【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(yù)熱段的加熱時間 為求加熱段與預(yù)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(yù)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(yù)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(yù)熱段總的熱焓增量 上述兩式相比得 = 通?？山频恼J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(shè)=1/2，即=1/2，即 ==其中83827KJ是預(yù)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(yù)熱段末端處鋼的表面熱流密度 q=其中，——加熱段導(dǎo)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(shè)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(yù)熱段 平均熱流 查《火焰爐設(shè)計計算參考資料》表35得，20℃時，預(yù)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(nèi)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(yù)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(shè)計爐型采用的是均熱段全架空結(jié)構(gòu)，留1m長的一段實底，便于設(shè)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(jié)構(gòu)，為了施工方便，上述尺寸必須滿足磚尺寸的倍數(shù)關(guān)系，為此可適當調(diào)整。若采用整體澆注結(jié)構(gòu)或耐火纖維結(jié)構(gòu)，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(shè)計爐型采用端進，側(cè)出料結(jié)構(gòu)，設(shè)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(shè)計爐型共設(shè)置13個操作爐門，預(yù)熱段每側(cè)1個，均熱段每側(cè)1個，均熱段端墻7個，采用60拱頂結(jié)構(gòu)，爐門尺寸具體為：464（寬）③人孔 供操作人員檢修爐內(nèi)設(shè)備時進出之用，因為本設(shè)計爐型采用均熱段全架空結(jié)構(gòu)，在爐子兩側(cè)各設(shè)人孔1個，采用180拱頂結(jié)構(gòu)，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(shè)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(fēng)，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(nèi)環(huán)境平均溫度，設(shè)t=20℃ 預(yù)熱段 （1）爐膛的熱收入Q 1)燃料燃燒化學(xué)熱 = 2）預(yù)熱段空氣帶入的物理熱其中查表知： t=1000℃,C, t=20℃, =10203)預(yù)熱煤氣帶入的物理熱查表知，t=1000℃, t20℃, =15694)金屬氧化放熱（預(yù)熱段） 由于金屬在爐膛中氧化放熱主要在預(yù)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(yù)熱段輻射的能量 （2）預(yù)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(yù)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(yù)熱空氣物理熱 出爐煙氣 預(yù)熱煤氣物理熱 冷卻水帶走 加熱段向預(yù)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(yù)熱空氣物理熱 出爐煙氣 預(yù)熱煤氣物理熱 冷卻水帶走 加熱段向預(yù)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(yù)熱空氣物理熱 出爐煙氣 預(yù)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(yù)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(cè)，即一側(cè)供熱另一側(cè)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(qū)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(cè)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(shè)備量，同時也減少了對換向的損耗維護量；這種結(jié)構(gòu)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?qū)?、煤氣管道的沖擊，爐壓波動小，減少了爐內(nèi)吸冷風(fēng)；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(nèi)的煤氣被抽走，所以也可大大減少被抽入煙道內(nèi)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(cè)，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(cè)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(jié)構(gòu)簡單緊湊，簡化可燒嘴的結(jié)構(gòu)，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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(yù)熱段上 8000 1600 5預(yù)熱段下 12000 2400 5為了設(shè)計時方便，可以采用大能力的燒嘴通過調(diào)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(nèi)的溫度升高，在預(yù)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(jié) 論 本次設(shè)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(shù)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(shè)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(shè)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(jié)論：（1） 設(shè)計過程與二段式加熱爐的設(shè)計有很大的不同。先計算了加熱段的熱損失和加熱段和預(yù)熱段總的熱損失，通過對加熱段爐膛的熱平衡，加熱段和預(yù)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(cè)，利用換向系統(tǒng)來改變兩側(cè)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(yù)熱段用煙氣預(yù)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(yù)熱煙氣和空氣，這樣能得到更高的煙氣預(yù)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(nèi)煙氣由均熱段向預(yù)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(shù)在我國的開發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀。第六屆全國工業(yè)爐學(xué)術(shù)年會論文集，2002年：429（14）趙振永，邱鋒，蓄熱式高溫預(yù)熱燒嘴的研制，1315（15）吳道洪，謝善清等，：高溫空氣燃燒技術(shù)講座，1999（16）日本工業(yè)協(xié)會。（17），1986