推钢式连续加热炉设计张青.docx
《推钢式连续加热炉设计张青.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《推钢式连续加热炉设计张青.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
推钢式连续加热炉设计张青
资料范本
本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载
推钢式连续加热炉设计张青
地点：
__________________
时间：
__________________
说明：
本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容
内蒙古科技大学
推钢式连续加热炉课程设计说明书
学号：
0862126407
姓名：
张青
班级：
热动08-4班
指导老师：
魏祥瑞
一、设计内容……………………………………………………………………………………3
二、设计资料和参数………………………………………………………………………3
三、加热炉炉型选择………………………………………………………………………3
四、设计计算……………………………………………………………………………………4
（一）燃料燃烧计算…………………………………………………………………………4
（二）钢坯加热时间的计算……………………………………………………………5
2.1预热段加热时间的计算…………………………………………………………5
2.2加热段加热时间计算………………………………………………………………8
2.3均热段加热时间计算……………………………………………………………10
（三）炉子尺寸的决定与有关的几个指标…………………………………10
（四）炉子热平衡与燃料消耗量…………………………………………………12
4.1均热段的热平衡……………………………………………………………………12
4.2加热段的热平衡……………………………………………………………………16
4.3预热段的热平衡……………………………………………………………………18
设计心得……………………………………………………………………………………21
六、参考文献……………………………………………………………………………………22
一、设计内容
1.选择合理的炉型结构；
2.燃料燃烧计算，包括理论空气需要量、实际空气需要量、燃烧产物量，理论燃烧温度的温度等；
3.钢坯加热时间计算，分为三个计算段，分别进行计算；
4.炉子基本尺寸的确定，包括炉膛宽度、炉膛高度、炉体长度、各段长度的确定等；
5.热平衡计算及燃料消耗量的确定；
6.撰写设计说明说；
7.画加热炉的构造图。
二、设计资料和参数
1.加热炉为推钢式连续加热炉；
2.炉子生产率：
70t/h；
3.进出料方式：
端进端出
4.空气预热温度：
T＝400℃
5.被加热金属：
1）钢坯尺寸：
180×180×3300mm；
2）钢坯种类：
普通碳钢
3）钢坯入炉表面温度：
=20℃
钢坯出炉表面温度：
=1200℃
4）经过预热段以后钢坯表面温度：
=650℃
5）进入均热段时钢坯表面温度：
=1250℃
6.燃料：
1）燃料种类：
焦炉煤气，Q＝4130千卡/标米
2）烟气出炉温度：
t＝800℃
3）烟气进入预热段温度：
t＝1400℃
4）烟气在预热段平均温度：
＝1275℃
5）高焦炉混合煤气（湿成分）：
高焦炉混合煤气成分表
三、加热炉炉型选择
轧钢生产连续性较大，加热钢坯的品种也比较稳定，并且数量也比较大，故决定采用连续加热炉，钢坯断面尺寸为180mm×180mm×3300mm，故决定采用上下两面加热，并且采用三段的炉温制度以保证钢坯加热质量和较高的生产率。
由于料坯很长，故采用单排装料。
四、设计计算
（一）燃料燃烧计算
1.1换算燃料成分
已知的高焦炉混合煤气成分见下表
高焦炉混合煤气成分表
1.2空气需要量和燃烧产物量及其成分的计算
计算理论空气需要量L0
计算实际燃烧产物需要量Ln（无焰燃烧，选取n=1.05）
计算燃烧产物生成量及成分（每100m3燃料）
则生成物含量见下表
生成物成分表
1.3计算燃烧产物密度
1.4计算燃料理论燃烧温度
400℃时，，设燃烧温度为1800~2100℃，则
因此，可满足连续加热炉加热工艺。
燃料理论燃烧温度计算结果
（二）钢坯加热时间的计算
①钢坯出炉的表面温度=1200℃；
②钢坯入炉的表面温度=20℃；
③经过预热段以后的表面温度=650℃；
④进入均热段时的表面温度=1250℃；
⑤烟气出炉的温度=800℃；
⑥烟气进入预热段的温度=1400℃；
⑦烟气在预热段的最高温度=1350℃；
⑧烟气在均热段的平均温度=1275℃；
2.1预热段加热时间的计算
2.1.1传热系数的计算
（1）求平均温度
=℃预热段完了处理金属的平均温度
表面的温度与中心得温差65℃；=650℃-60℃=590℃
（2）炉气黑度
炉子宽度（有效宽度）
B=L+2×0.25=3.3+0.5=3.8m
设计中实取炉宽为4m
预热段炉膛高度
H=2H效+0.18=2×0.814+0.18=1.808m
加热段炉膛高度
H=
均热段炉膛高度H=
炉膛内表面积s=2（H+B）L
预热段：
s=2×（1.808+4）Ly=11.616Ly
加热段：
s=2×（3.125+4）Lj=14.25Lj
均热段：
s=2×（2.32+4）Ljr=12.64Ljr
容器体积：
V=HyBLy
预热段：
V=（1.808×4）Ly=7.232Ly
加热段：
V=（3.125×4）Lj=12.5Lj
均热段：
V=（2.32×4）Ljr=9.28Ljr
有效平均射线长度
预热段：
S==m
加热段：
S==m
均热段：
S==m
PCO2=0.071×2.45×=0.174×﹙m﹚
PH2O=0.24×2.45×=0.588×﹙m﹚
当==0.125=0.269
所以预热段的黑度为=0.12＋0.269=0.389
（3）辐射传热系数
查的=2.49×4.18
辐射传热系数
=
=124.3×4.18
（4）对流传热系数
取=0.05,0=1.5m/s,ct=0.374.18
=1.25×4.18
（5）总传热系数
=136.8×4.18
2.1.2确定加热时间﹙预热段﹚
（1）钢的成份
取=0.6%=0.7%=0.2%
（2）钢的热导率
=（60-8.7-14.4-29）×4.18×100
=38.9×4.18
=×0.85=33×4.18
（3）钢的比热容
当碳含量%=0.6%=440℃C=0.16×4.18
（4）钢的厚度
钢坯的厚度180mm，但在炉中是两面加热，故在计算中应用的坯胎厚度为90mm
（5）各无量纲的特征束的数值
Bi=136.8×0.09／33=0.373
φ=
Fo==2.3
故预热时间
τ=2.3×S²／α=0.710（h）
2.1.3确定钢坯经过预热段之后表面与中心的温差
Fo=2.3Bi=0.373查的=0.460
故=603.2℃
由此知预热终了表面与中心的温差
Δt1=650℃-603.2℃=46.8℃
2.2加热段加热时间计算
2.2.1传热系数的计算
（1）炉子的平均气温
=+
=2247℃=1400℃=（1250+650）/2=950℃
带入式中得：
=1753℃
（2）炉气的黑度
S==3.43m
PCO2S=0.071×3.43×=0.244×﹙Pa.m﹚
PH2OS=0.24×3.43×=0.823×﹙Pa.m﹚
当=1753℃=0.078=0.18
所以预热段的黑度为=0.078＋0.18=0.258
（3）辐射传热系数
=0.53查的=2.40×4.18
辐射传热系数
=436.7×4.18
（4）对流传热系数
=55×4.18
（5）总传热系数
=491.7×4.18
2.2.2确定加热时间﹙加热段﹚
（1）钢的热导率
=λo×0.68=38.9×0.68×4.18=26.5×4.18
（2）钢的比热容
=0.18×4.18
（3）各无量纲的特征数的数值
Bi=1.49φ==0.501
=0.0188m²／hFo==0.48
（4）预热时间
τ=0.38×S²／α=0.207（h）
2.2.3确定钢坯经过预热段之后表面与中心的温差
Fo=0.48Bi=1.49查的=0.66
=1036℃由此知预热终了表面与中心的温差Δt2=1250-1036=214℃
2.3确定均热时间
钢坯出炉时表面与中心温差最大允许为15℃
Δt2=214℃=0.070查的m=0.76
=λo×0.76=28.4×4.18
=0.17×4.18a==0.02133m²／h
代入得=m.s2/a=0.273h
则：
钢坯在炉内的总加热时间0.710+0.207+0.273=1.19h
现实中实取加热时间如下：
预热时间：
0.7h
加热时间：
0.2h
均热时间：
0.3h总时间1.2h
（三）炉子尺寸的决定与有关的几个指标
3.1炉子宽度（有效宽度）
B=L+2×0.25=3.3+0.5=3.8m
设计中实取炉宽为3.8m
3.2炉膛高度
（1）预热段炉膛高度
H=2H效+0.18=2×0.814+0.18=1.808m
（2）加热段炉膛高度
H=
上加热炉膛取1.432m
下加热炉膛取1.693m
（3）均热段炉膛高度
H=
上均热段炉膛取1.070m
下均热段炉膛取1.250m
3.3炉长计算
加大60％取L=29m
参照加热时间计算结果，并根据经验确定各段的长度如下：
预热段：
=16.92m
加热段：
=4.83m
均热段：
=7.25m
总有效长度：
L效=29m
炉子总长度：
L总=29+1=30m
3.4炉底的有效面积与总炉底面积
=
3.5炉底有效面积利用率
3.6炉底强度
3.7出钢间隔时间
3600／m=3600×0..857÷70=44.07（s）
3.8炉墙砌砖内表面温度的计算
（1）预热段内炉墙表面温度
=1100℃=440℃=0.59
查得：
代入得：
892℃
（2）加热段内炉墙表面温度
=1753℃=950℃=0.53
查得：
代入得：
1421℃
（3）均热段内炉墙表面温度
=1275℃=1200℃=0.54
查得：
代入得：
1242℃
决定炉内衬全部采用黏土砖
（四）炉子热平衡与燃料消耗量
4.1均热段的热平衡
热量输入
（1）炉料燃烧化学热Q烧
设炉膛燃料消耗量为B（Nm3/h），则
Q烧=BQ低=4130×4.187B1=17292.3BkJ/h
（2）预热空气进入炉膛物理热Q空
查表t空=400℃时，c空=1.327kJ/（Nm3.℃）
Q空=BLnc空t空=4.3596×B1×400×0.32×4.187）=2314B1kJ/h
热量支出
（1）金属吸收的热量Q1
Q1=G（C金t终金-C金t始金）
查表t=1190℃时c=0.18×4.187kJ/（kg.℃）；
t=1094℃时c=0.18×4.187kJ/（kg.℃）；
所以，Q1=G（C金t终金-C金t始金）
=70000×（0.18×4.187×1190-0.18×4.187×1107）=4378765kJ/（kg.℃）
（2）通过炉墙和炉顶的散热损失
=1\*GB3①均热段炉顶的散热损失
砌砖体的平均温度
砌砖体的平均导热率：
℃
经过加热段单位炉顶面积的热损失：
℃
经过均热段炉顶的总热损失：
=2\*GB3②均热段炉底的热损失：
℃
取上限℃
=3\*GB3③均热段炉墙的热损失：
故经过整个均热段的侧墙热损失为：
（3）均热段炉门的热损失：
=1\*GB3①出钢口的辐射热损失
=2\*GB3②经常关闭的均热段炉门热损失
炉门尺寸600400mm
=3\*GB3③经常开启的均热段炉门的热损失
通过炉门均热段的总损失为
（4）炉门溢气带出的热损失
炉门溢气量
（5）流出均热段的烟气带走的热量
KJ/h
（6）化学不完全燃烧热损
热平衡方程式19606.3B1=6768377.6+10756.6B1解得B1=764.8m3/h
即均热段每小时燃烧764.8m3高焦炉混合煤气，实取B1850m3
均热段热平衡表
4.2加热段的热平衡
热量输入
（1）炉料燃烧化学热Q烧
设炉膛燃料消耗量为B（Nm3/h），则
Q烧=BQ低=17292.3BkJ/h
（2）热空气进入炉膛物理热Q空
Q空=BLnc空t空=4.3596×B×400×0.32×4.187）=2314BkJ/h
（3）金属氧化反应放出的热量、
（4）均热段进入加热段的烟气带入的热量
热量支出
（1）加热金属带出的物理热
（2）通过炉墙和炉顶的散热损失
=1\*GB3①加热段炉顶的散热损失
砌砖体的平均温度
带入式中
经过加热段炉顶的总热损失：
=2\*GB3②加热段炉底的热损失：
=3\*GB3③加热段炉墙的热损失：
（3）加热段炉门的热损失：
每个炉门的面积0.40.35=0.14
数量8+4=12
（4）炉内冷却水管吸热造成的热损失
（5）流出加热段的烟气带走的热量
化学不完全燃烧热损
热平衡方程式10216218+19606B=36452774+11774B
解得B2=3149.7m3/h实取3500m3/h
加热段热平衡表
4.3.预热段的热平衡
热量输入
（1）炉料燃烧化学热Q1
Q1=BQ低=17292.3BkJ/h
（2）预热空气进入炉膛物理热Q2
Q2=BLnc空t空=4.3596×B×400×4.187=2314BkJ/h
（3）金属氧化反应放出的热量、
（4）均热段进入加热段的烟气带入的热量
热量支出
（1）预热金属带出的物理热
（2）通过炉墙和炉顶的散热损失
=1\*GB3①预热段炉顶的散热损失
=2\*GB3②预热段炉底的热损失：
=3\*GB3③预热段炉墙的热损失：
（3）预热段炉门的热损失：
炉门面积0.40.35=0.14
（4）炉内冷却水管吸热造成的热损失
（5）装料口的热损失
=1\*GB3①装料口的辐射热损失
开口面积0.33.84=1.15,
=2\*GB3②装料口炉门传到热损失
=3\*GB3③装料总的热损失
（6）门溢气带出的热量
（7）流出均热段的烟气带走的热量
（8）化学不完全燃烧热损
热平衡方程式54119583+19606B3=54119583+6206B3
解方程式B3=0m3/h
预热段热平衡表
总燃料消耗量B==850+3500=4350m3/h
单位燃料消耗量b=m3/kg
五、设计心得
经过两周的计算设计，上下两面加热的推钢式加热炉课程设计终于完成了。
通过这次设计我发现课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。
通过这次设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺，自己要学习的东西还太多，并且学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、学习中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。
虽然在设计的过程中遇到很多困难，也灰心丧气过。
但是，最后还是通过老师、同学的帮助和自己的努力完成了这次课程设计。
现在发现有些东西似乎学会了，其实是书到用时方恨少！
所以要想学有所用就必须塌实的走好每一步。
在此要感谢魏老师对我们悉心的指导，感谢老师给我的帮助。
在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。
在整个设计中培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。
六、参考文献
《加热炉设计实例》武文裴主编，化学工业出版社。
《加热炉》蔡乔方主编，冶金工业出版社。
《工业炉设计手册》第一机械工业部第一设计院主编，机械工业出版社。
《冶金炉热工及构造》北京科技大学陈鸿复主编，冶金工业出版社。
升级会员 