【正文】 本人以實(shí)踐、創(chuàng)新主義為指導(dǎo)，創(chuàng)造一套比較合理的工業(yè)加熱爐設(shè)計(jì)圖紙。在設(shè)計(jì)期間，我有幸得到了王恩宇老師的悉心指導(dǎo)，才解決了一個(gè)又一個(gè)的難題?？傊?，由于時(shí)間條件限制，設(shè)計(jì)工作中不免存在疏漏，敬請(qǐng)各位專家、老師、同學(xué)指正，那樣的話，本人將獲益良多！參考文獻(xiàn)1. 劉迨. 關(guān)于我國熱處理生產(chǎn)技術(shù)改革的思考[J ]. 金屬熱處理,1996,(1):8～132. 周德成. 工業(yè)爐窯[M ]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, 19913. [日]：19874. ：機(jī)械工業(yè)出版社5. :中國大百科全書出版社，19876. （第二版）.7. ：機(jī)械工業(yè)出版社8. 劉義潔 ：國防工業(yè)出版社，19879. ：機(jī)械工業(yè)出版社，1988 10. （第二卷），：丸善株式會(huì)社，198211. 捷列金 A C ：冶金工業(yè)出版社12. 陶文銓 主編.《傳熱學(xué)》.北京：高等教育出版社，199813. 榮桂 重油電加熱爐的設(shè)計(jì)與使用 《加熱爐》北京：冶金工業(yè)出版社，197914. （第三卷）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，199215. Ziebik A, Lampert K and Szega M. Energy analysis of a blastfurnace system operating with the Corex process and CO2 removal. Energy, 2008, 33( 2): 199205致謝經(jīng)過近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我查閱了一些關(guān)于工業(yè)爐方面的文獻(xiàn)和資料，這讓我在工業(yè)爐方面增長了很多的知識(shí)，經(jīng)過我的計(jì)算、修改和繪圖，“工業(yè)爐的設(shè)計(jì)及自動(dòng)控制”這個(gè)設(shè)計(jì)題目，終于可以畫上一個(gè)句號(hào)了。對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)控制設(shè)計(jì)，在參閱了大量科技論文和相關(guān)案例后，借鑒了一些前人的設(shè)計(jì)思路，叢中找出創(chuàng)新點(diǎn)。對(duì)于天然氣的預(yù)熱，采用啟動(dòng)初期用電加熱，運(yùn)行平穩(wěn)后改用煙氣加熱天然氣。對(duì)于爐膛，采用一般的平頂結(jié)構(gòu)，使整體成本造價(jià)和安裝費(fèi)用大幅度降低。同時(shí)在出料輥道下部爐底設(shè)有排渣口和鐵皮溜槽，定期排放此處落下的氧化鐵皮，考慮到將來熱裝的可能，在裝料輥道下部爐底也布置有類似的排渣口，采用此種方式，大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。通過懸臂輥將熱坯從爐內(nèi)托出放在出料機(jī)上，送至軋鋼機(jī)前軋制。步進(jìn)梁式加熱爐，支持爐內(nèi)鋼坯的水冷梁，由活動(dòng)梁和固定梁兩種結(jié)構(gòu)組成，活動(dòng)梁由液壓、電動(dòng)或是兩者的組合驅(qū)動(dòng)，使活動(dòng)梁反復(fù)作的矩形運(yùn)動(dòng)，將放在固定梁上的鋼坯在不與滑軌摩擦的條件下，一步一步地向前運(yùn)送。步進(jìn)梁為耐熱鋼梁，呈鋸齒狀，以實(shí)現(xiàn)工件在梁上的旋轉(zhuǎn)，是加熱更加均勻。 步進(jìn)機(jī)械運(yùn)行過程原理步進(jìn)機(jī)構(gòu)共有兩列步進(jìn)梁，包括四個(gè)步進(jìn)梁、四個(gè)固定梁、兩套步進(jìn)機(jī)械，每套步進(jìn)機(jī)械各由兩個(gè)液壓缸控制升降框架的升降，由一個(gè)水平液壓缸控制步進(jìn)梁的水平移動(dòng)。但是由于爐子系統(tǒng)安裝有消聲器，所以噪聲影響不會(huì)很大，符合國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。由于煙囪設(shè)置的較高，所以CO2氣體的排放符合國家規(guī)定?？紤]到這一情況，在空氣預(yù)熱氣管道旁再設(shè)置一個(gè)輔助空氣源，僅在爐子啟動(dòng)時(shí)打開，用來提供更多的空氣。爐頂為拱頂，耐火層為230mm耐火磚，隔熱層為116mm隔熱磚。 爐底的設(shè)計(jì)由于爐溫高于1050℃，多采用非水冷耐熱懸臂粱和步進(jìn)粱來支撐和運(yùn)送鋼件[14]。該機(jī)構(gòu)由爐門、平衡錘、主動(dòng)輪、從動(dòng)輪、鏈條和電動(dòng)機(jī)組成。全爐共設(shè)2個(gè)提升式液壓缸，液壓系統(tǒng)靠比例閥調(diào)節(jié)控制，使得整個(gè)升降系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，運(yùn)行可靠。4列步進(jìn)梁通過連桿與加熱爐底層內(nèi)的一橫梁連接，此橫梁再通過一連桿與固定在爐底的一活塞式液壓缸相連，從而構(gòu)成一升降機(jī)構(gòu)。進(jìn)料裝置采用懸臂輥送料，鋼錠在懸臂輥的帶動(dòng)下推送到固定梁上，然后由步進(jìn)梁帶動(dòng)鋼錠完成加熱過程。即根據(jù)控制重油量來實(shí)現(xiàn)爐溫控制，為PID調(diào)節(jié)。 爐膛含氧量檢測(cè)由安插在煙道出口處的氧化鋯分析儀進(jìn)行檢測(cè)，信號(hào)經(jīng)分析后指導(dǎo)燒嘴調(diào)整空氣噴入量來達(dá)到保持爐內(nèi)含氧量在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。進(jìn)行信號(hào)中轉(zhuǎn)后將爐溫、爐壓信號(hào)反饋到控制室畫面，并通過電動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)整天然氣與空氣配比來降低或提高爐溫；通過爐門、煙道閘板的升降來控制爐內(nèi)壓力。 爐內(nèi)燃燒狀況的檢測(cè)由安放在加熱段爐口的高溫?cái)z像頭傳回燃燒畫面至控制室，隨時(shí)檢測(cè)爐內(nèi)燃燒狀況，并指導(dǎo)爐子的點(diǎn)火和停爐。 坯料的裝卸同樣利用激光限位技術(shù)，利用安裝在爐口的激光探頭，精確確定坯料的位置，傳回的電信號(hào)與裝鋼機(jī)、步進(jìn)機(jī)械、爐門電機(jī)相匹配，準(zhǔn)確完成鋼坯的入爐、及按事先編制好的程序進(jìn)行爐內(nèi)移動(dòng)直至出爐。自動(dòng)控制系統(tǒng)簡圖見附錄5 坯料的側(cè)長稱重與入爐定位通過爐區(qū)輸送輥道上的電子秤稱重，將重量除以坯料截面積和密度，得出鋼坯長度，以電信號(hào)的形式傳回控制單元。⒌考慮到，要保證爐膛負(fù)壓為30帕，在煙道的末端設(shè)置一臺(tái)小功率的可調(diào)節(jié)的引風(fēng)機(jī)。式中R—煙囪基礎(chǔ)的半徑（m）,B—柱基中心至最外邊緣的距離（m），煙囪底部的外緣距鐵路邊線不宜小于5m。設(shè)計(jì)兩臺(tái)加熱爐共用一個(gè)煙囪。保證火焰爐排煙通常是爐子正常運(yùn)行的先決條件，排煙不暢通時(shí)，爐膛壓力升高，從爐膛四周不嚴(yán)密處會(huì)逸出大量煙氣而增加了爐子的熱損失，影響爐內(nèi)氣流的均勻分布，降低了爐溫的均勻并惡化了操作環(huán)境[6]。具體尺寸見表73表73空氣管道尺寸表實(shí)際流速（）管子截面積（）管子半徑（）通徑（）外徑壁厚（ ）熱管107200219 3冷管84150159 3分管801501593支管3565表74管道的阻力計(jì)算分段號(hào)ⅠⅡⅢⅣⅤ分段名稱風(fēng)機(jī)到換熱器換熱器換熱器到分岔到集管到燒嘴通道尺寸長度 L（m）1斷面尺寸（m）2斷面積F（m2）3周長U（m）4當(dāng)量直徑5氣體參數(shù)0℃時(shí)流量(m3/s)6溫度t（℃）720215200200流速（m/s）8通道內(nèi)壓頭變化t℃時(shí)速度頭9速度頭變化100局部阻力系數(shù)11 局部阻力12摩擦阻力13總壓力損失14522 天然氣管道的設(shè)計(jì)爐前天然氣管道負(fù)責(zé)一臺(tái)爐子天然氣量的分配，為了操作安全和維修方便，在爐前煤氣總管上應(yīng)設(shè)置倆個(gè)閘閥據(jù)工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)9－1取天然氣流速為，則取管道，閘閥取用。適用的天然氣低發(fā)熱量為33500～42000 ，嘴前天然氣壓力30～100 ，調(diào)節(jié)比1：2，～. 表71 TGW4型燒嘴燃燒能力燒嘴型號(hào)二次風(fēng)量（）燒嘴燃燒能力（）TGW4風(fēng)溫300風(fēng)溫20風(fēng)溫300風(fēng)溫2070010006691表72 燒嘴外形尺寸表（mm）燒嘴規(guī)格 尺寸代號(hào)ABCEFGHKTGW4104108783/84704701601301612140 燒嘴規(guī)格 尺寸代號(hào)N(寬)h（高）TGW42215340340346336燒嘴形式圖見附錄4 空氣管道的設(shè)計(jì)空氣管路按管徑及用途分為總管、支管、分支管。預(yù)熱器外形尺寸[12]管子距集氣箱邊緣~兩集氣箱間距~預(yù)熱器有效高度（不含集氣箱）預(yù)熱器寬度預(yù)熱器長度 預(yù)熱器管壁溫度進(jìn)口處出口處 天然氣側(cè)通道阻力雙行程時(shí)： 煙氣側(cè)通道阻力已知 此時(shí)18則煙氣側(cè)阻力：7 燃燒裝置的設(shè)計(jì) 燒嘴的選擇[6]燃燒裝置選用一個(gè)天然氣半噴射式TGW4燒嘴；燒嘴燃燒能力及外型尺寸見表71,表72；該燒嘴是一種半預(yù)混式有焰燒嘴。 預(yù)熱器外形尺寸[12]管子距集氣箱邊緣~兩集氣箱間距~預(yù)熱器的有效高度（不含集氣箱）為預(yù)熱器寬度預(yù)熱器長度： 預(yù)熱器管壁溫度進(jìn)口處出口處 空氣側(cè)通道阻力雙行程時(shí)： 煙氣側(cè)通道阻力已知 此時(shí) ，由式723，得則煙氣側(cè)阻力： 天然氣預(yù)熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算已知：煙氣量，進(jìn)到預(yù)熱器煙氣溫度，預(yù)熱量，進(jìn)到煙氣預(yù)熱器的天然氣溫度，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。預(yù)熱器簡圖附圖3。它的特點(diǎn)是，價(jià)格相對(duì)低廉、體積緊湊、氣密性好。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90