【導(dǎo)讀】本設(shè)計的要點是加熱爐高的熱效率，提高燃油的利用率。常采用的措施有降低爐子。減少爐壁散熱等。Keywords:Furnace；Steel；Furnacetube；Radiation；Convection

　　

【正文】 6 .9 7? ? ? ??????? 取 Nc=7。 加熱爐壓力降 爐管壓力降 計算公式： 2 4eiL uP 2 f ρ 10dg L ?? ? ? ? ? eiL n L + (n 1)φd??? 322273 .97 10 1 /360 0 360 0 916 .2 42 444FLiWudN???? ? ?? ? ? ? 米 秒 式中： Δ P—— 介質(zhì)通過輻射爐管或?qū)α鳡t管的壓力降， Mpa； Le—— 單程輻 射或?qū)α鳡t管 的當(dāng)量長度， m； 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 25 n? —— 每程爐管根數(shù)； u—— 輻射段或?qū)α鞫蔚钠骄僮鳁l件下爐管內(nèi)介質(zhì)流速， m/s； g—— 標(biāo)準(zhǔn)重力加速度， m/s2； L? —— 爐管內(nèi)介質(zhì)在操作條件下的重度， kg/m3； L—— 每根爐管的長度， m； φ —— 與爐管連接形式有關(guān)的系數(shù)； f—— 水力摩擦系數(shù)，根據(jù) eR 數(shù)查圖； N—— 管程數(shù)。 輻射段爐管壓力降： 1φ=45 e1L 1 1 7 1 5 1 1 7 1 4 5 0 . 1 4 22 4 9 6 . 2 4 m? ? ? ? ? ??????? ?（ ） 31Re 10?? 查“水摩擦系數(shù)圖”得 f1 = u1 = m/s。 212322 4 9 6 .2 4 1 .3 1P 2 0 .0 0 4 6 9 1 6 .20 .1 4 2 9 .8 12 .5 9 2 //Nm? ? ? ? ? ??? ?? ?? ??? ?? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?公 斤 厘 米 對流段爐管壓力降 2φ=45 對流爐管的總根數(shù)： 2n 7 8 56? ? ? ?根 e2L 5 6 8 1 4 5 0 . 1 4 2m? ? ? ? ? ??????? ???????（ 56 ） 32Re 10?? 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 26 查“水摩擦系數(shù)圖”得 f = ， u2 = m/s。 222 3 2 2 10 /Nm? ? ? ? ? ???? ?? ? ? ? ? ?公 斤 厘 米 加熱介質(zhì)進(jìn)口壓力降 被加熱介質(zhì)從輻射段的上端進(jìn)入爐體 6P g H 10? ??? ? ? ? 式中： P?? —— 加熱爐被加熱介質(zhì)進(jìn)口高于工藝管線造成的壓力降， 2?公 斤 厘 米 ； Δ H—— 加熱爐被加熱介質(zhì)進(jìn)口標(biāo)高與工藝管線標(biāo)高差， m。 加熱爐被加熱介質(zhì)進(jìn)口標(biāo)高與工藝管線標(biāo)高差為輻射段爐管的長度，即Δ H = 15 m。 62 3 2P 9 1 6 . 2 9 . 8 1 1 5 1 00 . 1 3 4 8 1 3 . 2 1 1 0 /Nm??? ? ? ? ???????? ? ? ? ?公 斤 厘 米 加熱爐的總壓力降 P? ： 122 3 2Δ P = Δ P+ Δ P+ Δ P = 2 . 5 9 2 + 0 . 8 3 0 1 + 0 . 1 3 4 8 = 3 . 5 5 6 9 / 3 4 8 . 5 7 6 1 0 /Nm???公 斤 厘 米 煙囪設(shè)計 煙囪直徑 煙囪的直徑計算式： 3sg6 7 .1 2 1 00 .6 536002 .8 1 mD 0. 65 W?????? ?????? ? ?? 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 27 煙囪高度計算 煙氣通過交錯水平排列釘頭管的管排阻力 s o c wA [ d + 2b n ] L DS? ? ? ?（ ） si w w s so1000A L d L n L n 2d AdpD c D DSb? ? ? ? ? ? ???? 1 .81 .8 0 .2()( ) ( )gpsisog o spWdAAGN d????? p g o2 0 .21cT d GH G N ( )9250 μg gog??? ?? ? ? ? 式中： cN —— 對流管的管排數(shù)； Δ H—— 釘頭管管排的阻力； Ggo—— 煙氣在釘頭管區(qū)域外部的質(zhì)量流速， kg/(m2s) Aso—— 釘頭區(qū)域外部的流通面積， m2 Asi—— 釘頭區(qū)域內(nèi)部的流通 面積， m2 S—— 對流段寬度， m； Ns—— 每一周的釘頭數(shù)目； Wg—— 煙氣的質(zhì)量流速， kg/s； pd? —— 釘頭與釘頭之間的間隙， m； pd?? —— 相鄰釘頭管釘頭之間的間隙， m； pd??? —— 縱向釘頭間隙， mm。 S = m dc = m b = m so2A [ ( 2 ) 8 m? ? ? ? ??????? ?? ?? si21000A 2. 34 8 0. 12 7 8 8 8 8 2 0. 01 2 0. 02 5 7. 39 2160. 8 m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???? ??? ? ?? 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 28 3gW 6 7 .1 2 1 0 k g / hk g /s? ? ???????? ?????? p c cd S d 20 .2 5 0 .1 2 7 2 0 .0 2 50 .0 7 3 mb? ? ? ?????? ? ? ????? ? d m?? ???? ??? ? ? ? 20 . 81 8 . 6 4 0 . 0 7 37 . 3 9 2 0 . 0 5 5 1 81 2 0 . 0 7 71 8 . 6 4 2 . 4 6 / ( )7 . 5 9 2gogoGG k g m s?? ??? ? ? ??? ??????? ? ? ? 12T +TT2825 4002 Kg ???????????? ??? ?℃ 式中： 1T—— 對流段煙氣的進(jìn)口溫度； 2T —— 對流段煙氣出口溫度。 查得煙氣在 ℃下煙氣的粘度 3g 0 .0 3 8 1 0 P a s? ?? ? ? ? 2 0 . 21 388 5. 5 0. 07 7 2. 46H 2. 46 7 ( )92 50 0. 03 8 10???? ? ? ? ???? ?? ?? ?? ?毫 米 水 柱 = Pa 煙氣通過各部分的局部阻力 計算公式： 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 29 2gg21TGH ( )6940??? a)、煙氣由輻射室進(jìn)入對流室的局部阻力 對流室截面積： 21cA b L 2 .3 4 8 1 8 .7 2 m? ? ? ? ? ? 輻射室截面積： 2222 π πA D 9 . 5 6 7 1 . 7 8 m44? ? ? ? ? 12A ?? 由截面積比查得 1? = gT = 825℃ = 1098 K g 2g1W 1 8 . 6 4G 0 . 9 9 5 7 k g / m sA 1 8 . 7 2? ? ? ?? ? 221 0 9 8 0 . 9 9 5 7H 0 . 3 9 ( )69400 . 0 6 1 1 8??? ? ????????? ? ?毫 米 水 柱 = Pa b）、煙氣由對流室進(jìn)入煙囪的阻力 煙囪的截面積： 2 2 2ssA D 2 . 6 4 5 . 4 7 m44??? ? ? ? ? 1A ?? 查得 2? = 4 0 0 6 7 3gT C K? ? ? ? 取 23/gG kg m s? ?? 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 30 226 7 3 3H 0 .3 9 ( )69400 .3 4 0 4???? ? ????????? ? ??毫 米 水 柱 = Pa c）、煙氣通過煙囪擋板時的阻力 按照蝶閥考慮 假定開啟角度為 70176。，即 α=20176。，查得 3? = g 4 0 0 5 5 3 4 5 6 1 8T C K?? ? ? ? ? ? 226 1 8 3H 1 .5 4 ( )69401 .2 3 4????? ? ????????? ? ??毫 米 水 柱 = Pa 煙氣在煙囪內(nèi)的摩擦阻力損失 2 s3 g gsH1H T G f1 7 3 5 D ?? ? ? ? ? 式中： Δ H3—— 煙氣通過煙囪的摩擦損失，毫米水柱； f—— 水摩擦系數(shù)； gT —— 煙囪內(nèi)煙氣的平均溫度 ,K（一般假設(shè)等于對流段煙氣出口溫度減去 55 C? ）； sH? —— 煙囪高度，米； 煙囪內(nèi)襯輕質(zhì)耐熱襯里，取 f= T 4 0 0 5 5 3 4 5 6 1 8 Kg ? ? ? ? ?℃ 試取 sH? =20m， 231 20H 61 8 3 0. 01 317 35 2. 64? ? ? ? ? ??? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?毫 米 水 柱 = Pa 煙氣在煙囪內(nèi)的動能損失 2 2g4 TG 6 1 8 3H 0 . 8 0 1 46 9 4 0 6 9 4 0g ? ?? ? ? ? 毫 米 水 柱 = Pa 式中： 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 31 Δ H4—— 煙氣在煙囪內(nèi)的動能損失 煙囪的最低高度 s a11H 3 5 5 H ( )TTD m? ? ? ? ? ?m s b a aT T T T?? ? ? 式中： DT? —— 煙囪的抽力，毫米水柱； sH —— 煙囪高度， m； Ta—— 大氣溫度， K； mT —— 煙囪內(nèi)煙氣平均溫度 ， K。 bT —— 煙囪底部的煙氣溫度 ， K。 s? —— 系數(shù)，查表 15。 煙囪 的抽力，應(yīng)大于煙氣總阻力。令煙囪最小抽力等于上述計算的總阻力，由下式計算煙囪最小高度。 H 61 611 8 404 34 157 014D? ? ? ? ? ? ????????? ? ?????? ?? 毫 米 水 柱 = Pa 查表 取 s? = aT =300K bT =673K ? ?0 . 8 9 6 7 3 3 0 0 3 0 0 6 3 2mTK? ? ? ? 則： 117. 96 43 35 5 30 0 63 212 .8 1ssHH?????????? 米 因此煙囪 最小高度為 米（根據(jù)具體要求，煙囪的實際高度要高于 米）。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 32 第 4 章 加熱爐的檢測、檢驗和試驗 爐管水壓試驗 爐管在管式爐組裝完畢后應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)的水壓試驗，在試驗壓力下保持時間不應(yīng)小于30 分鐘，然后降至設(shè)計壓力，并保持足夠的時間進(jìn)行全面檢查。如焊縫無泄漏、發(fā)汗現(xiàn)象且系統(tǒng)壓力不下降，即為合格。爐管材料為鉻鉬低合金鋼，鉻鉬低合金鋼爐管水壓試驗時，水溫應(yīng)不低于 15℃ 。冬季進(jìn)行水壓試驗時應(yīng)采取相關(guān)的防凍措施。水壓試驗合格后，必須立即將水放凈，并且用壓縮空氣吹干凈。 試驗壓力： t[]P [] M P a????????? ? ??????? ?試 計算試驗壓力小于 MPa，故用 MPa 的壓力進(jìn)行爐管液壓試驗。 [12] 爐管焊接接頭的檢測和檢驗 爐管焊接接頭的表面質(zhì)量應(yīng)符合以下要求： a）、對接接頭的余高應(yīng)符合 GB1501998 的有關(guān)規(guī)定； b）、焊接接頭尺寸應(yīng)符合設(shè)計要求，焊縫金屬應(yīng)與母材圓滑過渡； c）、焊接接頭表面不應(yīng)有裂紋、氣孔、弧坑和飛濺物； d）、鉻鉬低合金鋼及不銹鋼爐管的焊接接頭不應(yīng)咬邊。 爐管焊接接頭的射線、超聲、磁粉或液體滲透檢測應(yīng)符合 JB 4730 的有關(guān)規(guī)定。爐管的對接接頭：爐管介質(zhì)為原油，按要求進(jìn)行 100%的射線檢測或 100%超聲波檢測。射線檢測Ⅱ級為合格，超聲波檢測Ⅰ為合格。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 33 第 5 章 加熱爐鋼結(jié)構(gòu) 管式加熱爐鋼結(jié)構(gòu)是為滿足工藝加熱、生產(chǎn)操作和檢修的需要，為了支持爐管系統(tǒng)、襯里和零部件等重量所設(shè)置的外部鋼架體系。鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度除承受加熱爐看不見的靜載荷和動載荷外，還應(yīng)能承受風(fēng)載荷和地震載荷作用等，爐頂和操作面的防雨棚還要考慮雪載荷。 輻射室鋼結(jié)構(gòu) 輻射室的的鋼結(jié)構(gòu)由