冶金用混合煤气连续式加热炉的设计与应用研究

冶金用混合煤气连续式加热炉的设计与应用研究

摘　要

连续式加热炉是轧钢行业中重要的工艺生产设备之一。

论文开始就工业炉的历史，现在的状况和其发展方向做了陈述，着重对工业炉的结构以及工业炉的操作制度，节能技术改进和“三高一低”理论的介绍，接着对工业炉的配套设备及烧嘴，换热器，烟囱等的相关结构和选用进行分析陈述，然后对加热炉的设计进行计算。具体包括燃料燃烧计算、钢坯加热时间计算、炉子基本尺寸的确定、热平衡计算及燃料消耗量的确定，排烟系统计算。本文设计的加热炉是三段式推钢加热炉，炉子分为三段式，预热段为一段，加热段为一段，均热段为一段。在设计的参数选择上体现了“三高一低”的理论，并对该加热炉一些技术和经济指标进行评述。

本设计采用高焦炉混合煤气作为环形加热炉的主要燃料。本设计中环形加热炉的排烟方式采用机械排烟。由于炉子排烟系统阻力较大，故采用排烟机直接排烟的形式进行排烟。在排烟系统设计中，主要进行了烟道阻力的计算、烟囱的计算、炉膛内阻力的计算、掺冷风机的选取以及排烟机的选取等工作。

关 键 词：工业炉； 节能降耗； “三高一低”

论文类型：设计报告

ABSTRACT

...

KEY WORDS:   Industry stove    Energy conservation    “Three high one low”

TYPE OF THESIS:  Design Report 

目  录

摘　要 I

ABSTRACT III

目  录 V

1 绪论 1

2 加热炉的结构选择 5

2.1 工业炉的发展史 5

2.2 工业炉的基本类型 5

2.2.1 火焰炉结构 6

2.2.2 现代推钢式连续加热炉的结构 10

2.3 .燃烧系统及其控制 12

2.3.1 烧嘴及其分布 12

2.3.2 燃烧控制技术 12

2.4 排烟系统及辅助设施 14

2.4.1 烟道 14

2.4.2 烟囱 14

2.4.3 换热器及其保护 15

2.4.4 炉膛压力控制 15

2.5 工业炉的节能 15

2.5.1 工业炉节能的几个措施 15

2.5.2 燃料炉的节能 16

2.5.3 加热工艺设计节能 17

2.5.4 结论 18

2.6 推钢机的选用 18

2.6.1 推钢机种类 19

2.6.2 双机架齿轮齿条式推钢机结构及特点 19

2.7 加热炉耐火材料的选用 20

2.7.1 使用性能 20

2.7.2 工艺性能 21

2.7.3 加热炉内衬选材方案的评价 22

2.7.4 结论 23

2.8 工业炉的发展方向 23

2.8.1 “三高一低”理论 24

2.8.2 “三高一低”理论的技术基础 24

3 加热炉参数设计与热工计算 27

3.1 设计任务和背景 27

3.2 燃料燃烧计算 27

3.2.1 焦炉煤气和高炉煤气干湿成分转换 27

3.2.2 计算混合煤气湿成分 28

3.3 炉膛热交换计算 29

3.3.1 预确定炉膛主要尺寸 29

3.3.2 计算炉膛相关尺寸 30

3.4 金属加热效率计算 32

3.4.1 钢坯的均热时间及温度参数 32

3.4.2 加热段炉气温度 33

3.4.3 燃料利用系数及加热时间分布 34

3.5 炉体结构尺寸计算 37

3.5.1 炉子长度计算 37

3.5.2 炉门数量和尺寸的确定 38

3.6 炉膛热平衡与燃料消耗量计算 40

3.6.1 炉膛热收入Q 40

3.6.2 炉膛热支出Q 40

3.6.3 炉膛热平衡与燃料消耗量 44

3.6.4 炉子工作指标 45

3.7 烧嘴的选用 45

3.7.1 选择依据 45

3.7.2 烧嘴类型 46

3.7.3 烧嘴布置和烧嘴选型 46

3.8 换热器设计计算 47

3.8.1 已知数据 47

3.8.2 设计数据 47

3.8.3 设计方案 47

3.8.4 设计计算 47

3.8.5 结构设计 50

3.8.6 确定换热器材质 51

3.8.7 换热器运行经济指标 52

3.9 空气管路阻力损失计算及鼓风机选择 55

3.9.1 计算条件 55

3.9.2 绘制空气管路系统图 56

3.9.3 管路分段 56

3.9.4 各区段空气流量、管道直径、规格及空气流速 56

3.9.5 确定计算阻力损失的管路系统 58

3.9.6 计算阻力损失 58

3.9.7 鼓风机选择 60

3.10 烟道及烟囱计算 61

3.10.1 计算条件 61

3.10.2 各段烟道断面尺寸确定 62

3.10.3 计算各段烟气温度 62

3.10.4 计算各段烟气流速 63

3.10.5 阻力损失计算 63

3.10.6 烟囱计算 64

4 结论与展望 67

致    谢 69

参考文献 71

附    录 73