学学 号：号：XXXXXXXXXXXX毕业设计说明书GRADUATE DESIGN 设计题目：唐山津西钢铁厂 80t/h 蓄热式加热炉设计学生姓名：学生姓名： XXXXXX 专业班级：专业班级： XXXXXX 学学 院：院：冶金与能源学院冶金与能源学院 指导教师：指导教师： 2006 年年 06 月月 12 日日河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）目录目目录录摘 要.1ABSTRACT.2引 言.31 初步设计.41.1 加热炉的初步设计.41.1.1 技术条件和要求.41.2 燃料的选 择.41.2.1 固体燃料.41.2.2 液体燃料.41.2.3 气体燃料.51.3 炉型的选择.51.3.1 炉子类型.51.3.2 钢坯在炉内的放置及加热方式.61.3.3 钢坯的装炉、出炉方式.61.4. 燃烧装置的形式及其安放位置的确定.61.5 蓄热装置的形式及其安放位置的确定.71.6 炉子供风及排烟系统的选择.81.6.1 鼓风机.81.6.2 排烟方式.81.6.3 换向系统.91.7 汽化冷却系统.91.8 炉子方案示意图 .102 技术设计.112.1 燃料燃烧计算.112.1.1 燃烧计算的目的及内容.112.1.2 燃烧计算的已知条件.112.1.3 燃料燃烧计算步骤.12河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）目录2.2 炉膛热交换.192.2.1 预确定炉膛主要尺寸.192.2.2 各段平均有效射线行程.202.2.3 炉气中2CO和)(2汽HO分压.212.2.4 预确定各段炉气温度.212.2.5 各段炉气的黑度.212.2.6 各段炉墙和炉顶对钢坯的辐射角度系数.232.2.7 按炉气温度计算导来辐射系数 C 的计算式：.232.3 钢坯加热时间计算.242.3.1 均热段钢坯加热有关参数.242.3.2 加热段钢坯加热有关参数.262.3.3 预热段钢坯加热有关参数.272.4 炉膛基本尺寸的确定.282.4.1 炉子的基本尺寸.282.4.2 炉门数量和尺寸.302.4.3 炉子结构及其操作参数.312.5 燃料消耗量计算.312.5.1 热量收入.312.5.2 热量支出.342.5.3 炉膛热平衡与燃料消耗量.382.5.4 炉膛热效率.382.6 燃烧装置的布置.402.6.1 选择依据.402.8.2 烧嘴布置.402.7 砌体设计.402.7.1 炉底的砌筑.412.7.2 炉墙的浇注.412.7.3 炉顶的砌筑.412.7.4 炉子砌体膨胀缝的留设.412.7.5 耐火材料温度计算.422.8 炉子的钢结构.432.9 炉底水管布置及强度计算.44河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）目录2.9.1 炉底水管的规格.442.9.2 炉底水管强度计算.452.10 管道系统设计.532.10.1 设计原则.532.10.2 管道膨胀补偿装置.532.10.3 流量的确定.542.10.4 空(煤)气管道阻力计算及鼓风机选择.54结 论.64翻 译.65致 谢.65参考文献.66河北 XX 大学毕业设计（论文）摘要1摘 要蓄热式燃烧技术是上世纪 90 年代国际燃烧领域研究开发并大力推广应用的一项全新高效节能环保燃烧技术。
随着加热炉技术的发展和新型炉用材料的不断问世，加热炉的加热技术在近年来得到了飞速发展，其中尤为突出的是蓄热式燃烧技术，备受国内外加热炉行业的关注1蓄热式加热炉采用空气煤气双预热的蓄热式技术其空气煤气预热温度都达到 1000从课程设计计算的加热炉的热平衡可以知道，高温烟气余热带走的热量占燃料炉供给总热量的 30-50，因此如何利用好这部分热量是加热炉节能降耗的关键而蓄热式燃烧技术对高温烟气的余热达到很高的回收率，其热量回收率可达到 80实现了高预热温度空气、燃气和低氧浓度（2%5% O2）条件下的稳定燃烧，具有大幅度降低烟气中排放量（100ppm）及xNOxNOCO2排放量减少 30%以上的双重优越性2关键词: 蓄热式加热炉；热平衡；空气煤气双预热河北 XX 大学毕业设计（论文）摘要2ABSTRACTThe combustion technology of accumulation of heat is brand-new combustion technologies of energy saving of environmental protection her in last century the international combustion field research development of 90 decade can combine popularize application vigorously. It is developed fast that as heat furnace and the development of furnace technology to use, the heating technology of material that comes out continuously and heat furnace has gotten in recent years. What stick out particularly is that the type combustion technology of accumulation of heat gets the solicitude of domestic and international heating furnace circle. The heating furnace adopts the heating furnace of accumulation of heat that empty gas pair preheats. Its air gas preheat temperature reach 1000 . From the hot balance of the heating stove of course design calculation, can know , the surplus tropics of high temperature of flue gas go to heat take fuel stove supply total heat 30-50%, therefore how to be heating stove energy saving using this part of heat fall consume key. In addition, the type combustion technical surplus heat of accumulation of heat for the flue gas of high temperature reaches very high recovery to lead, its heat recovery rate can reach 80%. Have realized preheat temperature air high , burn the steady combustion under air and the condition of low oxygen density ( 2% 5% O2 ). Have reduce the discharge capacity in flue gas ( 100 ppm ) substantially and the CO2 double superiority of discharge capacity that reduces 30% more.Keywords: heating furnace of accumulation of heat, heat balance, air and gas pair preheated河北 XX 大学毕业设计（论文）引言3引 言加热炉是钢材加工的重要设备，也是钢铁企业的主要能耗设备。
自 1973年石油危机以来，燃料费用猛增随着工业产品市场竞争日益激烈和环保要求越来越高，在保证产品质量的同时，如何降低燃料消耗和减少环境污染已经引起普遍重视，钢铁工业更是如此多年来，加热炉技术人员一直在改进炉体结构、燃烧器、回收烟气余热、优化加热工艺、控制和管理及采用新型保温材料等方面寻求各种节能措施，以提高炉子的热效率从加热炉的热平衡可以知道，高温烟气余热带走的热量占各种燃料炉供给总热量的 30-50%，因此如何利用好这部分热量是工业炉节能降耗的关键高效蓄热式燃烧系统是 90 年代以来，在发达国家开始普遍推广应用的一种全新型燃烧技术它具有高效烟气余热回收和高温预热空气以及低 N0 x排放多种优越性，主要用于冶金、化工、电力、机械、建材等工业部门中的各种工业燃料炉，并已呈现出迅猛发展的势头3在查阅相关文献设计资料的基础上，综合考虑本设计采用高效蓄热式燃烧技术，将助燃空气煤气双预热到 1000，并采用全架空炉底、不连续滑轨、汽化冷却等较先进的技术河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）41 初步设计1.1 加热炉的初步设计1.1.1 技术条件和要求该加热炉为新建炉子，因此要充分保证技术的可靠性，成熟性，并尽可能降低投资费用。
1. 加热炉型式：推钢式加热炉2. 加热坯料：18018033003. 加热钢种：普碳钢 （含碳量 0.2）4. 加热能力：80ht/5. 燃料名称：高炉煤气6. 燃料热值： 2831.753/mkJ 7. 炉底水管冷却方式：汽化冷却8. 加热炉进出料方式：端进端出1.2 燃料的选择大多数加热炉中，一般都采用燃料作为能源能源又有固体燃料、液体燃料、和气体燃料之分以下是各种燃料的优缺点：1.2.1 固体燃料固体燃料虽价格低廉，但是存在一系列缺点，如：能源的利用及热量的利用效率不高、运输量大、燃烧过程不易调节、不易实现自动化、加热质量较差炉型结构受燃烧条件限制较大、劳动强大、环境易受污染等如果将固体燃料制成粉煤进行燃烧，可使燃烧效率及燃烧温度大为提高，并为劣质煤在较高温度加热炉上的应用开辟了前景然而制造粉煤需要一套昂贵而且构造较复杂的专门设备，并且总体上对环境的污染较为严重1.2.2 液体燃料 液体燃料主要是重油和渣油使用液体燃料， （1）燃烧时温度波动小炉温高，调节范围大，有条件实现自动控制（2）储存运输方便，灰分少，损耗小；（3）燃烧装置可以安装在炉子的各个部位，易于实现不同工艺的要求。
缺点是：河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）5雾化动力消耗大，噪音大，价格较贵，且调节、控制系统较复杂，设备维护工作量较大尤其是油中硫、钒及其氧化物对金属具有较强的腐蚀性1.2.3 气体燃料气体燃料是最理想的加热炉燃料，在加热炉燃烧工艺中显示出来的优越性是固体燃料和液体燃料所不能比拟的它除了具有液体燃料的主要优点外，还有以下优点：(1) 过剩空气系数低，燃烧完全，容积热负荷高，燃烧过程容易调节，易于实现自动控制2) 对工艺的适应性好，可满足不同温度要求和火焰长度的要求3) 煤气可预热，有利于提高炉温，燃烧后无黑烟，无积灰，环境干净，设备简单；但也有缺点：(1) 长距离输送和贮存困难，适用范围受限制，煤气供应有赖于气源情况2) 有些煤气成分波动大较大，一般在同样预热空气的条件下，热效率比油低3) 按一定比例与空气混合后有爆炸的危险因此，综合考虑采用唐山津西铁厂自产的高炉煤气其具体成分如下：（%） CO 2CO 2H4CH2N 20 20 1.6 0.48 57.92 1.3 炉型的选择当燃料种类一定后，炉型的选择应综合考虑加热炉的类型、钢坯在炉内的受热和放置情况以及装出料方式等因素炉型的选择将直接关系到整个车间设计及生产线的安排。
1.3.1 炉子类型本次加热炉要求昼夜连续生产，并且加热品种单一、产量较大，而料坯又适合推钢，因此采用推钢式连续加热炉，推钢式加热炉是轧钢车间历史较长使用最广一种炉型，和其他炉型相比，它产量较高，结构简单，投资省，建造快，维修也较方便在采用空气和煤气双预热燃烧方式后，整个加热炉的燃烧为加热炉两侧的换向燃烧，炉内气流流动方向为横向流动，没有沿纵向的气流流动在这种情况下，加热炉采用简单的平顶、平底炉型，并不再设置中间隔墙加热炉的所以烟气都经由炉墙壁上的蓄热烧嘴排出，加热炉不设另外的烟道，也不设置冷却烟气、加热钢坯的预热段河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）61.3.2 钢坯在炉内的放置及加热方式在确定炉子类型之后，进一步确定钢坯在加热炉内的放置方式和加热方式由于采用推钢式加热炉，炉底为架空炉底，钢坯采用双排布置因此钢坯为双面加热 1.3.3 钢坯的装炉、出炉方式连续加热炉的钢坯大多从炉尾端部进入，而钢坯的出炉方式有侧出料和端出料两种方式端出料加热炉虽然吸风或冒火较严重，但在车间布置上占有较大又可以沿轧制辊道布置数座加热炉侧出料时需要专门的出料装置，且只能在辊道端点布置一座加热炉，但炉门位于零压线以上，从加热炉热工角度看，性能优于端出料。
合金钢及高速线材加热最好采用侧出料，以减少因炉门吸冷风而造成的氧化唐山津西铁厂为适应以后的炉子及车间布置，其装、出炉方式采用端进端出料方式1.4. 燃烧装置的形式及其安放位置的确定燃料燃烧装置的基本作用是组织燃料在炉内的燃烧过程，达到完全燃烧，并形成良好的气体力学条件，从而保证料坯在炉内的良好加热燃料的燃烧方式及燃烧装置的形式，一方面取决于燃料的种类、性质及工艺要求，另一方面又很大程度上决定着炉型的结构燃烧装置是任何以燃料燃烧为热源的加热炉必不可少的装置选择燃烧方法以及相应的选用燃烧装置时，主要考虑的影响因素有：燃料种类、燃料发热量、加热炉的热工制度、加热炉构造和热负荷、空气煤气预热温度及其压力条件等加热炉装置一般有如下要求：1. 在加热炉所需要的热负荷条件下，在尽可能小的空气消耗系数下保证燃料的完全燃烧2. 能根据炉温制度的变化的要求，在规定的供热能力变化范围内，保证稳定的燃烧过程3. 按照炉型和加热工艺的要求，保证火焰有一定的外形尺寸以及必要的气体力学条件4. 注意改善劳动条件，保证安全生产，便于操作和管理河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）7本设计采用外置分立蓄热式烧嘴，炉子每侧外部安装多个空气、煤气蓄热式烧嘴，每个蓄热器里装有蜂窝状蓄热体，在通过烟气的半个周期内蓄热体蓄热，经过换向后，被预热介质流经蓄热体时，被蓄热体释放的热量预热到1000的高温，每个空气蓄热器与煤气蓄热器相邻不知，一个空气喷口和一个煤气喷口组成一个烧嘴。
烧嘴喷出口就成了各自蓄热器的烟气进口这种蓄热式燃烧器有如下突出特点：其结构类似一般烧嘴，能直接安装在炉子侧墙上，并保持原炉墙厚度，而不像内置式蓄热炉那样将炉墙加厚至一米多煤气蓄热体和空气蓄热体在炉外分开布置，但空气与煤气通道截然分开，完全避免了煤气与空气互串的危险蓄热器中的蓄热体采用陶瓷蜂窝体，它具有比表面积大、耐高温、耐急冷耐热性好、导热性能好、更换容易等优点；此外燃烧器采用合理结构，使得蜂窝体的装入与卸出都很方便每个燃烧器前的煤气和空气连接管上都按有手动调节阀，从而使得各个燃烧器、特别是上部与下部燃烧器的能力能够按需要进行调节维修方便 ，在不影响炉子正常生产的情况下可以更换蓄热体1.5 蓄热装置的形式及其安放位置的确定在排烟口和烟囱之间的烟道上设置换热装置主要用来预热空气和煤气其目的有二：其一，在使用发热量较低的燃料时有利于燃烧，有利于提高炉温；其二，在使用发热量较高的燃料时，则以节能降耗为主，提高燃烧效率，节约燃料根据工作原理，空气、煤气换热装置可分为蓄热式和换热式两类换热式按所使用的材质的不同，又可分为金属换热器和陶瓷换热器金属换热器由低碳钢、渗铝钢、生铁、耐热钢等材料制成当烟气温度高于 1000时，可选用辐射式金属换热器。
当烟气温度低于 1000时，可选用对流式金属换热器确定换热器的形式应根据烟气温度、换热器材质、热工参数和经济上的合理性综合考虑陶瓷换热器主要由耐火粘土和碳化硅等耐火材料制成的元件组成因此，它可承受远比金属换热器更高的烟气温度，而且在如此高温下也能保证较长的寿命采用蓄热室能使被预热的介质预热温度达 1000以上，一般预热后介质直河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）8接进入炉内，沿程温降较小蓄热室设置在炉墙两侧蓄热体的种类由三类：陶瓷小球、陶瓷拉西环和陶瓷蜂窝体蓄热体其主要优缺点：陶瓷小球蓄热体表面积较蜂窝体表面积小、阻力大、单位体积传热能力小在前些年有所使用随着我国耐材工艺的提高逐渐被蜂窝体蓄热体所代替蜂窝体蓄热体具有表面积大、阻力低、体积小等优点因此本次设计经过比较选用蜂窝体蓄热体其换向时间根据蓄热体装设量的多少而控制在约 20s 内1.6 炉子供风及排烟系统的选择1.6.1 鼓风机鼓风机有两类，一是定容风机，另一类是定压风机定容风机也称容积式风机，它在不同工况下的鼓风量变化不大，而风压随外界阻力的改变而改变这类鼓风机适于阻力可能变动而风量变化不大的炉子如冲天炉、高炉等，而加热炉上很少使用。
定压风机与定容风机相反，它在不同工况下的风压变化不大，而风量随外界阻力变化而有很大变化离心式风机和轴流式风机都属于这一类加热炉上供燃烧用的一般都选用离心式风机，供通风的都采用轴流式风机1.6.2 排烟方式加热炉的排烟方式分为自然排烟和机械排烟前者指烟囱排烟、直接排放和依靠自然抽力的排烟罩等；后者指排烟机排烟和引射排烟等1. 自然排烟在自然排烟方式中，烟囱自然排烟是加热炉采用的一种主要排烟方式烟囱分为砖烟囱、钢筋混凝土烟囱、金属烟囱三种目前设在车间外面的烟囱，低于 60 米的大都用砖烟囱，高于 60 米的大都用钢筋混凝土烟囱设在车间里的大都采用金属烟囱设置在连续式加热炉炉尾的排烟罩，也大都采用自然排烟方式，排烟管可就近引出厂房外，也可根据具体情况引入炉子的排烟系统或另用机械排烟2. 机械排烟当炉子排烟系统阻力较大不便于自然排烟或由其他特殊要求时，可采用机械排烟方式机械排烟分为直接式和间接式两种河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）9直接排烟采用排烟机一般排烟机使用温度为 200，最高不超过 250排烟温度超过 250时，可将烟气预先掺冷风降温后再进入排烟机间接排烟采用喷射器，通常喷射器用的喷射介质为蒸汽或鼓风机送风。
采用喷射器排烟可以不受烟气温度和烟气含尘量的限制，但动力消耗比排烟机增加 1.52 倍本次设计的加热炉为蓄热式加热炉，排烟温度可以降低到 200以下，根据系统需要采用排烟机排烟的方式1.6.3 换向系统 采用分侧分段换向系统，在加热炉每侧每段使用两座两位三通换向阀分别对空气、煤气系统进行换向解决了双侧集中换向存在的换向时炉内熄火时间长、双蓄热方式下煤气浪费大、炉子两侧工作状态不平衡等问题，另外，采用二位三通阀换向方式，炉子两侧的阀与管道对称，消除了炉子两侧热状态不均的问题分侧二位三通阀换向的优点：减少了换向过程中的煤气损耗；加快了换向过程，增加了系统的安全性；缩短了换向阀到烧嘴之间的管道长度和体积；保证了加热炉两侧工作状态的平衡；分担了设备故障风险，更利于安全生产炉侧和端墙采用立柱支撑侧墙采用 2320等柱距，立柱采用组合槽钢结构炉顶采用圈梁上加吊炉顶横梁组成的箱式结构炉顶圈梁和吊炉顶横梁分别采用组合槽钢和工字型钢，有用以吊挂炉顶锚固砖的小型工字钢、钢管构成的吊挂机构件，用以吊挂炉顶的锚固砖炉顶的操作、检修平台、上部管道、换向阀，以及仪表用的走台均由炉子上部钢结构支撑1.7 汽化冷却系统对炉子的某些金属部件进行冷却目的一是提高其强度和使用寿命，如水梁、纵水管等；二是为了改善劳动条件，如：水冷炉门框等。
冷却方式有两种：汽化冷却和水冷却汽化冷却与水冷却相比有如下优点：河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）101. 汽化冷却冷却效果好，可节约冷却系统用水；2. 可以将冷却部件产生的热损失大部分转化成蒸汽来加以利用；3. 汽化冷却采用软化水，所以管道不易有沉淀和结垢，使炉内金属构件的寿命比水冷时提高很多尽管汽化冷却有以上优点，但存在汽化冷却投资高，对水质要求较高，产生的蒸汽量不稳定等缺点由于炉子产量较高达到 80，综合考虑采用汽化冷却ht汽化冷却用水参数：1. 循环水要求水 压： 0.3MPa；入水温度： 32；排水温度： 502. 汽化冷却用软水要求水 压： 1.5MPa；水 质： 硬度0.04mg/L；硬 度： 0.04mg/L1.8 炉子方案示意图炉子方案示意图见图 11.齿条式推钢机 2.加热炉炉体 3.空气蓄热烧嘴 4.煤气蓄热烧嘴 5.空气换向阀 6.煤气换向阀 7.煤气支管图 1 分段分侧空煤气双蓄热式烧嘴加热炉示意图图 1 分段分侧空煤气双蓄热式烧嘴加热炉示意图河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）112 技术设计2.1 燃料燃烧计算2.1.1 燃烧计算的目的及内容燃烧计算包括如下内容：燃料的低位发热量（dQ） ；单位燃料完全燃烧失的空气需要量(nL)；单位燃料完全燃烧时的燃烧产物量（nV） ；燃烧产物的成分及其密度（） ；理论燃烧温度（Lt）燃烧计算的目的是为加热炉设计提供必要的参数。
计算空气需要量的目的在于合理有效地控制燃烧过程，合理地选择燃烧设备及鼓风机和供风管道系统、设计燃烧装置提供必要的依据燃烧产物生成量及其密度的计算是设计烟道、烟囱系统，选用引风机等必不可少的依据由燃烧产物成分的计算可以进行炉气黑度的计算，进而可做传热计算理论燃烧温度是计算炉温的重要原始数据之一在炉子的热量总消耗已知的情况下，根据燃料的发热量即可求出总的燃料消耗量2.1.2 燃烧计算的已知条件燃烧计算中必需的已知条件如下：1. 燃料的种类及成分：燃料种类：高炉煤气和转炉煤气高炉煤气成分：（） 2H 4CH 2N CO2CO20 20 1.6 0.48 57.92 转炉煤气成分：（） 2H 4CH 2N CO2CO55 6 1.8 0 37.2 2. 燃烧方法及空气消耗系数 n由于采用蓄热式烧嘴，空气消耗系数取 n1.053. 空气、燃料的预热温度河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）12采用双预热空气煤气都预热到 10002.1.3 燃料燃烧计算步骤1. 换算燃料成分对于固体、液体燃料，应先将已知的燃料成分（干燥成分、可燃成分等）换算成应用成分，才能继续进行以后的一系列计算、应用成分（）干成分（）100100yW应用成分（）可燃成分（）100100yyWA 式中：为应用基水分的重量百分数；为应用基灰分的重量百分yWyA数。
当气体以干成分给出时，也应将其换算成湿成分将气体燃料的干成分换算为湿成分的换算系数 k 为：k1001002sOH而 10000124. 0100124. 0222干干OHOHsggOH100m3湿煤气中水蒸气的体积；m3sOH2相应温度下 1 m3 干气体中所包含的水蒸气的重量，干OHg23mg具体数值可由附表查的由此可得高炉煤气的湿成分：gsCOkCO22gsCOkCO 10000124. 0100124. 0222干干OHOHsggOH总计100由手册可查的 20时每立方米煤气所河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）13包含的水蒸气量： 18.98干OHg23mg则 10000124. 0100124. 0222干干OHOHsggOH 10098.1800124. 0198.1800124. 02.30 k1001002sOH10030. 21000.977高炉煤气的湿成分为：gsCOkCO220.9772019.54gsCOkCO0.9772019.54gsHkH220.9771.61.56gsCHkCH440.9770.480.47gsNkN220.97757.9256.592.30sOH2总计100河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）14转炉煤气的湿成分为：gsCOkCO220.97765.86gsCOkCO0.9775553.74gsHkH220.9771.81.76gsNkN220.97737.236.342.30sOH2总计1002. 燃料低发热值的计算。
高炉煤气的低发热值可根据其化学成分计算：127.7 107.6 358.8 sdwQsCOsH2sCH4127.719.54107.61.56358.80.472831.75 3/mkJ转炉煤气的低发热值根据其化学成分计算：127.7 107.6 sdwQ2sCOsH2127.753.74107.61.767051.2 3/mkJ3 空气消耗系数的确定燃烧计算中应合理地选取空气过剩系数 n 空气消耗系数的选取与燃料的种类、燃烧方法以及燃烧装置的形式有关，参考如下：固体燃料：n1.201.50气体燃料：无焰烧嘴 n1.021.05；有焰烧嘴 n1.101.20河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）15液体燃料：低压烧嘴 n1.101.15；高压烧嘴 n1.201.25蓄热式烧嘴属有焰烧嘴，取 n1.114 单位燃料完全燃烧时空气需要量与燃烧产物量高炉煤气的空气需要量及燃烧产物量理论空气需要量():0L 0.0476(0.50.52-)gL0gH2gCOgCH4gO20.0476(0.51.60.52020.48-0)0.560 33/mm (10.00124)sL0gL0HOg0.56(10.0012418.98)0.57333/mm实际空气需要量()nL gnLgLn01.110.5600.62233/mmsnLsLn01.110.5730.63633/mm实际燃烧产物量()nV nV2COVOHV22OV2NV式中： 2COV01. 0)(24sssCOCHCO2HOVOHsnsssgLHOCHH2400124. 001. 0)2(222OVgLn0) 1(21. 02NV01. 0)79(2gnsLN所以得：(19.540.4719.54) 0.012COV 0.39633/mm2HOVOHsnsssgLHOCHH2400124. 001. 0)2(22 (1.5620.472.30)0.010.001240.63618.980.06333/mm2OVgLn0) 1(21. 00.21(1.11-1)0.5600.01333/mm2NV01. 0)79(2gnsLN河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）16 (56.59790.636)0.011.06833/mm- 0.3960.0630.0131.068nV1.54 33/mm5 燃烧产物的成分与密度。
燃烧产物的成分： 2CO1002nCOVV0.396/1.5410025.72 2HO1002nOHVV0.063/1.541004.09 2O1002nOVV0.013/1.541000.84 2N1002nNVV1.068/1.5410069.35 总计100燃烧产物的密度()：河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）171004 .22283218442222NOOHCO1004 .2253.692884. 03209. 41872.25441.419 3mkg6 理论燃烧温度 实际燃烧温度 ltst1000时空气的平均定压比热 1.4391kcmkJ/320时空气的平均定压比热 1.3256 ekcmkJ/3预热空气带入的物理热 n 1000-n20 kQkcekc1.111.43911000-1.111.3256201567.973/mkJ 1000时煤气的平均定压比热 rc1001)(24222422NCHCOCOOHNCHCOCOOHccccc (1.72502.31.39856.591.41519.541.3311.562.7000.472.21519.54)/1001.5736mkJ/320时煤气的平均定压比热 erc.1001)(2.4.2.2422NCHCOCOOHNreCHreCOreCOre2OHreccccc(1.646319.541.299556.591.52702.31.302219.541.27951.561.58350.47)/1001.374mkJ/3高炉煤气带入物理热量 1000-20 rQrcerc1.57361000-1.374201546.123/mkJ先假设温度为 2000，可查手册计算得燃烧产物的平均比热 pC1001)(22222222NNOOCOCOOHOHVcVcVcVc河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）18(1.94494.091.485169.531.57140.842.371525.72)/1001.735mkJ/3查得 2000时蒸汽分解度分别为： 5.5； 5.55 OH22CO2COf2COf可得 fQ)(10802)(126452222HHOOCOCOVfVf126455.525.721.54/100108025.554.091.54/100313.233/mkJ可得理论燃烧温度：pnfrkdlCVt735. 154. 123.31312.154697.156775.28312108 与假设温度 2000相比，理论温度高出 108，所以理论燃烧温度再假设为2050。
当燃烧温度为 2050，可查手册计算得燃烧产物的平均比热 pC1001)(22222222NNOOCOCOOHOHVcVcVcVc(1.96334.092.469969.531.57850.842.371525.72)/1001.7506mkJ/3由手册查得 2050时蒸汽分解度分别为 7.4； OH22CO2COf2COf7.025 可得 fQ)(10802)(126452222HHOOCOCOVfVf126457.425.721.54/100108027.0254.091.54/100418.403/mkJ可得理论燃烧温度：pnfrkdlCVt1.750654. 140.41812.154697.156775.2831河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）192050 于假设温度相同，所以理论燃烧温度取 2050实际燃烧温度（）st stlLt 0.7220501476式中： 炉温系数，一般由如下经验数据选取：L室状加热炉： 0.750.8 L均热炉： 0.680.73 L连续加热炉：炉底强度 200300，0.750.8hmkg2L炉底强度 400600， 0.70.75hmkg2L热处理炉： 0.650.7 L本次加热炉炉底强度为 570 所以可取 0.72 hmkg2L2.2 炉膛热交换炉膛热交换计算的主要目的是确定炉气经炉膛到炉料的总导来辐射系数 C值，为钢坯加热计算提供必要的数据。
工程上应用的计算式都是根据加热炉实际工况进行假设简化后的理想情况下得出的公式这些假设条件是：(1)炉气充满炉膛，且在整个炉膛内的温度是均匀的炉气对于炉膛和钢坯的辐射线和反射线在任何方向上的吸收率相等；(2)炉壁和钢坯表面温度都是均匀的；(3)炉气以对流传热方式传给炉壁的热流在数值上等于炉壁向外的散热在炉膛辐射热交换中炉壁只是辐射传热的中间体，既不获得热量也不失去热量，即炉壁的辐射差额热流等于零炉壁有效辐射等于炉气、钢坯辐射给它的热量；(4)炉膛看作是一个封闭体系由计算可知加热炉的炉温高于 1000，且炉气为自然流动，所以炉膛热交换以辐射传热为主2.2.1 预确定炉膛主要尺寸1 炉子的宽度取决于料坯的排数和长度，可利用下式来进行计算Bnl（n1）a (21)式中: B 炉子的内宽，ma 每排料坯之间的间隙，一般去a0.20.3m河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）20对某些小钢坯考虑到脱模后残留尾部的影响，a 值可适当取大些，但不应过大，否则会造成下部热气体严重上浮，下加热不足影响加热质量因炉内为双排料，a 值取 0.25，可得加热炉炉宽B（n1）anl23.300（21）0.257.35 m2 炉膛各段高度查表，对燃气中型加热炉，取1500，1800HH3 炉膛各段长度：设加热段长度为，预热段长度为。
HH2.2.2 各段平均有效射线行程炉气平均射线行程 S 决定于炉气容积大小，可按聂夫斯基的近似公式计算：S m (22)FV4式中：V充满炉气的炉膛体积，m3；F包围炉气的炉膛内表面，；气体辐射有效系数，一般取0.850.9 1. 计算各段充满炉气得炉膛体积， (23a)BLHV (23b)BLHV (23c)BLHV 由上式可得：1.5007.3511.025VLL3m1.5007.3511.025V加L加L3m1.5007.3511.025均V均L均L3m2. 计算各段包围炉气的炉膛内表面 (24a)LBH2FK) ( (24b)LBH2FK) ( (24c)LBH2FK) (由上式可得：(21.57.35)10.35KF预L预L(21.57.35)1.035KF加L加L(21.57.35)1.035KF均L均L河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）21将计算结果分别带入式(2-2)，并取0.9，得：3.83 加S加加FV49 . 0预预LL35.10025.1149 . 0m3.83 预S均S加Sm2.2.3 炉气中和分压2CO)(2汽HO由燃料计算得：25.72/1000.2572 大气压2COP4.09/1000.0409 大气压OHP22.2.4 预确定各段炉气温度设加热段温度比加热终了时钢坯表面温度高 60，即：501190601250加gt表终t设预热段温度950：预gt设均热段温度为 12502.2.5 各段炉气的黑度1. 炉气的黑度是指实际气体的辐射能力与同温度下黑体气体辐射能力的比值。
气体中具有辐射能力的充分是、(汽)等三原子气体2COOH2所以炉气的黑度是气体黑度与(汽)黑度之和，即：g2COOH2OH2 (25)g2COOH2式中：水蒸气黑度修正系数；与(汽)共存时炉气黑度的修正系数2COOH2预热段炉气黑度由0.25723.830.985 SP2CO大气压查手册可得：0.21；2CO0.04093.830.157SPOH2大气压由手册查得1.020.1220.16OH2河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）220.1152572. 00409. 00409. 0222COOHOHPPP0.29813.831.142，由手册查得：0.045sp大气压所以，预热段炉气黑度：g2COOH20.210.160.0450.3252. 均热段炉气黑度由0.25723.830.985 SPCO2大气压查手册可得：0.185；2CO0.04093.830.157SPOH2大气压由手册查得1.020.120.124OH20.1370.25720.04090.0409222COOHOHPPP0.29813.831.142sp大气压由手册查得：0.044所以，加热段炉气黑度：g2COOH20.1850.1240.0440.2652.2.6 各段炉墙和炉顶对钢坯的辐射角度系数对于平顶加热炉： (26a)KMKFFMHnLM2 (26b)KMKFFMHnLM2河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）23 (26c)KMKFFMHnLM2由式(26a)、(26b)、(26c)可得0.6377KM51.57.323.320.6377KM1.57.3523.320.6377KM1.57.3523.322.2.7 按炉气温度计算导来辐射系数 C 的计算式： (27)1 ()1 ()1 (1 43.20ggMgKMggKMMggKMC取钢坯的黑度0.8，由式(27)可得：M预热段导来辐射系数)259. 01 (259. 08 . 0)259. 01 (6377. 0259. 0)259. 01 (6377. 01 8 . 0259. 043.20预gKMC9.948 )Kh(4kJ加热段导来辐射系数)312. 01 (312. 08 . 0)312. 01 (6377. 0312. 0)312. 01 (6377. 01 8 . 0312. 043.20预gKMC8.702 )Kh(4kJ均热段导来辐射系数与加热段辐射导来系数相等：8.702预均gKMgKMCC)Kh(4kJ2.3 钢坯加热时间计算首先将三段连续加热炉用四个界面分成三个区段，即：钢坯入炉处(炉尾)为 0 界面；预热段终了、加热段开始处为 1 界面；加热段终了、均热段开始处为 2 界面；均热终了钢坯出炉处为 3 界面。
则：01 为预热段，12 为加热段，23 为均热段计算顺序为界面 3、2、1河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）242.3.1 均热段钢坯加热有关参数已知钢坯表面温度和最大断面温差，求算均热段炉气温度计算依据(由加热工艺给出)：钢坯表面温度1190表终i钢坯最大断面温差50终i1. 均热段为（第三类边界条件）所以其热传导微分方程式的解为： (31)assattttgg，表均表2 (32)assattttgg，中均中2式中： 炉气温度，；gt加热终了时钢坯表面温度，；表t加热终了时钢坯中心温度，；中t加热开始时钢坯断面平均温度，均t若钢坯加热开始时断面温度呈抛物线分布，则钢坯断面平均温度可按下式求得：0.7 (33)均t表t终t已知：1190，50由式(33)可得：表t终t11900.75011553t 2. 计算钢坯表面热流 (34)stq22终表)h(kJ式中： 钢坯在加热终了时平均温度下的导热系数，；)h(kJm钢坯在加热终了时的断面温差，；终t2s透热深度，m 查表可得钢坯平均温度为 1155时的导热系数29.353.6105.66)h(kJm又已知50，2s0.18m，故由式(3-4)可得：终t河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）2511740018. 05066.10523表q)h(kJ3. 计算均热段炉气温度炉气温度可按下式计算： (35)27310010044表表TCqtgkmg由式(35)可得12582731002731190521. 858700100443gt计算结果与假设均热段炉气温度相差很小(125012584)，可以不必重新设定和计算，故取12583gt4. 钢坯在均热段加热时间： (36)表qKisi式中： s透热深度，m；钢坯密度，3mkg钢坯在加热过程中热焓增量，；ikgkJ钢坯形状系数：iK平板：1iK圆柱：2iK球体：3iK通过钢坯表面热流密度，表q)h(kJ假设均热段开始时钢坯断面温差为 150，则其断面平均温度为1190-0.715010851085时钢坯的比热0.6879 pc)(kJ kg1155时钢坯的比热0.6904 pc)(kJ kg钢坯热焓增量0.690411550.6879108561 ikgkJ1155时钢坯密度为 7497 3kg m由式(36)可计算出钢坯在均热段加热时间0.45 h117400161749709. 0河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）262.3.2 加热段钢坯加热有关参数加热段终了钢坯表面温度为 1190，150由式(33)可得终t11900.715010853t计算钢坯表面热流查表可得钢坯平均温度为 1085时的导热系数28.353.6102.06)h(kJm又已知加热段150，2s0.18m，故由式(3-5)可得：终t11701009. 015006.10222q)h(kJ1. 计算加热段炉气温度由式(33)可得12482731002731085702. 8170100100442gt计算结果与假设加热段炉气温度相差很小(125012482)，可以不必重新设定和计算，故取12483gt2 钢坯在加热段加热时间：加热段开始时钢坯温度 900断面温差为 100，则其断面平均温度为 900-0.7100830830时钢坯的比热0.7034 ，pc)(kJ kg1085时钢坯的比热0.6879 pc)(kJ kg钢坯热焓增量0.687910850.7034830162.6 ikgkJ830时钢坯密度为 7618 ，1085时钢坯密度为 7497 3kg m3kg m所以加热段钢坯平均密度7557.53kg m由式(36)可计算出钢坯在均热段加热时间1.06 h11701016 .1625 .755709. 02.3.3 预热段钢坯加热有关参数查表可得钢坯平均温度为 830时的导热系数25.93.693.24)h(kJm河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）27又已知预热段90，2s0.09m，故由式(3-5)可得：终t18648009. 09024.9321q)h(kJ1. 计算预热段炉气温度由式(35)得：953273100273800948. 958700100441gt计算结果与假设加热段炉气温度相差很小(9539503)，可以不必重新设定和计算，故取9533gt2. 钢坯在预热段加热时间：预热段终了时钢坯温度比加热段开始时低 30即：预热段终了温度为870断面温差为 100，则其断面平均温度为 870-0.7100800钢坯装炉温度为 600600时钢坯的比热0.5903 pc)(kJ kg800时钢坯的比热0.6034 ，pc)(kJ kg钢坯热焓增量0.70348000.5903600209 ikgkJ800时钢坯密度为 7624 ，600时钢坯密度为 7857 3kg m3kg m所以加热段钢坯平均密度(76247857)/27740.53kg m由式(36)可计算出钢坯在均热段加热时间0.9 h18648012099 .774009. 0总的加热时间0.91.060.452.41h2.4 炉膛基本尺寸的确定炉膛的基本尺寸主要包括炉膛空间的长、宽、高等尺寸，它是炉体结构设计的重要数据，它与炉型、炉子产量、技术工艺操作、物料的尺寸、形状及其在炉内的布置等因素有关，一般根据经验方法计算而定。
河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）282.4.1 炉子的基本尺寸连续加热炉的基本尺寸包括炉子的内宽和有效长度1. 炉长的确定炉子的长度可分为有效长度和全长有效长度是指炉内被物料覆盖的长度，全长是指加热炉两端墙间的砌砖长度侧出料加热炉，其有效长度为炉尾砌砖外缘至出料口中心线间的距离；端出料加热炉，其有效长度为炉尾砌砖外缘至出料端滑坡折点间的距离有效长度可按下式确定 (41)bngGL式中： 炉子的有效长度, ；LG炉子的生产率，；hkg加热时间，h；n 炉内料排数；b料坯的宽度，炉内钢坯平均单重，gkg已计算出加热时间为 1.97，钢坯平均单重为hg75000.180.183.3801kg由式(41)得：21662 18041. 2801210803L预热段长度8110 41. 29 . 021662LL加热段长度9280 41. 206. 121662LL均热段长度4044 41. 245. 021662LL由于均热段计算值较小，所以加热段实际长度根据烧嘴布置等具体情河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）29况适当增加炉子均热段实际长度为：均热段实际长为 404430667110炉子有效长度为：81109280711024500炉子全长 L 为：L（5004000） (42 )L本加热炉为侧出料所以尽量取 500，由式(42)可得炉子全长L2450050025000 2.4.2 炉门数量和尺寸连续加热炉炉门有进料炉门、出料炉门、操作炉门、窥视炉门、人孔等。
这些炉门的数量和尺寸确定总的原则时：在满足操作要求前提下，炉门数量越少，开门尺寸越小越好，可减少经炉门的散热损失，提高炉子热效率主要炉门确定如下：1. 进料炉门炉门宽度：对采用端进料方式，其宽度等于炉膛内宽 B，即等于 7350；B炉门高度：是指推钢滑道上表面至炉门上沿下表面之间的距离为防H止推钢炉在炉门处发生拱钢事故而撞坏炉门上沿，一般来说，对方坯取 23 倍钢坯厚度本设计为推钢式炉，进料炉门高度取 450H(1802.5450)H2. 出料炉门由于采用端出料方式，出料炉门与进料炉门尺寸取相同值7350，B450H3. 操作炉门用作操作之用，如进出返回钢坯，清除氧化铁皮等三段连续加热炉一般设在均热段和加热段每侧开设 23 个操作炉门，其结构一般为 60拱顶结构，炉门开孔尺寸以操作方便为准，通常为 464580(宽)4001030(高)本设计设 4 个操作炉门两侧各 2 个具体尺寸为 580(宽)1030(高)操作炉门坎标高一般同钢坯滑轨标高4. 人孔供操作人员检修炉内设备时进出之用，开设位置通常在加热段人孔下沿为车间地平面以上 100150，其结构一般为 180拱顶，尺寸一般为 580(宽)河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）308001000(高)。
人孔与其它炉门不同，当炉子正常工作时，用耐火砖砌堵封严，只有停炉检修时才拆开5. 扒渣口扒渣口是为了清除炉底氧化铁皮而设计，开设在加热段末端和均热段，一般每个支撑水管一侧设一个具体尺寸一般为 464(宽）406，结构为方孔2.4.3 炉子结构及其操作参数有效炉底面积：21.077.350154.86BLF钢压炉底面积：21.073.32139.06MLLF炉底利用系数：139.06/154.860.89FF有效炉底强度：80000/154.86517FGH)(hkg钢压炉底强度：80000/139.06575FGH)(hkg2.5 燃料消耗量计算2.5.1 热量收入1. 燃料燃烧的化学热量1Q假设高炉煤气用量为 B已知高炉煤气低位发热量：sdwQ2831.75 3/mkJ转炉煤气的用量为 140tm3转炉煤气低位发热量：7051.2 sdwQ23/mkJ燃料燃烧的化学热量：140/807051.22831.7512339.6sdwQBQ1BtkJ /2. 燃料带入的物理热量2Q1000时煤气的平均比热42224222(1001CHCHCOCCOCCOCCHHOcocorC)2222OHCNCOHN河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）31(1.358621.81.923515.11.39380.41.2775310012.12610.61.3632571.60242.2） 1.574 mkJ/320时煤气的平均比热4.2.2.2.4222(1001CHCHCOCCOCCOCCHreHreOrecorecorereC)2.2.22OHCNCOHreNre(1.302121.81.630315.11.30880.41.27892.91.510016560.61.3295571.49242.2）1.374mkJ/3燃料带入的物理热量B（） 2QrererrtCtC B（1.5741000-1.37420）1572.6B tkJ /3. 空气带入的物理热量3Q空气系数取 1.11湿空气量0.636sL033/mm查手册得：1000时空气的平均比热：1.3677kCmkJ/320时空气的平均比热：1.0605keCmkJ/3B（）3QsL0kCktkeCketB1.110.573（1.367710001.060520）883.4B tkJ /4. 钢坯带入的物理热量5Q本设计为钢坯冷装，所以0。
5Q河北 XX 大学毕业设计说明书（论文）325. 钢坯氧化反应热量6Q钢坯烧损率a gcFb (51)式中: 氧化铁皮的平均厚度，m，一般取 1.5bF钢坯的表面积，C氧化铁皮的含碳量的质量分数约为 75氧化铁皮的密度约为 50003/mkgg每个钢坯的质量，所以a 8015000%7510218033003300180180180105 . 163）（0.0171 kgkg /钢化反应热5652a6Q31056520.017131096649.2tkJ /式中 5652每千克钢氧化放热量，kgkJ /a 钢的氧化烧损，kgkg /6. 收入热量之和Q21Q3Q5Q6Q2831.751572.6B883.4B096649.2108988.85287.75B tkJ /2.5.2 热量支出1。