【正文】 6）其它熱損失根據(jù)經(jīng)驗＝，應(yīng)此，爐膛熱平衡燃料消耗量 B=19006標將上述計算計算數(shù)據(jù)總結(jié)，列表如下 表34 爐膛熱平衡表熱量收入熱量支出項目名稱熱量（106kJ/h）%項目名稱熱量（106kJ/h）%燃料燃燒金屬加熱空氣物理熱出爐煙氣金屬氧化熱冷卻水帶走爐體散熱爐門損失其他損失合計100合計1001） 單位燃耗 2） 單位熱耗 3） 爐腔熱效率 4） 爐子熱效率 為了給爐子提高生產(chǎn)率留有余量，即標m3/h 燒嘴的選用1)燃料種類：混合煤氣2)煤氣低發(fā)熱值：10050kJ/標m33)爐子最大燃料消耗量：B實=4)爐子最大濕空氣需要量：。C)則4)爐壁導(dǎo)熱損失a) 爐壁內(nèi)表面平均溫度查文獻一中表21,取加熱料坯的黑度=預(yù)熱段= = =(1284+800)/2+273=1312k=(20+675)/2+273= =加熱段= = =1378+273=1651k =(1250+675)/2+273= =均熱段= = =1284+273=1557k =1250+273=1523k =b）環(huán)境平均溫度，t＝20c）爐壁導(dǎo)熱損失計算（1）加熱段爐頂 t＝20 耐火與輕質(zhì)澆注料交界處溫度＝＝（+）/2＝＝（+20）/2＝＝（） ＝（）帶入得：＝511737KJ/h驗算 =502與假設(shè)相差較大，故需要重算設(shè)＝1077 ＝502＝（） ＝（）帶入得：＝560995KJ/h驗算：＝1070 ＝499相差不大，不需重算。h 查文獻一中表（33）得，20鋼1230℃時Cp=(kg﹒℃)。B=281506612＝b）鋼壓爐底面積：F＝L尺寸選為mm。厘米M－兩支點間縱水管最大彎矩，公斤力滑道全用橫水管支撐，滑道及支承結(jié)構(gòu)按汽化冷去設(shè)計。根數(shù)：n＝l/a＝3000/1800＝，這里取n＝2，又因為是雙排料，所以總的縱水管根數(shù)為4根。人孔下沿為車間地平面以上100～150mm，采用180。拱頂結(jié)構(gòu)，爐門具體尺寸為：464(寬)450(高)mm3)人孔供操作人員檢修爐內(nèi)設(shè)備時進出之用。本設(shè)計爐型共設(shè)置6個操作爐門，加熱段每側(cè)2個，均熱段每側(cè)1個。爐子出料端端墻外緣到下滑坡與爐內(nèi)滑道交點的距離A，為了施工方便，取A=1900mm則， L=28150+1100+1600=30850mm 爐門數(shù)量和尺寸的確定1)進、出料爐門本設(shè)計爐型采用端進，端出料結(jié)構(gòu)，對于該結(jié)構(gòu)，端出爐門基本同進料爐門。=800℃時，混合煤氣燃燒產(chǎn)物比熱C廢膛=+= kJ/(標m3﹒℃) 則， =(2)加熱段燃料利用系數(shù)其中，加熱段流入預(yù)熱段的廢氣溫度t廢加=1400℃，查文獻一中表（15）得C廢加=+= kJ/(標m3﹒℃) 1)金屬在預(yù)熱段的熱焓增量其中，金屬在爐膛中的總熱焓增量由文獻一中表（33）得，20鋼1220℃時Cp=(kg﹒℃)。本設(shè)計爐型采用的是均熱段全架空結(jié)構(gòu)，故采用第二種計算方法。預(yù)熱段和加熱段采用熱流等于常數(shù)的邊界條件求解，均熱段計算方法有兩種：一種是根據(jù)經(jīng)驗直接確定均熱段實底段長度，另一種方法是選定均熱度求均熱時間。K) 金屬加熱計算金屬加熱計算是連續(xù)加熱爐全部熱工計算的核心，其主要目的是確定金屬在爐內(nèi)的加熱時間，指金屬從入爐開始加熱到工藝所要求的溫度出爐時所需要的時間。K)平均導(dǎo)來系數(shù)： KJ/(mK)＝＝ KJ/(mK)＝＝ KJ/(m2）計算爐膛相關(guān)尺寸a) 各段爐底面積加熱段爐底面積 F加底=B L= L預(yù)熱段爐底面積 F預(yù)底=B L= L均熱段爐底面積 F均底=B L= Lb） 加熱段 F加內(nèi)=(2 H加+B) L=(2+) L= L預(yù)熱段 F預(yù)內(nèi)=(2 H預(yù)+B) L=(2+) L= L均熱段 F均內(nèi)=(2 H均+B) L均=(2+)L均=c）各段包圍爐氣內(nèi)表面積加熱段 F加= F加底+ F加內(nèi)=＋＝預(yù)熱段 F預(yù)= F預(yù)底+ F預(yù)內(nèi)=+= L均熱段 F均= F均底+ F均內(nèi)=+ L= Ld）各段充滿爐氣的空腔體積加熱段 V加=BH加L=L＝ L預(yù)熱段 V預(yù)=BH預(yù)L=L= L均熱段 V均=BH均L=L= L3）計算各段平均有效射程數(shù) 加熱段 S=4 L/＝預(yù)熱段 S=4 L/ L＝均熱段 S=4 L/ L＝4）計算爐氣中CO和HO汽分壓 由燃料燃燒計算（見表3）得：P＝P＝5）計算各段爐氣溫度 加熱段爐氣溫度比金屬加熱終了時的表面溫度高150～200℃，則T＝T+150＝1250+150＝1400℃設(shè)均熱段爐氣溫度比金屬加熱終了時的表面溫度高30～50℃，則T＝T+50＝1250+50＝1300℃而預(yù)熱段爐氣溫度變化規(guī)律近似為線型，則T＝（T＋T）/2＝（1400+800）/2＝1100℃6）計算各段爐氣黑度加熱段其中PCO2= PH2O=S= T=1400℃帶入得： ＝預(yù)熱段 其中PCO2= PH2O=S= T=1100℃ 帶入得： ＝均熱段其中PCO2= PH2O=S= T=1300℃ 帶入得： ＝7)計算各段爐墻和爐壁對金屬的角度系數(shù) 對于平定結(jié)構(gòu)，按文獻一中式（2－4）、（2－6）、（2－8）得：＝＝＝＝＝＝＝＝＝8）計算各段導(dǎo)來輻射系數(shù)導(dǎo)來輻射系數(shù) 其中—爐氣的黑度—爐料的黑度—爐壁對金屬的角度系數(shù)根據(jù)文獻一中表（2－1）可得，爐料的黑度＝＝＝ KJ/(md）爐頂結(jié)構(gòu)：確定為平頂澆注結(jié)構(gòu)。經(jīng)計算6612/116=57，所以?。築=6612mmb）爐膛高度： 根據(jù)文獻一中表2－2，燃氣大型加熱爐，取H＝1600mm，H＝1100mm，H＝1400mm, ==1750mm，=1160mm。計算的目的是確定爐氣經(jīng)過爐壁對金屬的導(dǎo)來輻射系數(shù)C1) 預(yù)確定爐膛主要尺寸a）爐膛寬度根據(jù)文獻一中表3－16，對大型加熱爐，取H＝600kg/(m工業(yè)加熱爐是工廠中的一個局部環(huán)節(jié)，其中涉及到各設(shè)備間的協(xié)調(diào)、調(diào)度和管理，這就需要更高層次的管理優(yōu)化控制，這是難度更高和因素更復(fù)雜的計算機數(shù)學(xué)模型，因而其水平更高，而實現(xiàn)起來也更困難。進一步提高是：用數(shù)學(xué)模型進行優(yōu)化控制，優(yōu)化工業(yè)爐的溫?zé)嶂贫龋凑业阶罴训臓t溫制度和供熱制度。(4)工業(yè)控制用高性能的計算機目前國內(nèi)已有數(shù)以百計的工業(yè)加熱爐實現(xiàn)了計算控制，取得了高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗和少污染的效果。通常分成2~3層即可，根據(jù)不同的爐溫，其總厚度為150~250mm，然后用耐熱金屬或陶瓷錨固件固定。同時大大地降低爐子的熱惰性，可適應(yīng)工業(yè)爐自動控制快速升溫和降溫的要求。(3)耐火纖維近幾十年來，我國研究、制造和全面推廣使用一種新型的耐火材料耐火纖維，應(yīng)用于1000度以下爐溫的硅酸鋁全耐火纖維爐襯的使用已相當成功和廣泛，取得良好的效果。把蓄熱式熱交換裝置移植到自身預(yù)熱式燃燒器上，使其得到一個飛躍的進步。其關(guān)鍵在于新型蓄熱式熱交換裝置大大縮小了蓄熱體的尺寸，由厚度為幾十毫米的耐火材料磚體變成幾毫米的球體甚至為珠體或片體。這些新技術(shù)和新產(chǎn)品有： (1)蓄熱室式高回收熱交換設(shè)備.最近幾年來，國內(nèi)外研究制造了一種新型的蓄熱式熱交換裝置，這一改過去蓄熱室的結(jié)構(gòu)龐大，換向時間長，排煙溫度高，熱回收率低和預(yù)熱溫度低而波動大等缺點。并且還可以降低爐襯的蓄熱和散熱熱損失，進一步提高爐子的熱效率和降低燃料消耗，使爐子具有更高的科技水平。高余熱回收： 就是充分利用煙氣的余熱來預(yù)熱助燃用空氣和煤氣時，提高燃燒用空氣和煤氣的預(yù)熱溫度，進一步降低煙氣的排放溫度，將煙氣余熱的熱量返回至爐內(nèi)，從而提高余熱回收率，又提高爐子的熱效率，節(jié)約燃料消耗。特別是對連續(xù)式加熱爐，可以在預(yù)熱段內(nèi)多布置供熱點來加強供熱，甚至在預(yù)熱段內(nèi)都供熱，取消整個預(yù)熱段，實施低溫快加熱的原則。如果不能奏效時，可以從提高燃料的發(fā)熱值，提高助燃劑的含氧量和提高助燃劑和燃料的預(yù)熱溫度著手，從而提高燃燒溫度和爐溫，增加傳給被加熱物的熱量，由此可以提高爐子的產(chǎn)量，并為高溫慢加熱創(chuàng)造條件。這些原則就是“高爐溫、高煙溫、高余熱回收和低爐子惰性”（三高一低理論）提出的根據(jù)，可以使工業(yè)加熱爐實現(xiàn)：高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗和少污染的要求。而在高溫時，吸熱的能力很弱，加熱的溫差只能很小，如果采用過高的爐溫很容易產(chǎn)生過熱、過燒和燒毀等次品，所以只能慢速加熱。這些矛盾都產(chǎn)生于目前工業(yè)加熱爐采用的是：連續(xù)式加熱爐的低溫預(yù)熱段（對間歇爐為低溫預(yù)熱期）實行慢速加熱，或者用煙氣的余熱來慢速加熱（連續(xù)式加熱爐），或者用爐內(nèi)蓄熱來慢速加熱（間歇式加熱爐）；而在連續(xù)式加熱爐的高溫加熱段（對間歇爐為高溫加熱期）則實行快速加熱，或者提高加熱段的爐溫和延長加熱段長度來快速加熱（連續(xù)式加熱爐）或者用僅提高爐溫來快速加熱（間歇式加熱爐）。加熱質(zhì)量與低消耗的矛盾： 要提高工業(yè)加熱爐產(chǎn)品的質(zhì)量，減小加熱材料的斷面溫差和提高整體溫度的均勻性，就必須延長連續(xù)式的均熱段的長度（對間歇爐為均熱期的時間），這必然會增加工業(yè)加熱爐的燃料消耗量和降低工業(yè)加熱爐的生產(chǎn)量，也就使加熱質(zhì)量和低消耗產(chǎn)生了矛盾。加熱產(chǎn)量與低消耗的矛盾： 在提高整個工業(yè)爐的溫度水平，增加產(chǎn)量的同時，必然要增大熱負荷，導(dǎo)至提高煙氣的排出溫度，增加煙氣帶走的熱損失。加熱產(chǎn)量與質(zhì)量的矛盾： 要提高工業(yè)加熱爐的產(chǎn)量，就必須提高整個工業(yè)爐的溫度水平，重點是爐子的加熱段（對連續(xù)式爐為加熱段，對間歇式爐為加熱期）的溫度水平，這就很容易產(chǎn)生質(zhì)量問題，如氧化燒損增加、形成過熱和過燒，甚至燒化和燒毀而造成廢品等，這就與加熱質(zhì)量產(chǎn)生了矛盾。 結(jié)論加熱爐耐火一保溫內(nèi)襯選材應(yīng)遵循耐火內(nèi)襯使用性能可靠、工藝性能良好、技術(shù)經(jīng)濟合理等基本原則，并用價性比這一指標對其進行綜合評價，從而確保選材方案技術(shù)上先進適用，經(jīng)濟上更為合理。顯然，A值小，表明選材方案技術(shù)經(jīng)濟合理。Ci— 加熱爐內(nèi)襯的總耗費，包括耐火保溫內(nèi)襯采購施工費用和維修停工損失費用，萬元。在此，引人價性比作為對不同選材方案技術(shù)經(jīng)濟合理性進行綜合評價的指標。所說技術(shù)經(jīng)濟合理，是指選材方案在技術(shù)上是否先進、適用，在經(jīng)濟上單位產(chǎn)品產(chǎn)量或一定運行周期內(nèi)其建造、維修、運行成本是否低廉。選用超微粉結(jié)合的超低水泥高鋁澆注料和鋁錯質(zhì)澆注料，配合適量的添加劑、防爆劑，可以大幅度減小澆注用水量，使烘烤順行，并獲以二次莫來石結(jié)合相為主的組織結(jié)構(gòu)，確保內(nèi)襯有優(yōu)良的使用性能。烘烤燒結(jié)性能澆注體或預(yù)制件是要經(jīng)過適當烘燒才能使用的。結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計耐火內(nèi)襯，尤其是預(yù)制品的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸時應(yīng)充分考慮其適應(yīng)澆注成形施工的要求，盡量避免銳角、直角相交，避免過渡壁厚相差太大，避免壁厚過薄，避免復(fù)雜的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，合理布置澆注位置，使工作面和裝配面朝下或向側(cè)，才能確保澆注成形順行和澆注體的使用質(zhì)量及裝配質(zhì)量。自流澆注料的開發(fā)應(yīng)用對改善澆注料的施工作業(yè)性能，尤其適于那些薄壁和形狀復(fù)雜的部位和制品的澆注施工有重要意義。耐火澆注料的工藝性能，包括以下三個方面:施工工藝性主要指流動性和凝固性能，對確保施工是否順行，減輕勞動強度，確保澆注體質(zhì)量有直接的影響。 工藝性能耐火內(nèi)襯，尤其是澆注的耐火內(nèi)襯或預(yù)制品，設(shè)計選材時應(yīng)十分注意它的工藝性能。前者承受FeO的浸蝕，應(yīng)選用鎂質(zhì)或MgO一Al2O3,一SiC澆注料制作。通過實驗研究和在工業(yè)爐上應(yīng)用測試表明:“自帶黑體窯爐內(nèi)襯”不僅能夠顯著提高并長期穩(wěn)定爐襯熱面的黑度，增大輻射熱面積，還能有效調(diào)控爐膛內(nèi)的熱射線，%。(5)傳熱性:強化爐內(nèi)傳熱，尤其是爐襯與工件之間的輻射傳熱，對于提高加熱質(zhì)量，節(jié)約能源有重要意義。K而選擇合適的材質(zhì)并設(shè)計適當?shù)暮穸龋硕ǜ鲗拥臒嶙杓敖槊鏈囟?，是加熱爐熱工設(shè)計計算不可缺少的環(huán)節(jié)之一。S 耐火、保溫層的厚度,M。此外，在某些部位如爐筋管包扎的耐火內(nèi)襯引人適量耐熱鋼纖維，可以使其熱震性提高2025%.(4)隔熱性:耐火保溫內(nèi)襯必須具備足夠的隔熱性，以降低內(nèi)襯外表面溫度，減少爐子的散熱損失，改善工作環(huán)境。實踐證明，過高的Al203,含量，不僅增高材料成本，而且還會惡化內(nèi)襯的熱穩(wěn)定性。這是一個快速切變的馬氏體相變，使ZrO2,%的體積脹縮效應(yīng)，在晶粒邊界出現(xiàn)顯微裂紋，它可吸收耐火內(nèi)襯熱脹冷縮時的應(yīng)力，并阻止裂紋源的擴展，達到強韌化的目的。其次:在耐火內(nèi)襯中引人ZrO2,，對澆注體實現(xiàn)強韌化處理。為了改善耐火內(nèi)襯的熱穩(wěn)定性，設(shè)計選材時可從以下幾個方面著手:首先:選用新型高技術(shù)耐火澆注料替代經(jīng)整體燒結(jié)的耐火磚。加熱爐的蓄熱體，燒咀磚、吊掛磚和水冷爐筋管包扎等所用耐火材料，其內(nèi)部溫度梯度大或承受頻繁溫度變化。表示耐火內(nèi)襯熱穩(wěn)定性的主要指標是重?zé)€收縮和抗熱震次數(shù)。促進了二次莫來石化的進行:（莫來石)從而實現(xiàn)澆注體的高溫陶瓷結(jié)合，這也是第三代高技術(shù)澆注料在加熱爐上應(yīng)用后，爐襯壽命大幅度提高的主要原因。實踐證明，為了改善耐火內(nèi)襯的熱強性，提高其高溫抗折強度，宜選用超微粉結(jié)合的超低水泥硅酸鋁質(zhì)耐火澆注料做加熱爐爐墻、爐頂耐火內(nèi)襯?？上Р徽搰一蛐袠I(yè)標準，尚無這方面規(guī)定。(2)熱強性:耐火一保溫內(nèi)襯在高溫條件下工作必須要有足夠的強度，才能適應(yīng)高溫?zé)煔?，工件的沖刷磨損和機械震動的沖擊，并有承受一定載荷的能力。