒嘴工作時間長短不一的缺點。 燒嘴的選擇幾燃料分配爐子采用蓄熱式燒嘴，均做成直噴形式，煤氣和空氣噴嘴交叉15角，這種燒嘴形式結構簡單緊湊，簡化可燒嘴的結構，使燃燒更加充分。在額定狀態(tài)下，需熱值3291的高爐煤氣48730蓄熱體采用陶瓷小球體，高溫側采用莫來石材料，可耐高溫煙氣沖刷并有較高的熱穩(wěn)定性，低溫側材料采用堇青石具有較好的抗腐蝕性和耐急冷急熱性。 全爐共62對蓄熱式燒嘴，每側有31對蓄熱式燒嘴。具體分配如下表 燒嘴能力及熱負荷分配項目名稱 煤氣量燒嘴能力每側煤氣燒嘴個數(shù)均熱段上 3000 1000 3均熱段下 2000 1000 2加熱段上 10000 1200 8加熱段下 14000 1800 8預熱段上 8000 1600 5預熱段下 12000 2400 5為了設計時方便，可以采用大能力的燒嘴通過調節(jié)閥來控制燒嘴的實際燃燒能力的大小。由于燃燒的低發(fā)熱值的高爐煤氣，考慮到爐子在剛點火時，要將爐內的溫度升高，在預熱段安裝了2個點火燒嘴和在均熱段端墻也安裝了5個燒嘴。同時，在蓄熱式燒嘴熱負荷下降時，可以用這7個燒嘴燃燒來增加爐子的熱負荷。結 論 本次設計蓄熱式推鋼加熱爐的目的主要是充分利用高溫空氣蓄熱燃燒技術使高爐煤氣理論燃燒溫度達到加熱爐的工藝要求，使得高爐煤氣得到充分的利用。通過次次設計過程，我對加熱爐有了更深的了解，并掌握了加熱爐的一些基本設計計算，如：燃料燃燒的計算、爐膛熱交換計算、金屬加熱計算等等并得到了以下結論：（1） 設計過程與二段式加熱爐的設計有很大的不同。先計算了加熱段的熱損失和加熱段和預熱段總的熱損失，通過對加熱段爐膛的熱平衡，加熱段和預熱段總的熱平衡來計算加熱時間和爐子總長以及各段的長度，再重新對各段計算列出熱平衡，求出各段的燃料消耗量和整個爐子燃料消耗量。（2） 蓄熱式加熱爐的燃燒方式布局與普通的加熱爐不同。蓄熱式加熱爐采用蓄熱式燒嘴，成對安裝于爐墻兩側，利用換向系統(tǒng)來改變兩側成對燒嘴的工作情況，一個燒嘴燃燒工作，則另一個蓄熱排煙，爐子每段都安裝蓄熱燒嘴。一般加熱爐只在加熱段和均熱段安裝燒嘴供熱，預熱段用煙氣預熱料坯。（3） 蓄熱式加熱爐排煙方式與普通的加熱爐不同。蓄熱式燒嘴自行通過蓄熱室向煙道排煙，同時預熱煙氣和空氣，這樣能得到更高的煙氣預熱溫度，使得高爐煤氣等低發(fā)熱值煤氣燃燒能達到更高的理論燃燒溫度。普通的加熱爐的爐內煙氣由均熱段向預熱段流動，向煙道排入。 參考文獻（1），2004（2），1994（3），1979（4），1979（5）王秉栓，1981（6），1998（7），1993（8），1978（9），1979（10）何用梅，1981（11），2004（12）吳存寬，2003年第2期（13）吳光亮，（HTAC）技術在我國的開發(fā)應用現(xiàn)狀。第六屆全國工業(yè)爐學術年會論文集，2002年：429（14）趙振永，邱鋒，蓄熱式高溫預熱燒嘴的研制，1315（15）吳道洪，謝善清等，：高溫空氣燃燒技術講座，1999（16）日本工業(yè)協(xié)會。（17），1986