步进梁式加热炉设计说明书Word文件下载.doc
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转化为湿成分（燃烧学）
27.2
26.6
2.5
2.4
0.3
12.3
12.0
57.7
56.4
2.3
第三章不锈钢步进梁式加热炉的计算
钢坯规格为200×
200×
12000，单重为3740kg，空气预热温度550℃，高炉煤气温度：
室温（20℃），燃料低位发热量：
890×
4.18,钢坯种类：
300不锈钢，钢坯中心距取320，加热终了时钢坯断面温度差10℃。
采用上、下加热,并且采用三段式炉温制度以保证钢坯的加热质量和较高的生产率。
由于料坯已经很小，故采用单排装料。
3.1燃烧计算
（1）完全燃烧时的理论空气量：
（2）用调焰烧嘴，取过量空气系数:
=1.05
（3）实际供给空气量：
=
（4）烟气中生成量：
（5）烟气中生成量：
（6）烟气中生成量：
（7）烟气中生成量：
=
（8）烟气生成量：
燃烧产物成分：
燃烧产物密度计算：
（9）燃烧理论温度：
，
（查550℃时，）经过计算；
—燃烧产物在理论温度下的平均热熔，
（先估取理论温度，查处理论温度下的平均热熔，再用迭代法计算理论温度，直到温差在10℃以内。
即查图1.1可得到的数值。
经查表得燃烧温度大约为1684.5℃。
燃烧计算数据见表3.1
图3-1查理论燃烧温度的i-t图
表3.1表空气量及燃烧生成量计算数据
计算项目名称
计算公式及参考资料
计算结果
理论空气量
过量空气系数
1.05
实际供给空气量
烟气生成量
烟气中生成量
理论燃烧温度
3.2炉内各段综合辐射系数
炉子宽度B:
单排放料：
（L取钢坯的长度）
（1）炉膛内表面积：
预热段：
加热段：
均热段：
（2）气层的有效厚度：
加热段:
均热段:
（3）炉气黑度:
预热段:
=
=
=
查钢铁厂工业炉设计参考资料（上册）图7－63得：
预热段温度800℃，查得：
＝0.18，＝0.12，＝1.03，
预热段温度1280℃,查得：
＝0.16＝0.08，＝1.03，
加热段温度1280℃,查得＝0.175＝0.09＝1.03
加热段温度1330℃,查得：
＝0.178＝0.09＝1.03
均热段温度1330℃,查得：
＝0.148＝0.06＝1.03
均热段温度1270℃,查得：
＝0.145，＝0.065，＝1.03，
（4）、钢坯面积:
（5）、钢坯遮住炉底面积:
（6）砌体对钢坯的角系数:
⑺综合辐射系数：
取钢坯黑度0.8
预热段温度800℃，
预热段温度1280℃,
加热段温度1280℃,
加热段温度1330℃,
均热段温度1330℃,
均热段温度1270℃,
⑻预热段与加热段交界处取平均值:
加热段与均热段交界处取平均值:
炉内各段综合辐射系数计算数据见表3.2
表3.2炉内综合辐射系数计算
炉膛内表面积
预热段
加热段
均热段
气层的有效厚度
2.83
3.37
2.41
续表3.2
炉
气
黑
度
0.680
0.093
0.808
0.111
0.579
0.080
预热段温度
800℃
0.3036
1280℃
0.2424
加热段温度
0.2677
1330℃
0.2707
均热段温度
0.2098
1270℃
0.2120
钢坯面积
15L
钢坯遮住炉底面积
7.5L
砌
体
对
钢
坯
的
角
系
数
0.841
0.817
0.862
钢坯黑度
参考《加热炉》153页
0.8
1.33
1.08
1.21
1.22
0.92
0.93
预热段与加热段交界处取平均值
1.15
加热段与均热段交界处取平均值
1.07
3.3炉子尺寸的确定
（1）根据年产量，炉子最大生产率G：
G=200
（2）炉底强度P：
参考《加热炉》表5-1取P=400
（3）加热面积：
（4）有效长度：
（5）炉长：
取炉长
（6）每小时加热的钢坯数：
钢坯单重3740，
=120000/3740=32.1根
（7）、炉内放置的钢坯数：
取钢坯中心距为320，
根
（8）钢坯加热时间：
（9）圆坯计算直径：
（10）加热段的计算：
加热段终了钢坯的平均温度，取温差20℃
℃
参考《钢铁厂工业炉设计参考资料（上）》
此温度下钢坯的热焓导热系数℃
加热段终了进入钢坯的热流为：
加热段终了炉气温度：
预热段终了和加热段开始钢坯表面温度按700℃计算,则交界处的热流为:
此时钢坯内的温度差为:
℃
此时钢坯的平均温度:
此温度下钢坯的热焓=355.1导热系数（℃）
加热段内钢坯的热量焓增加量：
加热段内的平均热流：
（℃）
钢坯在加热段内的时间：
加热段的长度：
（12）均热段的计算：
取温差10℃，均热段终了时钢坯平均温度：
=1245℃
此温度下钢坯的热焓=808.2导热系数=107.2（℃）
均热段终了进入钢坯表面的热流:
均热段终了的炉气温度:
加热段终了和均热段开始钢坯的表面温度按1220℃计算,交界处的热流为:
此时钢坯的平均温度：
此温度下钢坯的热焓=732.7导热系数=105.9（℃）
均热段内钢坯的热量焓增加量：
＝808.2-732.7=75.5
均热段内的平均热流为：
钢坯在均热段的加热时间：
均热段的长度：
（13）预热段的计算：
预热段内钢坯的热焓增量：
预热段的长度：
钢坯在预热段的时间：
预热段内的平均热流：
预热段开始处的热流为：
装料门口处炉气温度：
其中1.83为装料门口炉气黑度，据前面公式计算而得。
⒁炉高度的确定：
钢坯出炉的表面温度=1250℃
钢坯入炉的表面温度=20℃
经过预热段以后钢坯的表面温度=650℃
进入均热段时钢坯的表面温度=1300℃
烟气出炉温度=850℃
烟气进预热段温度=1400℃
烟气在加热段中的最高温度=1450℃
烟气在均热段中的平均温度=1275℃
预热段高度：
H=H1+=1575+200=1775取1800其中系数A取0.5，
=200
加热段高度：
=1921.25
H=H1+=1921.25+200=2121.25取2200
其中系数A取0.70，=200
均热段高度：
=1434.375
H=H1+=1434.375+200=1634.375取1600
其中系数A取0.50，=200
炉子尺寸的确定计算数据见表3.3。
表3.3炉子尺寸计算表
最大生产率G
根据年产量选取t/h
200
炉底强度P
参考《加热炉》表5-1
400
加热面积
500
有效长度
39.1
炉长
取43
炉宽
12.5
每小时加热的钢坯数
32.1
炉内放置的钢坯数
134.4
钢坯加热时间
4.19
圆坯计算直径
0.1129
加热段终了钢坯的温度，取温差20℃
1330-
1320
钢坯热焓
811.3
导热系数
108.3
加热段终了进入钢坯的热流
38362
加热段终了炉气温度
1374
预热段和加热段交界处的热流（加热段开始温度按680℃计算）
236926
续表3.3
钢坯内的温度差
150.7
钢坯的平均温度
624.65
平均温度下的焓值
参考《钢铁厂工业炉设计参考资料（上）》
355.1
此温度下导热系数
88.76
加热段内钢坯的热量焓增加量
456.2
加热段内的平均热流
108390
钢坯在加热段内的时间
1.85
加热段的长度
19
均热段终了时钢坯平均温度,取温差
10℃
1245
808.2
钢坯的导热系数
107.2
均热段终了进入钢坯的热流
18988
均热段终了炉气温度
1283.4
加热段与均热段交界处热流（均热段开始温度按1220℃计算）
73215
39
1200.5
平均温度下焓值
732.7
续表3.3
温度下导热系数
参考《钢铁厂工业炉设计参考资料（上）》
105.9
均热段内钢坯的热量焓增量
75.5
均热段内的平均热流
40225.4
钢坯在均热段的加热时间
0.83
均热段的长度
8.5
预热段内钢坯的热焓增量
441.9
预热段炉长
15.5
钢坯在预热段的时间
1.49
预热段内的平均热流
130447
装料炉门口处的热流
71822
装料门口处炉气温度
712.8
钢坯出炉的表面温度
1250
钢坯入炉的表面温度
20
经过预热段以后钢坯的表面温度
650
进入均热段时钢坯的表面温度
1300
烟气出炉温度
850
烟气进预热段温度
1400
烟气在加热段中的最高温度
1450
烟气在均热段中的平均温度
1275
预热段高度
取1800
加热段高度
取2200
均热段高度
取1600
3.4热平衡计算
一、热量收入项
⑴发生炉煤气低位发热量3726.43
⑵空气预热器温度550℃
⑶煤气温度20℃
⑷燃料燃烧的化学热量：
B—燃料消耗量—燃料的低位发热量
⑸燃料带入的物理热量：
=
—燃料的平均比热和温度
⑹预热用空气带入的物理热量
=、
—燃烧用空气的平均比热和预热温度
—燃料燃烧时的过量空气系数 —燃烧时所需的理论空气量
=0.319，=550，=1.05=0.731
⑺雾化用蒸汽带入的热量:
—每千克燃料雾化用蒸汽 —雾化用蒸汽热含量
=0
⑻钢氧化反应的化学热
=10157400
—炉子的产量=140000 kg/h —炉子的烧损率=1.5%
二、热量支出项
⑴钢加热所需的热量
=161557000
，—炉料装炉和出炉时的热焓
⑵出炉烟气带走的热量
=2201.7B
、—出炉烟气的比热和温度
参考《钢铁厂工业炉设计参考资料（上）》取0.384
⑶燃料化学不完全燃烧损失的热量
=94.4B
式子中CO为空气中CO的含量取0.5%.
⑷燃料机械不完全燃烧损失的热量
=111.79
⑸炉墙砌体散热损失
=21912715
⑹炉门和窥孔因辐射散热而损失的热量
=7197
—炉门和窥孔处的炉温F—炉门和窥孔的面积
—角度修正系数—小时内炉门和窥孔的开启时间
⑺炉门、窥孔、墙缝冒气散热损失
一般不做计算，包含在出炉烟气带走的热量中=0
⑻炉子水冷构件吸热而损失的热量
绝热管
未绝热管：
=25080000
⑼其他热损失
==55.9B
热收入=热支出
带B项=＝2099.84Ｂ
＝198399512
＝198399512／2099.84Ｂ＝94483
热平衡计算数据见表3.4。
表3.4热平衡计算数据
热量收入项
发生炉煤气气低位热量
已知
3726.43
空气预热器温度
《钢铁厂工业炉设计参考资料（上）》
550
煤气温度
燃料的化学热量
3726.43B
燃料带入的物理热量
33B
预热空气带入的物理热量
804.2B
雾化用蒸汽带入的热量
钢氧化反应的化学热
10157400
续表3.4
热
量
支
出
项
加热钢需要热量
117900244
出炉烟气带走的热量
2201.7B
化学不完全燃烧带走的热量
94.4B
机械不完全燃烧带走的热量
111.79
炉墙砌体散热损失
21912715
炉门和窥孔辐射散热
7197
炉门、窥孔、墙缝冒气散热
一般不计算
=0
炉子水冷构件吸热而损失的热量
绝热管：
25080000
其他热损失
一般
55.9B
带B项
2099.84Ｂ
数值项
198399512
燃料量
94483
设计体会
时间像针尖上的一滴水滴在大海里，无声无息地悄然而逝。
但是我在设计里所学到的知识远不能用短短的两周来衡量。
在这两周里,从查资料开始，细心琢磨，直到弄明白整个设计流程，才依据课本例题计算,计算加热炉的结构尺寸,画CAD,编电子版说明书，脚踏实地地慢慢走过来。
这其中有同学的互相帮助,有我自己的努力与认真,更离不开张老师的悉心指导。
在设计的过程中，我运用了Excel进行程序编制，在编制的过程中，我获得了许多书本中所不能够得到的东西。
经过此过程让我对Excel的用运更加熟练，其中的一些原理也渐渐开始明白。
其次当我和同学一起编时，他给我找出了许多错误，这也让我更加深刻地理解一个简单的道理—一个的力量是有限的，团体的力量是不可估量的。
我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。
我们经常聚在一起讨论系统中各个要点的原理。
在课程设计中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。
团结协作是我们成功的一项非常重要的保证，而这次设计也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。
通过这次课程设计，我想说：
为完成这次课程设计我们确实很辛苦，但苦中仍有乐，和团队人员这十几天的一起工作的日子，让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，多少人间欢乐在这里洒下，大学里一年的相处还赶不上这十几来天的实习，我感觉我和同学们之间的距离更加近了。
在设计的过程中遇到许多不理解的问题，但是在老师悉心的指导下我终于搞明白了，最后消除了设计道路上的拦路虎。
并且在次过程中我也发现了我的很多不足之处,自己有很多的知识漏洞,自己的实践经验还比较缺乏,理论联系实际的能力还急需提高,同时书本上的知识也需要得到巩固。
通过这次课程设计培养了我的综合运用所学知识的能力,锻炼了我吃苦耐劳的精神,还使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
从前感觉学的许多科目没有实际意义，到现在觉得以前的专业知识不够扎实，给自己的设计过程带来了很大的麻烦。
对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。
让我知道了学无止境的道理。
我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。
挫折是一份财富，经历是一份拥有。
这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！
参考文献
1.《钢铁厂工业炉设计参考资料》编写组.钢铁厂工业炉设计参考资料（上册）.冶金工业出版社
2.《钢铁厂工业炉设计参考资料》编写组.钢铁厂工业炉设计参考资料（下册.冶金工业出版社
3.《重有色冶金炉设计参考资料》.编写组.重有色冶金炉设计参考资料.冶金工业出版社
4.A.C.捷列金.主编.冶金炉热工计算.冶金工业出版社
5.王秉铨.主编.工业炉设计手册.机械工业出版社
6.《加热炉原理与设计》编写组.加热炉原理与设计.冶金工业出版社
7.蔡乔方主编.加热炉.冶金工业出版社
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