工业炉设计说明书.docx
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工业炉设计说明书
工业炉设计说明书
热能与动力工程2008级---工业炉设计说明书
热能与动力工程2008级课程设计说明书
学院:
机械工程学院
专业:
热能与动力工程
学生姓名:
李斌
班级:
热能0801
学号:
40840054
设计方向:
工业炉
指导教师:
冯俊小
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热能与动力工程2008级---工业炉设计说明书
课程设计题目题号:
60
1.炉型连续加热炉
2.生产率33.8t/h
180，180，27003.加热料坯尺寸mm
;1180C4.钢种普碳含碳量0.45%出炉温度
;100~300C/M5.钢坯出炉时允许断面温差小于透热深度6.燃料重油
t,100:
Cy
成分CHONSAW
%85.112.10.50.60.20.31.2
t,200:
Ck7.空气预热温度
2P,550kg/h.m8.有效炉底强度
t,20:
Ce9.环境温度
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热能与动力工程2008级---工业炉设计说明书
设计过程或说明结果备注
一（初步设计
1.1炉型
1.1.1.生产方式:
连续式
1.1.2.炉型:
推钢式
180，180，2700选择原因:
钢坯尺寸为mm是规则的几何形状，采用推钢式加热运行成本和维护费用相对较低。
1.1.3加热制度:
三段式加热
30t/h选择原因:
生产率，三段式可提高生产率，出炉温差小，容易实现操作。
1.1.4.加热方式:
双面加热
选择原因:
由于料坯尺寸适中，长度较长采用双面加热可增大加热面积。
1.1.5.装出料方式:
端进端出
选择原因:
由于连续推钢所以需要端进，料坯较宽较长宜采用端出，推钢操作设施简便。
1.1.6.布料方式:
单排布料
选择原因:
本炉设计产量为33.8t/h，属于较低产量，适宜采用单排布料，双排或多排布料操作麻烦，温度不均。
1.1.7.炉顶:
拱顶
选择原因:
料坯长为2700mm单排布置，故炉内宽B=2700+2*a,a=200mm~300mm,所以B不超过4m。
1.2炉衬结构:
三层浇注料，采用耐火层+绝热层+保温层三层结构外加钢结构保护层。
选择原因:
浇注料灵活好用，工序先进简单。
1.3燃料:
重油（题目给定）
1.4燃烧装置:
低压油喷嘴，空气预热
;c选择原因:
空气预热温度<300选用低压油喷嘴较为经济。
烧嘴采用侧面布置，这样安置简单，炉长方向易均匀，单个烧嘴能力大。
3
热能与动力工程2008级---工业炉设计说明书
1.5预热装置:
金属换热器
选择原因:
利用炉内排出的高温烟气对空气进行预热，可节约燃料，
提高效率和理论燃烧温度。
选择小型金属换热器安装位置在炉顶上部专用的钢结构支撑。
1.6供风装置:
加热炉上供燃烧用的一般都采用离心式风机，供通风用的一般都选用
轴流式风机。
1.7排烟方式:
采用自然排烟方式
1.8冷却方式:
水冷
选择原因:
炉子内部采用水管冷却，炉头处采用水冷梁冷却，纵横冷
水管滑道支撑能力好。
1.9炉子的机械化规模:
1.9.1仪控系统:
热工检测和自动调节装置。
测量参数:
（1）温度（炉温.料坯.预热空煤气.烟气温度）
（2）压力（炉压.风压.油压）
（3）流量（重油量.蒸汽量.风量）
（4）烟气成分分析
自动调节参数:
（1）炉温调节（炉内供热）
（2）燃烧调节（空燃比）
（3）炉压调节
1.9.2炉子各部位机械结构:
炉门选择:
炉尾:
车底式炉门
炉头:
扇轮式炉门
选择依据:
装出料方式决定炉门大小和安放位置
预留孔洞:
检测用:
测温孔.测压孔.烟气分析孔
其它用:
扒渣孔.人孔.窥视孔
钢结构支架:
主要有:
侧立柱.拱角梁.水平拉杆.炉尾钢板
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热能与动力工程2008级---工业炉设计说明书
设计过程或说明结果备注
二（技术设计
2.1燃料燃烧计算
内容包括
Ln
（1）单位燃料完全燃烧空气需要量
Vn
（2）单位燃料完全燃烧燃烧产物量
（3）燃烧产物成分分析及其密度
tl（4）理论燃烧温度
Qd（5）燃料低位发热量
2.1.1燃料类型和成分
重油
2.1.2燃料低位发热量计算
yyyyyQ,339.1C，1030H,108.9（O,S）,25.12Wd
41257.6KJ/Kg
2.1.3空气消耗系数的确定
液体低压烧嘴:
1.10~1.15，取n=1.12
2.1.4空气需要量与燃烧产物量
（1）理论空气需要量
gyyyy3L;,0.0889C，0.2667H，0.0333（S,O）,10.8m/Kg
sg干L;,L;，（1，0.00124g）,10.8，（1，0.00124，18.9）HO2
3,11.05m/Kg
（2）实际空气需要量
gg3Ln,n，L;,1.12，10.8,12.096m/Kg
5
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设计过程或说明结果备注
ss3Ln,n，Lo,1.12，11.05，12.376m/kg
（3）实际燃烧产物量
Vn,Vco，V，V，VV2HOONSO2222，
y3V,0.0187，C,1.59m/KgCO2其中:
yy干gV,0.112，H，0.0124W，0.00124g，LnHOHO22
3,1.653m/Kg
y3V,0.007S,0.0014m/KgSO2
g3V,0.21（n,1）Lo,0.272m/KgO2
yg3V,0.008N，0.79Ln,9.56m/KgN2
Vn,1.59，1.653，0.0014，0.272，9.56
3,13.08m/Kg
2.1.5燃烧产物成分及密度
（1）燃烧产物成分:
V1.59CO'2CO,，100,，100,12.162Vn13.08
V1.653HO'2HO,，100,，100,12.642Vn13.08
V0.272O'2O,，100,，100,2.082Vn13.08
V0.0014SO'2SO,，100,，100,0.01072Vn13.08
V9.56N'2N,，100,，100,732Vn13.08
（2）燃烧产物密度:
6
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设计过程或说明结果备注
'''''44CO，18HO，64SO，32O，28N22222,,22.4，100
3,1.283Kg/m
2.1.6理论燃烧温度与实际温度
tl
（1）理论燃烧温度
Q，Q，Q,Qdkrft,,其中，Q可忽略不计lrVn，Cp
Q,41257.6KJ/Kgd,
Q,200，[（1.12，11.05，1.3097），（0.00124，18.9，1.12，11.05，1.5174）]k
3330（KJ/Kg）
若不估计分解热则
;1800C可估计理论燃烧温度为，此时
C,（12.16，2.4226，12.64，1.9055，2.08，1.5559，73，1.4705）/100p
;3,1.64KJ/（C,m）
Q，Q41257.6，3330';dkt,,,2078ClVn，C13.08，1.64p
;在温度为2078C情况下，若考虑产物分解
55假设炉压为10Pa,则CO分压约为0.12，10Pa，fco,0.17322
5HO分压约为0.13，10Pa,f,0.057HO22
则
Q,12600，0.173，1.59，10800，0.057，1.653,4483.5（KJ/Kg）f
Q，Q,Q41257.6，3330,4483.5dkf;于是t,,,1870ClVn，C13.08，1.64p
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热能与动力工程2008级---工业炉设计说明书
设计过程或说明结果备注
与假设有较大落差，重新估计理论燃烧温度为1900度，炉压不变
则fco,0.072，f,0.0272HO2,
Q，Q,Q41257.6，3330,1924dkf;于是t,,,1988ClVn，C13.08，1.64p
;与假设相差不大，故理论燃烧温度取两者平均值1944C.
（1）实际燃烧温度t,,，tsll
2根据连据连续加热炉，强度为P,550Kg/h,m
;取,,0.725，所以实际燃烧温度为t,0.725，1944,1400Cls
2.2炉膛尺寸确定
2.2.1炉子的基本尺寸确定
（1）有效炉长
G33.8，1000L,,,22.76m,全长L,L，（1~3）m效效nLP1，2.7，550效根据钢坯尺寸取推钢比为200，允许的最大推钢长度为0.18*200=36m,大于炉宽，所以不需要采用双排布料。
（2）炉子内宽
B,nl，（n，1）a,a为每排料坯之间的间隙a,0.2~0.3，取0.25
B,2.7，0.5,3.2m
（3）炉膛高度和炉型曲线
根据经验可选取各部位炉膛高度
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设计过程或说明结果备注
预热段H,H,1.1m,加热段H,H,1.6m，均热段H,1.5m34126炉尾抬高段H,1.6m，火压高度H,2,，（100~150）57,360，（100~150）取480mm
2.3三段式炉温制度和供热制度
2.3.1三段式温度制度各点温度的确定:
;;钢坯入炉时表面温度t,20C,钢坯入炉时中心温度t,20Cms0mc0，
;,钢坯预热终了进入加热断时表面温度，取t700C,ms1
钢坯预热终了进入加热断时中心温度，t后期计算决定，mc1;,钢坯加热终了进入均热断时表面温度，取t1180C,ms2
钢坯预加终了进入均热断时中心温度，t后期计算决定，mc2
;,钢坯出炉时表面温度，t1180C，ms3
钢坯入炉时中心温度，t,题目给定的允许断面温差决定mc3
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设计过程或说明结果备注
;烟气出炉温度，取t,750C，g0
;烟气从加热段进入预热段时的温度，取t,1100C，g1
;烟气从均热段进入加热段时的温度，取t,1400C，g2
;烟气在均热段温度，取t,t，（20~40）取1210C，g3ms3
2.3.2供热制度
三段式制度炉温分为预热段.加热段.和均热段，炉型也分为三段，燃料主要消耗于均热锻和加热段。
有三个供热点，均热段.上加热.下加热。
各段燃料供入比例为均热:
上加热:
下加热为30:
40:
60，按其总量的130%计算。
2.4加热时间的确定
2.4.1预热时间计算
（1）炉气平均温度
1;t,（t，t）,0.5，（750，1100）,925Cg1g0g12
（2）钢坯表面平均温度
22;t,t，（t,t）,20，，（700,20）,473Cms1ms0ms1ms033
（3）总合导热系数的计算
A,辐射系数计算
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热能与动力工程2008级---工业炉设计说明书
设计过程或说明结备
果注
TTg144ms1C,[（）（）]012100100,,辐T,Tg1ms1，由以上表中数据计算炉气.炉壁对金表面的导来辐射系数
,,,5.67[1，（1,）]02120C,012，（1,）（，,）,,,,,,,01200200
5.67，0.35，0.8[1，0.52（1,0.35）]24,,
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