【正文】 設(shè)計(jì)方案1）換熱器種類：金屬換熱器；2）換熱器結(jié)構(gòu)：平滑直管金屬換熱器（帶“—”字形紐帶插入件）；3）換熱器規(guī)格：φ95；4）換熱器布置：順（直）排，換熱管中心距，x1=x2=；5）換熱器氣流方向及流速:逆叉流，管外流煙氣，設(shè)；管內(nèi)流空氣，設(shè)V空，=8標(biāo)m/s 設(shè)計(jì)計(jì)算1）計(jì)算換熱器煙氣溫度 式中：—換熱器熱利用系數(shù)，； —分別為煙氣和空氣的平均比熱，查《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》表 15可得，假設(shè)。（3+1）=1653mm，滿足燒嘴最小安裝間距。250=，這里取6個(gè)。（3+1）=1653mm，滿足燒嘴最小安裝間距。75=，這里取9個(gè)。（7+1）=，滿足燒嘴最小安裝間距。250=，這里取14個(gè)。（3+1）=1653mm，滿足燒嘴最小安裝間距。75=，這里取24個(gè)。上加熱和上均熱采用TP275燒嘴；下加熱和下均熱采用TGW8燒嘴。t環(huán)=20℃時(shí)， 。t環(huán)=20℃時(shí)， 。表24 爐壁各部位導(dǎo)熱損失表爐壁部位爐壁內(nèi)表面積(m2)導(dǎo)熱損失(kJ/h)爐壁外表溫度(℃)預(yù)熱段爐墻34708179加熱段爐墻1339718108均熱段爐墻218633112預(yù)熱段爐頂18549292加熱段爐頂1371199122均熱段爐頂265956134合計(jì)3728079（平均）5）經(jīng)爐門的散熱損失=+(1)經(jīng)爐門的輻射熱損失查《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》式（417）=( 式中：—爐門處的爐氣溫度，K —爐門的遮蔽系數(shù)， —單位時(shí)間內(nèi)爐門開啟時(shí)間（≤）①經(jīng)出料爐門的輻射熱損失均熱段爐氣溫度 =1225+273=1498K爐門開啟面積 取單位時(shí)間開啟時(shí)間=，遮蔽系數(shù)=，則②經(jīng)進(jìn)料爐門的輻射熱損失取單位時(shí)間開啟時(shí)間=，遮蔽系數(shù)=，則所以=+=(2)經(jīng)爐門的溢氣損失由《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》式（418） 式中： —單位時(shí)間內(nèi)的爐氣溢出量，標(biāo)m3/h。預(yù)熱段爐墻導(dǎo)熱損失 ，已知查《工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)》P184 設(shè)交界處則：粘土磚平均溫度 硅藻土磚平均溫度則： 所以：驗(yàn)算假設(shè)砌體平均溫度的正確性： 與假設(shè)相差較大，故重新假設(shè)設(shè) 則： ， 則： 所以：驗(yàn)算：與假設(shè)結(jié)果相差很小（5%），故不必再假設(shè)。 查《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》表33得， 則 ： 2） 出爐膛廢氣帶出的物理熱損失Q 式中: —單位燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙氣量 t—爐膛廢氣溫度、 —分別為廢氣在0～t和0～t之間的平均比熱容 t=800℃， t=20℃ 查《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》表（15）得 同理得： 所以，3) 爐底水管冷卻水帶走的物理熱損失按理論法計(jì)算，冷卻水的入口溫度為40℃，出口溫度為60℃所以管壁平均溫度為℃因?yàn)?，煙氣平均溫度?按式（48）所以，由公式 ； 即4）爐壁導(dǎo)熱損失它包括爐底、爐頂、爐墻以及爐門關(guān)閉時(shí)的熱損失。 爐子結(jié)構(gòu)和操作參數(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(qiáng)度：5）鋼壓爐底強(qiáng)度： 爐膛熱平衡與燃料消耗量計(jì)算基準(zhǔn)溫度為車間內(nèi)環(huán)境平均溫度，設(shè)其為℃。由于是單排料，因此=3根。當(dāng)n2時(shí)取2根，n2時(shí)取3根。本設(shè)計(jì)，合乎要求。那么，縱水管外側(cè)鋼坯端頭尺寸。 爐底水管尺寸的確定1）縱水管（固定梁）間距：式中：—縱水管最大間距，米；—坯料最小厚度，米。 爐膛各部分用耐火材料以及尺寸的確定爐頂:當(dāng)B4m時(shí)，與使用可塑料相比，可縮短修爐周期，提高爐子作業(yè)率，從而降低燃料消耗，本設(shè)計(jì)采用耐火混凝土澆注料，它強(qiáng)度高，材料易得，施工方便，適用與無酸堿侵蝕及一般爐子或熱工設(shè)備內(nèi)襯，本設(shè)計(jì)采用硅質(zhì)耐火澆注料230mm和硅藻土耐火澆注料120mm。拱頂，尺寸一般為580mm(寬)(800～1000)mm(高)，取580mm(寬)650mm(高)。每側(cè)1個(gè)，共2個(gè)。(4)人孔供操作人員檢修爐內(nèi)設(shè)備時(shí)進(jìn)出之用。三段連續(xù)加熱爐一般設(shè)在均熱段和加熱段，每側(cè)2～3個(gè)操作爐門，爐門開孔尺寸以操作方便為準(zhǔn)，通常為：464～580mm(寬)400～500mm(高)， 本課題每側(cè)3個(gè)共6個(gè)。其最大不同就是由于出料端溫度很高所以出料門帶了水冷管，由型鋼和鋼板焊接而成，內(nèi)襯澆注料。步進(jìn)爐一般可取大于料坯（方坯或板坯）厚度與步進(jìn)高度之和，這里取600mm。主要爐門確定如下:(1)進(jìn)料門爐門寬度B進(jìn)：連續(xù)加熱爐通常都是采用端進(jìn)料，其寬度等于爐膛內(nèi)寬B，即B進(jìn)=B=。 爐子主要尺寸確定 爐子長度計(jì)算(1)有效長度，按《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》式（82）得： 式中: P—爐子生產(chǎn)率，P=150t/hb—料坯寬度。則爐膛對(duì)坯料兩側(cè)面的角度系數(shù)（它也等于間隙內(nèi)爐底對(duì)坯料的角度系數(shù)）：又料坯在爐內(nèi)的加熱時(shí)間是和單位時(shí)間內(nèi)所獲得的熱量成反比的，由此可得到有間隙時(shí)與無間隙時(shí)的連續(xù)式加熱爐的加熱時(shí)間之比，即相對(duì)加熱時(shí)間為： 式中：η—為相對(duì)加熱時(shí)間，即有間隙和無間隙時(shí)的加熱時(shí)間之比。由經(jīng)驗(yàn)得知：－，爐子生產(chǎn)率是最大。整個(gè)爐子的生產(chǎn)率就有一個(gè)最大值。 —金屬在加熱過程中的熱焓增量，kJ/kg。所以，?、抻?jì)算金屬表面溫度⑦計(jì)算金屬斷面溫差⑧計(jì)算金屬中心溫度⑨計(jì)算金屬熱焓值根據(jù)℃，查得，則 計(jì)算0界面處金屬加熱有關(guān)參數(shù)已知，則金屬表面熱流: 計(jì)算各段平均熱流①預(yù)熱段內(nèi)平均熱流，按《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》式(315)得， ②加熱段內(nèi)平均熱流，按《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》式(316)得， ③均熱段平均熱流 計(jì)算各段金屬加熱時(shí)間加熱時(shí)間指的是將物料加熱到工藝要求溫度所必需的總時(shí)間，這個(gè)時(shí)間受鋼種、物料的形狀、尺寸及其在爐內(nèi)的布置、爐型結(jié)構(gòu)以及熱工制度等一系列因素影響。（4） 加熱段內(nèi)鋼坯熱焓加熱段內(nèi)鋼坯平均溫度1180℃，查表Cp=(kg﹒℃) 計(jì)算1界面處金屬加熱有關(guān)參數(shù)①計(jì)算爐膛燃料利用系數(shù) 查《重有色冶金爐設(shè)計(jì)參考資料》附表37，當(dāng)t空=400℃時(shí)，空氣的比熱C空= ；當(dāng)t廢膛=800 時(shí)，天然氣燃燒產(chǎn)物比熱 ， ②加熱段燃料利用系數(shù) 式中：加熱段流入預(yù)熱段的廢氣溫度t廢加 =1241℃，計(jì)算得t廢加溫度下廢氣比熱 代入得 ：③計(jì)算金屬在預(yù)熱段的熱焓增量 由《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》式（439） 式中：，加熱段向預(yù)熱段輻射熱量； q—輻射熱流，這里?。? F—界面面積； 其中，金屬在爐膛中的總熱焓增量：所以 ④求金屬平均溫度設(shè)t均1=570℃，查《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》表33得， 則假設(shè)值與計(jì)算值一致，因此不必重算。④求熱焓在1187 ℃時(shí)，Cp=(kg﹒℃)，則熱焓為 i= Cpt=1187=815 kJ/kg⑤均熱時(shí)間 式中：—均熱度—金屬均熱開始時(shí)的表面與中心溫度差，假設(shè)△t始=30℃。金屬表面溫度t表終＝1200℃金屬斷面溫差t終=20℃，求均熱段時(shí)間及溫度參數(shù)。假設(shè)預(yù)熱段始端、末端、加熱段末端、均熱段末端的位置分別為0、3。(2).預(yù)熱段和加熱段交界處的金屬溫度，可根據(jù)爐子總的熱平衡與區(qū)段熱平衡之間的相互關(guān)系計(jì)算確定。(2).對(duì)于三段連續(xù)加熱爐理想溫度制度來說，加熱段爐氣溫度沿加熱段長度方向保持不變，可根據(jù)加熱終了時(shí)工藝要求的斷面溫差計(jì)算確定。欲求金屬在各段的熱焓增量與平均熱流，須先確定每段始端和末端的爐氣溫度和金屬溫度。鋼材加熱是通過爐內(nèi)熱交換完成的，爐內(nèi)熱交換方式有三種基本類型即：輻射傳熱，對(duì)流傳熱，傳導(dǎo)傳熱。預(yù)熱段和加熱段采用熱流等于常數(shù)的邊界條件求解。C）② 預(yù)熱段(1050186。 m式中：—?dú)怏w輻射有效系數(shù)，一般與氣體黑度，幾何形狀有關(guān)，取=～ F—圍繞氣體的容積表面積 m2 V—?dú)怏w所充滿的容積 m3 計(jì)算爐氣中二氧化碳和水汽分壓由燃料燃燒計(jì)算，得PCO2==PH2O== 計(jì)算各段爐氣溫度由《工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)》知，爐溫與鋼材表面溫度之差為溫度位差，對(duì)于一般加熱爐，一般不超過 50～100℃，①設(shè)加熱段爐氣溫度比加熱終了時(shí)金屬表面溫度高100℃，即②取均熱段爐氣溫度比加熱終了時(shí)金屬表面溫度高50℃③預(yù)熱段爐氣溫度變化規(guī)律近似為線性變化，即 計(jì)算各段爐氣黑度不含微粒煙氣的黑度，等于各輻射氣體黑度的和。 爐膛熱交換計(jì)算計(jì)算目的是確定爐氣經(jīng)過爐壁對(duì)金屬的導(dǎo)來輻射系數(shù)，計(jì)算方法與步驟如下： 預(yù)確定爐膛主要尺寸①爐膛寬度： 式中 ——料坯長度 mm； a——料坯之間和料坯端頭與爐墻內(nèi)表面的距離，一般取～300mm； n——爐內(nèi)物料擺放排數(shù)，這里取單排； 對(duì)于砌磚爐體結(jié)構(gòu)，為砌筑施工方便，爐體寬度應(yīng)為耐火磚寬度（）的整數(shù)倍，經(jīng)計(jì)算，為滿足耐火磚的寬度整數(shù)倍的要求，所以?。虎跔t膛高度： 查《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》表23，對(duì)三段式連續(xù)燃?xì)庵行图訜釥t，取爐膛高度分別為， （下爐膛高度比上爐膛高300mm，均為H下=1800mm）；③爐膛長度：設(shè)加熱段長度為L加，預(yù)熱段長度為L預(yù)，均熱段長度為L均；④爐頂結(jié)構(gòu)：內(nèi)寬B4m，用平頂；⑤出料方式：端出料?！?+++ =+++ = kJ/標(biāo)m3℃?！??！?。由t空=400℃，查表得C空=。 =++++ =（3）燃燒產(chǎn)物成分 將燃燒產(chǎn)物生成量及成分列于下表表33 天然氣燃燒產(chǎn)物生成量（標(biāo)m3/標(biāo)m3）及成分（%）成分名稱合計(jì)生成量（標(biāo)m3）體積含量（%）100 計(jì)算天然氣燃燒產(chǎn)物重度按燃燒產(chǎn)物質(zhì)量計(jì)算把表23中燃燒產(chǎn)物體積百分含量代入 Kg/m3 = kg/Nm3 計(jì)算燃料理論燃燒溫度理論燃燒溫度是評(píng)價(jià)燃燒過程的一個(gè)重要指標(biāo)，也是用于分析爐子的熱工作和熱工計(jì)算的一個(gè)重要依據(jù)，對(duì)于燃料和燃燒條件的選擇、溫度制度和爐溫水平的估計(jì)以及熱交換計(jì)算等，都具有實(shí)際意義。+VN239。+VSO239。=N2濕+=1100+79100=VO239。=H2S濕 = =VH2O39。 加熱爐鋼結(jié)構(gòu)分爐底鋼結(jié)構(gòu)，裝出料鋼結(jié)構(gòu)，爐頂鋼結(jié)構(gòu)，側(cè)墻鋼結(jié)構(gòu)，煙道鋼結(jié)構(gòu)和爐頂平臺(tái)，爐子骨架底座是由大型槽鋼和寬緣工字鋼組成的整體框架，周圍立柱為普通的型鋼，爐頂為大型寬緣普通工字鋼。，包扎材料為高鋁質(zhì)耐火材料。 由于步進(jìn)梁式加熱爐下部的冷卻水管較多，布置端燒嘴受到限制，本設(shè)計(jì)采用上部平焰燒嘴與下部側(cè)燒嘴相結(jié)合的供熱方式。（4）設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單緊湊，機(jī)械化程度高，勞動(dòng)條件好，維護(hù)檢修都較方便。（2）鋼料和步進(jìn)梁之間沒有摩擦，避免鋼料表面在加熱過程中產(chǎn)生劃傷；密封性好。設(shè)計(jì)小時(shí)產(chǎn)量為150t/h。所謂有效地脫除，就是在輸送的最高壓力和最低溫度下，天然氣中的水分尚處于不飽和狀態(tài)，相對(duì)濕度為60％～70％，或者是輸送壓力下天然氣的露點(diǎn)比最低環(huán)境溫度低5～10℃[20]。(二)天然氣脫水含水量較多的天然氣在長距離的輸送過程中，常常產(chǎn)生下列問題：(1)水汽與天然氣的某些組分生成冰雪狀水合物，堵塞管道和儀表；(2)凝結(jié)水積聚在管道的低洼部位，降低管道的輸氣能力，增加動(dòng)力消耗；(3)酸性氣體如H：S、CO：等溶于水，造成內(nèi)壁腐蝕。 為了減少粉塵和防止儀表、調(diào)壓閥的指揮機(jī)構(gòu)等因?yàn)槎氯ъ`，常采用如下措施：(1)脫出天然氣中的水蒸氣、氧、硫化物、二氧化碳等組分，減少管內(nèi)腐蝕；(2)采用管內(nèi)壁防腐涂層保護(hù)管材；(3)定期清掃管線；(4)在允許的情況下，采用所能達(dá)到的最低流速輸氣，減少氣流沖擊腐蝕和攜塵能力；(5)在集氣站、壓氣站、配氣站、調(diào)壓計(jì)量站等處安設(shè)分離器、除塵器和過濾器，脫出各類固(液)體雜質(zhì)。天然氣的含塵量，前蘇聯(lián)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：生活用氣含塵量為l mg／m3，工業(yè)用氣為4—6mg／m3。輸氣管道中氣體的含塵量一般為1—23mg／m3，除塵不好的可高達(dá)7～103mg／m3。其實(shí)質(zhì)是通過提高節(jié)流前天然氣溫度使節(jié)流后天然氣溫度處于其形成水合物的溫度之上，而確保不形成水合物。天然氣從氣井采出后流經(jīng)節(jié)流件時(shí)，由于節(jié)流作用，使氣體壓力降低，體積膨脹，溫度急劇下降，就有可能產(chǎn)生水合物而影響生產(chǎn)。這說明，天然氣比空氣輕。濕氣中乙烷，丙烷、丁烷可裂解制乙烯，丙烯，因此是裂解的原料。它除含有甲烷外，還含有較多的乙烷、丙烷和丁烷。它可以做燃料，也可以做化工原料。干天然氣中通常含甲烷80一90％，個(gè)別氣井中甲烷含量高達(dá)99．8％。根據(jù)天然氣中