【正文】 耐火材料與硅藻土質(zhì)耐火材料界面交界處的溫度為1100℃ ，則：硅質(zhì)澆注料的平均溫度為：℃ 硅藻土質(zhì)耐火材料的平均溫度為：℃ 那么：所以： 驗算假設(shè)砌體的平均溫度的正確性：℃ ℃計算結(jié)果與假設(shè)值相差很大，需重算：設(shè)=1090℃ =510℃驗算假設(shè)砌體的平均溫度的正確性：℃℃計算結(jié)果與假設(shè)值相差很小，不需重算。 爐門高度H取2~3倍料坯厚度，即：H=150 進(jìn)料爐門數(shù)量：1個.2）出料爐門（側(cè)出料） 爐門寬度B（擺放3塊料坯） 爐門高度H=450mm（3倍料坯厚度） 出料爐門個數(shù)2個（兩側(cè)各一個，對門開）3）操作爐門 每側(cè)開3個操作爐門，共6個操作爐門，尺寸為：500（寬）450（高）mm4）人孔 人孔下沿為車間地平面以上120mm，結(jié)構(gòu)為180拱頂，尺寸為3．爐膛各部分耐火材料及尺寸確定爐頂采用吊頂結(jié)構(gòu)均熱段：一級硅磚300mm＋硅藻土磚120mm； 加熱段：一級硅磚300mm＋硅藻土磚120mm； 預(yù)熱段：一級黏土磚300mm＋硅藻土磚120mm； 爐墻：一級高鋁磚348mm＋硅藻土磚120mm.爐底水管尺寸的確定 縱水管縱水管(固定梁)間距：式中—縱水管最大間距，—料坯最小厚度，取150mm。 g—料坯的平均單重。 b—料坯寬度，b=150mm。所以?。?881906)計算金屬表面溫度＝℃7)計算金屬斷面溫差＝185℃8)金屬中心溫度℃9）計算金屬熱焓值根據(jù)℃，可表33得，則：=4 . 計算1界面處金屬加熱有關(guān)參數(shù)已知：＝800℃ ，℃ 則金屬表面熱流： 5 . 計算個段平均熱流1)預(yù)熱段平均熱流按公式2)加熱段平均熱流6 . 計算各段金屬加熱時間 1) 預(yù)熱段加熱時間 查表35得20℃時，20鋼的密度=7850 2) 加熱段金屬加熱時間 3) 均熱段加熱時間(已算) 4) 總加熱時間 5) 單位加熱時間 符合一般低碳鋼的單位加熱時間的要求（0 .1～0 .15h/cm）1 .爐子長度的計算1）有效長度 按公式計算，其中：P—爐子生產(chǎn)率，P=100t/h。—加熱段爐氣溫度，=1358℃ ；—加熱段始端鋼坯加熱溫度，＝669℃ ；S—透熱深度，S=0 .075m。則：2)計算加熱段燃料利用系數(shù)，由公式（433）知：＝，其中加熱段流入預(yù)熱段的廢氣溫度＝1358℃，查表15知＝1 .6174所以, 3)計算金屬在預(yù)熱段的熱焓增量由公式(439)可知，其中金屬在爐膛中的總熱焓增,查表得20鋼在℃時=0 .6866 在20℃時= =835 KJ/kg加熱段向預(yù)熱段的輻射熱量，?。?5104,≈＝則所以4)計算金屬平均溫度設(shè)＝700℃，查表33得，＝0 .6280，則：=℃ 重設(shè)=670℃，查表33得，=，則：=669℃計算值與假設(shè)值相差很小，因此不必再重復(fù)計算。計算金屬斷面溫差 設(shè)=1200℃ 查表（31）得= KJ/（℃） =60℃計算金屬中心溫度和平均溫度 =124060=1180℃ =1198℃與設(shè)定值相差很小，所以不必重新計算。2．計算爐膛相關(guān)尺寸1）各段爐底面積 F= F F2）各段爐墻（側(cè)墻）和爐頂（吊頂結(jié)構(gòu)）面積 == 同理可得 各段包圍爐氣內(nèi)表面積 各段充滿爐氣的空腔體積 3．計算各段平均有效射程 按聶夫斯基近似公式計算得： 4．計算爐氣中二氧化碳和水汽分壓由燃料計算得：＝； ＝5 .計算各段爐氣溫度1）設(shè)均熱段爐溫比加熱終了時金屬表面溫度高75℃，即：＝＋75＝1250＋75＝1325℃2）設(shè)加熱段溫度比加熱終了時金屬表面溫度高100℃，即：＝＋100＝1250＋100=1350℃3）預(yù)熱段爐氣溫度變化規(guī)律近似圍線性，則：＝(+)/2=(1350+800)/2=1075℃6．計算各段爐氣黑度 由=+而：=可得：7 .計算爐壁對金屬的角度系數(shù)對于吊頂同理可得：8．計算各段導(dǎo)來輻射系數(shù)＝，其中：——爐氣黑度 ——爐壁對金屬的角度系數(shù) ——爐料黑度 查表21，取爐料黑度=0 .8預(yù)熱段： 加熱段： 均熱段：計算各段爐氣熱工系數(shù)列入表35表35 各段爐氣熱工系數(shù)系數(shù)各段[]預(yù)熱段加熱段均熱段金屬加熱計算是加熱爐熱工計算的核心，其主要目的是確定金屬在爐內(nèi)的加熱時間，這個時間是指金屬從入爐開始加熱到工藝要求的溫度出爐時所經(jīng)過的總時間，金屬加熱時間受鋼種、尺寸、形狀以及其在爐內(nèi)的擺放、爐型結(jié)構(gòu)、燃料種類以及溫?zé)嶂贫鹊纫幌盗幸蛩氐挠绊憽?）爐頂結(jié)構(gòu)：吊頂結(jié)構(gòu)。表3—2 混合煤氣濕成分（%） 成分種類COCHOH CHCONW合計焦?fàn)t煤氣100高爐煤氣__1002．計算混合煤氣的低發(fā)熱值1）計算焦?fàn)t煤氣低發(fā)熱值把表3—2中焦?fàn)t煤氣的濕成分代入公式得：Q=+108+358+=17518kJ/標(biāo)m2) 計算高爐煤氣低發(fā)熱值Q=+108+358=3711kJ/標(biāo)m3）焦高比為3：7的混合煤氣的低發(fā)熱值Q=17518+3711=7853 kJ/標(biāo)m：7，計算混合煤氣濕成分見表33表33混合煤氣成分（%） 成分種類COCOCHCHHONHO混合煤氣4．計算理論空氣需要量L把表3—3中混合煤氣濕成分代入公式得：L==5．計算實際空氣需要量L，取n=： L=nL L =（1+）L可得：L== L=(1+)= 把表3—3中混合煤氣濕成分代入公式（1—18）可得： = 其他見表34表3—4混合煤氣燃燒產(chǎn)物生成量及成分 成分名稱CONOHO合計生成量(標(biāo)m)體積含量(%)1007 .計算混合煤氣燃燒產(chǎn)物重度 把表3—4中燃燒產(chǎn)物體積百分含量代入式（1—21）可得：＝ ==1 .284kg/標(biāo)m8．計算燃料理論燃燒溫度 由t=350℃，查資料可得c=1 .296 kJ/標(biāo)m,空氣帶入的物理熱=Lct = = kJ/標(biāo)m 燃料帶入的物理熱= Q=(+++++++) 20 = kJ/標(biāo)m設(shè)t=1800~2100℃，可查資料得c= + kJ/標(biāo)m. 設(shè)Q=0，按式== = ℃ ≮1800℃因此可以滿足連續(xù)加熱爐的加熱工藝要求。3．燃料：1）種類：混合煤氣；2）焦?fàn)t煤氣成分（干成分）：參見表3—1；表3—1 混合煤氣干成分（%） 成分種類COCHOH CHCON合計焦?fàn)t煤氣100高爐煤氣__1003）出爐膛煙氣溫度：t=800℃；4）煤氣不預(yù)熱：=20℃；5）空氣預(yù)熱溫度：t=350℃。3．熱工計算1．爐子生產(chǎn)率：P=100t/h。 選用平滑直管金屬換熱器，并帶“一”字型紐帶插入件，這樣可以提高對流熱系數(shù)，從而提高換熱效率。連續(xù)加熱爐加熱段爐溫較高，且我們要求爐溫均勻性較好，因此燒嘴燃燒火焰要有一定長度和鋪展面。這樣分配完全根據(jù)工藝要求及產(chǎn)品要求而制定的，能使料坯良好的經(jīng)過加熱，加熱終了是斷面溫差很小?；诒驹O(shè)計中料坯斷面尺寸小，且要求金屬加熱終了時斷面溫差小，也就是加熱質(zhì)量要求高，綜上所述采用側(cè)出料較好。因此，在設(shè)計時應(yīng)盡可能采用三一般采段式爐型。（4） 三段連續(xù)加熱爐的實爐底（如果有爐底地的話）在均熱段內(nèi)，在一定程度上與高溫的加熱段分開，因而由于熔渣所造成的爐底上漲現(xiàn)象沒有二段式爐型那樣嚴(yán)重。（2） 因具有均熱段，料坯出爐時可獲得較均勻的加熱。工業(yè)爐的加熱技術(shù)進(jìn)步和裝備水平的提高，是一個全局性的系統(tǒng)工程，要想取得有效進(jìn)展，逐步縮小在能源效率、產(chǎn)值能耗等方面與國際先進(jìn)水平的差距，必須把政府規(guī)范行為與企業(yè)發(fā)展意識有機(jī)地結(jié)合起來，通過廣大工業(yè)爐領(lǐng)域的工作者積極研究、推廣先進(jìn)的技術(shù)和裝備，使工業(yè)爐的發(fā)展走科技含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、能源消耗低、環(huán)境污染少的可持續(xù)發(fā)展道路。進(jìn)行計算機(jī)控制的爐子要具備一些基礎(chǔ)條件，必須是有關(guān)爐子的一些成熟技術(shù)已被采用，如燃燒裝置先進(jìn)、余熱進(jìn)行回收、爐體結(jié)構(gòu)和筑爐材料合理等，否則即使采用了計算機(jī)控制也不會得到滿意的結(jié)果。 (3)生產(chǎn)管理優(yōu)化控制 工業(yè)爐是工廠或車間中的一個局部，其工作應(yīng)放到整體中加以衡量，爐子 自身的燃燒控制、數(shù)學(xué)模型控制可能是最佳效果，但放在工廠或車間整體衡量則不一定是最優(yōu)，這當(dāng)中涉及各設(shè)備間的協(xié)調(diào)、調(diào)度和管理等問題，因此再提高一個層次就要進(jìn)行管理優(yōu)化控制。利用硅酸鋁纖維的柔軟和富有彈性的特點，制成了鋼性對柔性的密封面，采用彈簧或汽缸壓緊，使?fàn)t膛成為一個密封體。這樣提高了熱能利用率，改善了爐子周圍環(huán)境條件，延長了爐子使用壽命。爐壓控制是在爐膛內(nèi)的合適位置設(shè)置取壓元件，通過信號的轉(zhuǎn)換，使控制閥門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作，改變煙道閥門的開度，使?fàn)t膛內(nèi)壓力調(diào)整到設(shè)定值。數(shù)學(xué)模型優(yōu)化控制在燃燒控制的基礎(chǔ)上可以進(jìn)一步取得節(jié)能 5％的效果。爐子熱制度的核心是爐溫制度和供熱制度，因此可以是控制爐溫曲線為最佳，也可以是控制供熱曲線為最佳。燃料燃燒控制的節(jié)能效果約為5％～10％。上述燃料燃燒控制方法在生產(chǎn)過程中已被廣泛采用。該種控制方式是在開爐調(diào)試時將小火、大火燃燒的空，燃比值設(shè)定合適即可，加熱過程中不需要動態(tài)控制空，燃比，只需控制燃料和助燃空氣壓力的穩(wěn)定，這大大地簡化了控制系統(tǒng)構(gòu)成，降低了爐子建造成本。脈沖式燃燒供熱技術(shù)近幾年被廣泛采用。但氧化鋯探頭壽命短、價格貴 ，限制了其推廣應(yīng)用。實際生產(chǎn)中由于換熱器漏風(fēng)、燃料熱值和壓力波動以及計量不準(zhǔn)等問題存在，使燃燒配比失真。 1) 燃料燃燒控制 工業(yè)爐進(jìn)行計算機(jī)控制的第一步是實現(xiàn)燃料燃燒控制，即實現(xiàn)爐溫、供燃料量、燃料量與空氣量的配比以及爐壓的控制，其中核心是配比燃燒控制。（4）提高控制水平工業(yè)爐計算機(jī)過程控制是提高加熱質(zhì)量、減少環(huán)境污染、節(jié)約能源、提高生產(chǎn)管理的有效措施之一。這種換熱器的關(guān)鍵是開發(fā)高效、長壽的蓄熱元件和處理好換向技術(shù)。主要結(jié)構(gòu)形式有加筋輻射式、噴流輻射式、噴流管式、板 (管)式，在實際應(yīng)用中如何選擇要依據(jù)爐子排煙方式?jīng)Q定。 1) 金屬換熱器，氣密性好，體積小，設(shè)備緊湊。利用煙氣預(yù)熱爐料和燃料受諸多因素制約，對燃料爐而言最有效和應(yīng)用最廣的是預(yù)熱助燃空氣。一般來說，助燃空氣預(yù)熱溫度每提高 100T，即可減少燃料消耗5％以上，提高燃燒溫度約50℃。 （3）采取余熱回收措施據(jù)近期對冶金、建材、輕工、機(jī)械四行業(yè)的調(diào)查，現(xiàn)有燃料爐總臺數(shù)近 6萬臺，能耗為9694萬t標(biāo)煤 ／a，可回收的余熱資源量為 1210萬t標(biāo)煤／a，實際的余熱回收率只有24％，就是說還有76％的余熱資源有待回收，因此燃料爐必須配制余熱回收裝置，而且預(yù)熱助燃風(fēng)溫度應(yīng)在350℃以上。紅外節(jié)能涂料能使用于爐溫 3001800~的各種燃料爐。這種施工方法既保留了纖維的固有特性，又消除了爐襯的接縫，從而提高了節(jié)能效果，延長了爐子壽命。耐火纖維施工方法直接影響其使用效果和使用壽命，傳統(tǒng)的錨固法在使用中經(jīng)常發(fā)生一些問題，如纖維脫落和纖維燒后縫隙加大等。使用耐火纖維爐襯比磚砌爐子可節(jié)能 5％～8％。 2) 耐火纖維是一種超輕質(zhì)耐火材料，它的基本性質(zhì)是相對密度小、導(dǎo)熱系數(shù)小、比熱容低。近年來澆注料在品種、質(zhì)量上均有長足進(jìn)步，在很大程度上滿足了爐子耐高溫、耐急冷急熱、耐沖腐等要求。合理選擇爐襯材料和優(yōu)化復(fù)合爐襯結(jié)構(gòu)，可以減少爐體散熱、蓄熱損失，取得很好的節(jié)能效果。目前國內(nèi)的加熱爐絕大多數(shù)采用傳統(tǒng)的耐火磚砌筑形式，爐襯的散熱和蓄熱占爐子總能耗的 20％～40％。蓄熱式燃燒器在使用熱值較低的燃料時，由于煙氣量大干空氣量，仍有一部分煙氣不經(jīng)蓄熱室被直接排放，這些高溫?zé)煔庵械臒崃靠梢酝ㄟ^換熱器對煤氣進(jìn)行預(yù)熱，以更能有效地提高余熱利用率。蓄熱式燃燒是最近兩年從冶金行業(yè)的加熱爐移植到機(jī)械行業(yè)的燃燒技術(shù)，燃燒器由一支燃料噴槍 (配燃燒器噴頭)、兩個蓄熱室和一個四通換向閥組成蓄熱式燃燒單元，采用 “燃料不換向技術(shù)”和 “高溫低氧燃燒技術(shù)”組織燃料燃燒向爐膛供熱。高速調(diào)溫?zé)斓母邷厝紵a(chǎn)物以高速 (lOOm／s)噴出，強(qiáng)化了爐內(nèi)氣體循環(huán)，改善了爐溫均勻性。平焰燒嘴的火焰呈圓盤型，加強(qiáng)了爐墻對工件的輻射傳熱作用，最適合在高溫鍛造加熱爐上使用，冷爐升溫速度可提高 40％，加熱速度的加快可以改善工件加熱質(zhì)量，減少金屬氧化脫碳燒損，同時達(dá)到節(jié)約能源的目的。近年來，我國成功地自行開發(fā)研制了多種適合國情的優(yōu)質(zhì)燃燒裝置。目