热能毕业设计.doc

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河北联合大学轻工学院

COLLEGEOFLIGHTINDUSTRY,HEBEIUNITEDUNIVERSITY

毕业设计说明书

设计题目：

热轧板厂180t/h蓄热式步进加热炉设计

学生姓名：

学号：

专业班级：

热能与动力工程

指导教师：

201年月日

河北联合大学轻工学院　　毕业设计摘要

摘要

本设计题目是包钢热轧板厂180t/h蓄热式连续加热炉，在借鉴已有相关文献的基础上，对加热炉进行了设计和计算，主要包括初步设计和技术设计。

初步设计对加热炉的选型结构做出来初步的选择；技术设计对加热炉设计进行全面的热力计算并确定了加热炉的主要技术参数、结构形式加热炉重要辅助设备进行选择。

通过本次毕业设计，改善蓄热式燃烧技术，节约了燃料，提高炉子热效率，提高了产量及产品质量，同时减少了对环境的污染，达到了节能减排的目标。

由于本设计采用了先进的蓄热式高温空气燃烧技术，该技术拥有多方面的优势，尤其在节能降耗和环保方面取得了很大的成效，相信在国内会拥有广阔的发展前景。

关键词:

加热炉；高炉煤气；蓄热式燃烧；高效节能

ABSTRACT

Inthispaper,BaogangHotMILL180t/hforRegenerativefurnacerequirementsofagraduationprojectReferencehasbeenintheliteratureonthebasisofblastfurnacegastofuelthefurnacedesignacomprehensivethermalcalculation。

Includingcombustion,theheatingtime,themetalstructure,masonrydesign,heatbalancecalculation.Intheprojectoradumbratetheblastandtheairatthesametime,notonlyimprovethethermalefficiency,butefficiedclymakeuseoftheblastfurnacegas.Focusontheselectionprocessheatingfurnace,theheatingtimeandloadcalculationofchangesinhowthechangesinoperatingparameterswerestudiedanddiscussed,thefurnaceimportantsupplementaryequipmentselection,concludedthatthedesignandtheworkofthenextstepTheirideasandperspectives.Throughthisgraduatedesignandimproveregenerativecombustiontechnology,toimprovethethermalefficiencyofthestove,thegoalofimprovingproductquality,whileusingthestovevaporizationcoolingsystem,reducingthewaterpipesandIndiatoensureheatingquality.

Becausethedesignadoptedthehightemperatureaircombustiontechnology,itownedthevariousadvantage,particularlyateconomizedonenergytodeclinetoconsumeandenvironmentalprotectiontoobtaintheverybigresult，webelievedthatitwillownvastdevelopmentforegroundinthedomestic。

Keywords:

furnace，blastfurnacegas，regenerativecombustion，highefficiencyandenergysaving

V

河北联合大学轻工学院　　毕业设计目录

目　　录

引言 1

1绪论 2

1.1蓄热式燃烧技术的历史发展与现状 2

1.1.1蓄热式燃烧技术的历史 2

1.1.2  蓄热式燃烧技术的发展 2

1.2蓄热式（高温空气）燃烧技术的特点 3

1.3国内外的研究现状 4

1.3.1国外研究现状 4

1.3.2国内研究现状 5

1.4蓄热式加热炉发趋势及展展望 6

1.5开发与应用高温空气燃烧技术的前景 6

2初步设计 8

2.1燃料的选择 8

2.2加热工艺的确定 9

2.3炉型选择 10

2.4料坯布置方式及加热方式的选择 12

2.5料坯的装出炉方式 12

2.6选择燃烧装置的形式及其安装位置的确定 13

2.7换热装置的形式及其换向系统的确定 14

2.8炉子供风和排烟系统 15

2.9炉底水管的确定 15

2.10炉子的钢结构及冷却系统的确定 17

2.11炉子的机械化及自动化 18

3 技术设计 19

3.1燃料燃烧计算 19

3.1.1燃料成分及发热值 19

3.1.2燃料所需空气量计算 20

3.1.3单位燃烧产物的计算 20

3.1.4理论燃烧温度的计算 21

3.2炉膛热交换计算 22

3.2.1炉膛尺寸的确定 22

3.2.2金属出炉参数的确定 23

3.2.3算各段炉气平均有效射线行程 23

3.2.4预定各段炉气温度 24

3.2.5计算各段炉气黑度 24

3.2.6各段炉顶和炉墙对金属的辐射角度系数 24

3.2.7计算各段炉气的平均综合辐射系数 25

3.3 金属加热计算 25

3.3.1温度制度的确定及边界条件 26

3.3.2均热段炉气温度校核 26

3.3.3金属加热的各段热流密度计算 27

3.3.4金属加热时间的计算 28

均热段加热时间 31

3.4炉子主要尺寸的确定 31

3.4.1计算炉子长度 31

3.4.2炉子结构和操作参数 31

3.4.3炉门数量和尺寸的确定 32

3.4.4炉膛各部分用耐火材料及其尺寸的确定 33

3.4.5炉底水管结构尺寸 34

3.5炉底水管强度计算 35

3.5.1炉底水管布置特点 36

3.5.2炉底水管强度计算原则 36

3.5.3固定梁和步进梁的强度计算 37

3.6炉膛热平衡和燃料消耗量的计算 43

3.6.1炉膛热收入项 44

3.6.2炉膛热支出项 44

3.6.3炉膛热平衡及燃料消耗量的计算 55

3.6.4列炉膛热平衡表 55

3.6.5炉子工作指标 56

3.7燃烧器的选择与布置 56

3.7.1选择依据 56

3.7.2烧嘴布置情况 56

3.7.3安装间距的参考值的计算 59

3.8空气管路的设计计算 59

3.8.1计算条件 59

3.8.2计算各段管径 59

3.9煤气管路的设计计算 63

3.9.1计算条件 63

3.9.2计算各段管径 63

3.10各管道的阻力损失计算 68

3.10.1管路阻力计算 68

3.10.2烟道阻力计算 68

3.11风机的选型 69

结论 71

参考文献 72

致谢 73

附录 74

河北联合大学轻工学院　　毕业设计引言

引言

高温空气燃烧技术在日、美等国家简称为HTAC技术，在西欧一些国家简称为HPAC（HighlyPreheatedAirCombustion）技术，亦称为无焰燃烧技（Flamelesscombustion）。

其基本思想是让燃料在高温低氧浓度（体积）气氛中燃烧。

它包含两项基本技术措施：

一项是采用温度效率高达95%，热回收率达80%以上的蓄热式换热装置，极大限度回收燃烧产物中的显热，用于预热助燃空气，获得温度为800～1000℃，甚至更高的高温助燃空气。

另一项是采取燃料分级燃烧和高速气流卷吸炉内燃烧产物，稀释反应区的含氧体积浓度，获得浓度为15%～3%（体积）的低氧气氛。

燃料在这种高温低氧气氛中，首先进行诸如裂解等重组过程，造成与传统燃烧过程完全不同的热力学条件，在与贫氧气体作延缓状燃烧下释出热能，不再存在传统燃烧过程中出现的局部高温高氧区。

这种燃烧是一种动态反应，不具有静态火焰。

它具有高效节能和超低NOX排放等多种优点，又被称为环境协调型燃烧技术

HTAC技术具有高效、节能和低污染等特性，自从面世以来，就受到世界工业界和企业界的广泛关注。

它彻底打破了传统燃烧的模式，进入到新的未知领域——高温低氧燃烧领域。

它是一项既节能又利于环保且极具活力的技术，值得大力推广和开发。

对于企业界来说，它可以大幅度降低能耗和生产成本，提高其运行的经济性和市场竞争力。

HTAC技术被认为是具有创造性、实用性以及增长潜力的新的战略技术。

在钢铁工业中，加热炉是主要的耗能设备之一。

合理解决加热炉的燃料问题，提高燃料利用率，对于降低能源消耗，减少钢坯氧化烧损，提高加热质量从而进一步提高整个轧线生产过程的经济效益，具有非常重要的意义

本设计是指导教师刘克俭根据包钢轧钢厂燃高炉煤气步进梁蓄热式加热炉拟题。

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河北联合大学轻工学院　毕业设计

1绪论

1.1蓄热式燃烧技术的历史发展与现状

1.1.1蓄热式燃烧技术的历史

蓄热式高温空气燃烧技术，19世纪中期就开始用于高炉热风炉、平炉、焦炉、玻璃熔炉等规模大且温度高的炉子。

其原理是采用蓄热室余热回收装置，交替切换烟气和空气，使之流经蓄热体，达到在最大程度上回收高温烟气的显热，提高助燃空气温度的效果。

但传统的蓄热室采用格子砖作蓄热体，传热效率低，蓄热室体积庞大，换向周期长，限制了它在其他工业炉上的应用。

新型蓄热室，采用陶瓷小球或蜂窝体作蓄热体，其比表面积高达200～1000m2/m3，比老式的格子砖大几十倍至几百倍，因此极大地提高了传热系数，使蓄热室的体积可以大为缩小。

另外，由于换向装置和控制技术的提高，使换向时间大为缩短，传统蓄热室的换向时间一般为20～30min，而新型蓄热室的换向时间仅为0.5～3min。

新型蓄热室传热效率高和换向时间短，带来的效果是排烟温度低（200℃以下），被预热介质的预热温度高（只比炉温低100～150℃）。

因此，废气余热得到接近极限的回收，蓄热室的温度效率可达到85%以上，热回收率达80%以上。

随着蓄热式燃烧技术的进步和新型耐火材料的研究开发，高效蓄热式余热回收技术和高风温燃烧技术在不断完善中正走向成熟。

1.1.2  蓄热式燃烧技术的发展

1982年英国Hotwork公司和BritishGas公司合作，首次研制出了紧凑型的陶瓷球蓄热系统RCB（RegenerativeCeramicBurner）。

系统采用陶瓷球作为蓄热体，比表面积可达240m2/m3，因此蓄热能力大大