毕业设计加热炉推料结构设计.docx
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毕业设计加热炉推料结构设计
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课题加热炉推料机构设计
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摘要：
在工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。
其中，温度控制也越来越重要。
在工业生产的很多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。
采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。
加热炉是工业炉窑的一大类别，是指被加热的物料在炉内基本不发生物态变化和化学反应的炉子。
对于冶金行业来说，加热炉是指金属压力加工前的加热和金属制成品及半成品的热处理等用炉。
小型加热炉是科研院所及厂矿常用的热处理或加热设备。
随着科学技术的不断发展，加热炉的理论和实践在不断深化和日趋完善，加热炉的结构型式也在不断演进。
优质、高产、低消耗的新式炉型不断涌现，加热炉的结构目前仍处在不断变革之中，以满足生产工艺对炉子的技术经济要求，即经济、高产、低消耗、炉子寿命长、劳动条件好。
目录
绪论：
1
第1章加热炉推料机构设计思路2
第2章加热炉的分类3
2.1推钢式连续加热炉3
2.2进式连续加热炉3
2.3底式加热炉3
2.4分室式快速加热炉3
第3章加热炉的结构5
3.1辐射室5
3.2对流室5
3.3余热回收系统5
3.4通风系统5
3.5加热炉结构特点5
第4章加热炉的工作原理7
第5章加热炉控制技术的发展方向8
5.1国内外燃烧控制发展情况8
5.2串级并联双交叉限幅控制燃烧8
5.3氧化锆残氧分析法9
5.4用热值分析仪测煤气的热值9
5.5利用高焦混合煤气成分理论推测空燃比9
第6章我国蓄热式加热炉的发展11
6.1概述11
6.2蓄热式燃烧技术11
6.3烧嘴式蓄热式加热炉12
第7章推料机构离心机的概述15
第8章加热炉推料机构基本工作过程16
第9章加热炉安全操作规程17
9.1总则17
9.2煤气着火事故处理17
9.3煤气爆炸事故的处理17
9.4送高炉煤气的操作程序17
9.5煤气泄露、中毒的处理18
9.6汽化冷却系统故障18
结束语：
22
致谢：
23
参考文献24
绪论：
随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。
其中，温度是一个非常重要的过程变量。
例如：
在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行控制。
然而，用常规的控制方法，潜力是有限的，难以满足较高的性能要求。
采用单片机来对它们进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大的优点，而且可以大幅度提高被测温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。
因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。
针对推料装置的具体结构，在前人的经验基础之上，利用平面设计方法建立直动型推料机构的数学模型，结合优化理论，确定四参数的优化目标。
第1章加热炉推料机构设计思路
加热炉在工作时，在加热过程中炉门的密封可保证炉内温度的控制，能够防止能量的浪费，更可以防止有害气体的散失对操作者造成的伤害。
本设计力争以较少的运动部件，较小的布局空间，简单的运动方式，达到炉门灵活自动启闭，并满足加热炉对炉门的特殊功用要求。
电动机的选择：
按工作条件和要求,选用一般用途的Y系列三相异步电动机，为卧式封闭结构。
炉门在开启和关闭时要求转速平稳，速度较低不超过18r/min以免引起过大的冲击力。
由于门要求转速较低，故电动机选取同步转速为1000r/min的Y90S-6型电动机,其满载转速为910r/min，速度较低且尺寸较小。
减速器的选择：
由于小型加热炉体积较小，且门转速较低，故需要结构紧凑，传动比大的减速器。
连轴器的选择：
炉门在开启和关闭过程中轴的转向相反，其间有冲击，因此选用弹性柱销连轴器，这种连轴器传递转矩的能力很大，结构更为简单，安装制造方便，耐久性好，有一定的缓冲和吸振能力，允许被连接两轴有一定的轴向位移以及少量的径向位移和角位移，适用于轴向窜动较大、正反转变化较多和启动频繁的场合。
温烧结炉推料机构，利用可程序控制装置和油压装置构成的液压控制系统控制给料和横向油压将作物的台板推至送料轨，再由推料油压利用杆前端的推料板推入炉体内烧结，包括：
细钢索，上端紧固于推料板上侧，随着推料板同步运动；重锤，系于细钢索下端，提供细钢索张力；译码器，译码器将推料板的实际运动转化成电信号传回控制装置，构成一回反馈装置。
推料离心机主要由泵组合，推料机构、机座、轴承组合、转鼓、筛网、机壳及电控箱等零部件组成。
推料机构、转鼓、筛网等零部件通过轴承组合支承在机座上。
第2章加热炉的分类
2.1推钢式连续加热炉
推钢机完成炉内运料任务的连续加热炉。
料坯在炉底或在用水冷管支撑的滑轨上滑动，在后一种情况下可对料坯实行上下两面加热。
炉底水管通常用隔热材料包覆，以减少热损失。
为减小水冷滑轨造成的料坯下部的“黑印”，近年来采用了使料坯与水管之间具有隔热作用的“热滑轨”。
有的小型连续加热炉采用了由特殊陶质材料制成的无水冷滑轨，支撑在由耐火材料砌筑的基墙上，这种炉子叫“无水冷炉”。
2.2进式连续加热炉
靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作把料坯一步一步地移送前进的连续加热炉。
炉子有固定炉底和步进炉底，或者有固定梁和步进梁。
前者叫做步进底式炉，后者叫做步进梁式炉。
轧钢用加热炉的步进梁通常由水冷管组成。
步进梁式炉可对料坯实现上下双面加热。
70年代以来，由于轧机的大型化，步进梁式炉得到了广泛应用。
同推钢式炉相比，它的优点是：
运料灵活，必要时可将炉料全部排出炉外；料坯在炉底或梁上有间隔地摆开，可较快地均匀加热；完全消除了推钢式炉的拱钢和粘钢故障，因而使炉的长度不受这些因素的限制。
中国1979年投产的步进梁式炉长为32.5米，生产能力为每小时270吨。
2.3底式加热炉
炉身固定，炉底转动，放置在炉底上的料坯随炉底转动由进料口移送到出料口。
根据炉底的形状，转底式加热炉可分为环形炉和盘形炉两种，冶金厂轧钢车间多用环形炉。
图是一座生产能力为每小时75吨的转底环形加热炉剖面图。
这种炉子适于加热不能用推钢和步进方式运送的物料，如圆坯、车轮和轮箍坯、模锻前的异形坯以及品种多和长短不一的料坯等。
缺点是炉底面积利用率低，炉底单位面积产量通常约为350～400公斤/（米2·时）。
2.4分室式快速加热炉
由若干个摆在一条线上的加热室所组成。
加热室和加热室之间设间室，传送料坯的辊子设在间室内，料坯单根（或双根）地通过各加热室和间室而被加热。
每个加热室与相邻的间室构成一个“炉节”，所以又称节式炉。
这种加热炉能快速加热，氧化和脱碳少，适用于加热圆形料坯和钢管。
与行星轧机相配合，可用来加热连铸板坯；也可对某些钢材进行局部加热。
缺点是单位炉长的生产能力低，炉子热效率较低。
室式加热炉用于金属坯或锭锻压前的加热。
物料加热时不移动；炉内不分段，要求各处炉温均匀，对于大钢锭加热采用周期性的温度制度（即炉温按时间分为预热期、加热期、均热期等）。
室式加热炉有两种：
固定炉底室式炉和车底式炉。
固定炉底室式炉炉底面积一般1～10米2。
装出料多靠人工或简单机械；加热较大工件的室式炉，也有用专门装出料机的。
燃料为煤、重油或煤气。
有的炉在炉墙上开一缝隙,料坯由缝隙送入炉内加热,叫“缝式炉”，常用于小件加热或长料坯的端头或局部加热。
这类炉的炉底单位面积产量通常为300～400公斤/（米2·时），单位热耗每吨钢约为（1.0～1.5）×106千卡。
车底式炉用于重量为十几吨至几百吨的大钢锭在锻压前的加热，炉型为室式或隧道式。
第3章加热炉的结构
3.1辐射室
辐射室是加热炉的主要热交换场所，作为加热炉的最重要部位，承担着全炉70%～80％的热负荷。
而且这部分直接受到高温烟气的冲刷且温度最高，因此辐射室的运行状况好坏直接关系到整个加热炉能否长周期高效运行。
3.2对流室
对流室是利用从辐射室出来的烟气进行对流换热的部分。
对流室内密布多排炉管，烟气以较大速度冲刷这些管子，进行有效的对流换热。
对流室一般担负着全炉20％～30％的热负荷。
对流室一般布置在辐射室上方，与辐射室分开。
为了提高对流传热效果，大多数加热炉在对流室的炉管采用钉头管和翅片管。
3.3余热回收系统
余热回收系统是指从离开对流室的烟气中进一步回收余热的部分，目前常减压装置加热炉的余热回收系统多采用燃烧用空气预热的方式。
目前在常减压装置加热炉上应用最普遍的空气预热器为热管式空气预热器，安装方式有倾斜式和垂直式两种，前者一般位于对流室的上部，后者置于地面，需要有引烟机。
燃烧器：
燃烧器是加热炉产生热量的重要组成部分，包括喷嘴、配风器和燃烧道三部分。
燃烧器按燃料的不同可分为燃料油燃烧器、燃料气燃烧器和油一气联合燃烧器三大类：
按供风方式的不同，可分为自然通风燃烧器和强制通风燃烧器等。
目前常减压装置加热炉常用的燃烧器为强制通风、油一气联合燃烧器。
3.4通风系统
通风系统的任务是将燃烧用空气导人燃烧器，并将废烟气引出加热炉，它分为自然通风方式和强制通风方式。
大多数加热炉炉内烟气侧阻力不大，依靠自然通风的方式安装在炉顶的烟囱足以保证加热炉的正常运行。
近年来由于环境保护问题，石油化工厂已开始安设独立于炉群的超高型集合烟囱，这一烟囱通过烟道把若干台炉子的烟气收集起来，从loom左右的高处排放，以降低地面污染气体的浓度。
3.5加热炉结构特点
管式加热炉根据结构形式的不同，通常有列管式加热炉、蛇管式加热炉、盘管式加热炉、立管式加热炉等。
加热炉的燃烧器俗称火嘴。
在加热炉中，火嘴是主要的一种部件。
加热炉的火嘴种类很多，输油用加热炉的火嘴通常在辐射室的侧壁、底部或顶部，供给燃烧所用的燃料和空气。
烟囱的作用是提高抽力，将烟气排人大气中。
烟囱可以布置在炉顶或炉体旁，可以单独使用或共同使用一个烟囱。
一般，烟气离开对流室的温度300-400℃。
可以用空气预热器来回收其中一部分热量，使烟气温度降低到200℃左右，再进入烟囱排走，以提高炉效。
辐射室又称炉膛。
从燃烧器喷出的燃料在辐射室内燃烧，由于火焰温度很高（可达1500~1800℃），因此不能让火焰直接冲刷炉管，热量主要以辐射方式传送。
第4章加热炉的工作原理
待加热的原油首先进入加热炉对流室炉管，原油温度一般为29度，炉管主要以对流方式从流过对流室的烟气中获得热量，这些热量又以传热方式由炉管外表面传导到炉管内表面，同时又以对流方式传递给管内流动的原油。
原油由对流室炉管进入辐射室炉管，在辐射室内，燃烧器喷出的火焰主要以辐射方式将热量的一部分辐射到炉管外表面，另一部分辐射到敷设炉管的炉墙上，炉墙再次以辐射方式将热辐射到背火面一侧的炉管外表面上。
这两部分辐射热共同作用，使炉管外表面升温并与管壁内表面形成了温差，热以传导方式流向管内壁，管内流动的原油又以对流方式不断从管内壁获得热量，实现了加热原油的工艺要求。
加热炉加热能力的大小取决于火焰的强弱程度（炉膛温度）、炉管表面积和总传热系数的大小。
火焰愈强，则炉膛温度愈高，炉膛与油流之间的温差越大，传热量越大；火焰与烟气接触的炉管面积越大，则传热量越多；炉管的导热性能越好，炉膛结构越合理，传热量也愈多。
但对一定结构的炉子来说，在正常操作条件下炉膛温度达到某一值后就不再上升。
炉管表面的总传热系数对一台炉子来说是一定的，所以每台炉子的加热能力有一定的范围。
在实际使用中，火焰燃烧不好和炉管结焦等都会影响加热炉的加热能力，所以要注意控制燃烧器
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