200th中厚板推钢式连续加热炉设计毕业设计论文.doc

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1、 毕业设计(论文)任务书课题名称200t/h中厚板推钢式连续加热炉设计指导老师学 院 专业班级姓 名学 号 摘要 本论文设计的是一座200t/h中厚板推钢式连续加热炉。加热炉是在冶金、化工、机械制造等工业部门中，以燃料燃烧的火焰为热源的各种工业炉的统称。火焰炉广泛应用于物料的焙烧、干燥、熔化、熔炼、加热和热处理等生产环节，在钢铁冶金行业中占有非常重要的地位。随着科技的发展以及人们对环境保护的要求，不管加热炉怎样变革，它总是要满足优质、高产、低消耗、寿命长、劳动条件好等生产工艺。本论文是在充分的查阅了相关资料，运用了燃烧学、传热学、耐火材料、流体力学等专业基础知识，并结合运用了AutoCAD设计

2、绘制了本加热炉。 关键词：加热炉 推钢式 中厚板abstract This paper the design is a 200 t/h pushed steel plate type continuous reheating furnace.Heating furnace is in metallurgy, chemical, machinery manufacturing, and industrial sectors, with fuel burning flame as heat source of all kinds of industrial furnace collectively

3、. Flame furnace are widely used in the materials roasting, dry, melting, melting, heating and heat treatment and other production link, in iron &steel metallurgical occupies very important position. With the development of science and technology and people to the requirements of environment protecti

4、on, no matter how heating furnace changes, it is always to meet the high quality, high yield, low consumption, long life, good working conditions and production process. The present paper is in full access to the related material, using the combustion science, heat transfer, refractory material, flu

5、id mechanics, and other professional knowledge, and combined with the design using AutoCAD drawn the heating furnace Keywords: Heating furnace Pushed steel type plate目录摘要2ABSTRACT31.文献综述11.1加热炉的概述11.1.1加热炉的广泛应用及原因11.1.2加热炉的研究对象11.1.3加热炉的一般结构11.1.4炉墙21.1.5炉子热工特性及燃料节约41.1.6空煤气预热设备41.1.7金属加热工艺61.1.8连续式

6、加热炉热工制度及炉型结构81.2 加热炉的节能和环保101.3加热炉新概念绿色加热炉112方案论证122.1设计方案122.2方案论证122.2.1炉型的选择122.2.2装出料方式132.2.3供热方式132.2.4烧嘴的布置与选型132.2.5换热器结构133热工计算143.1原始技术数据143.2热工计算143.2.1燃料燃烧计算143.2.2炉膛热交换计算163.2.3金属加热时间计算203.2.4炉子主要尺寸的计算253.2.5炉膛热平衡与燃料消耗计算273.2.6煤气烧嘴的选用323.2.7空气换热器设计计算333.2.8空气管路阻力损失及鼓风机的选择393.2.9烟道阻力损失及烟

7、囱计算44结论49致谢50参考文献51英文原文52英文翻译82共84页 第 100 页 毕业设计（论文）说明书1.文献综述1.1加热炉的概述 在冶金、化工、机械制造等工业部门中，以燃料燃烧的火焰为热源的各种工业炉统称为火焰炉。1.1.1加热炉的广泛应用及原因 火焰炉广泛应用于物料的焙烧、干燥、融化、加热和热处理等生产环节。（1）火焰炉得到广泛应用的原因如下：1、火焰炉所采用的燃料有较大的灵活性，可以根据燃料的种类和规格建造各种不同类型的和构造的炉子，以满足生产的各种要求；2、燃料的供应一般比较充足，价格也比较低；3、火焰炉对于被处理物料的形状、大小、规格等的限制较少；4、火焰炉的工作温度有高有

8、低，覆盖了较大的温度区间；即使同一种燃料，也可以建成高温炉、中温炉、低温炉，以满足不同工作温度的需要；5、火焰炉通常是直接加热式的，但如有特殊要求，也可以建成间接加热式的。（2）对火焰炉的基本要求：产品质量和产量要满足要求；燃料和其他能源的消耗要低；建炉投资和运行费用要低；要耐用；操作人员要少；劳动条件要好；污染物的排放量要符合环境保护的要求。为了使产品质量好，要准确控制炉内温度和气氛，选择适当的筑炉材料。炉子的生产能力必须与生产过程所要求的产量相适应。为了节约燃料，在炉子的设计和操作中，必须重视热量在炉膛内的充分利用，并充分回收余热。为了降低建炉投资及运行费用，应提高炉子单位容积的生产能力，

9、简化炉子结构。炉子的废气、废渣、废水中往往含有有害物质，必须采取措施，使各种有害物质的排放量不超过国家及地区的规定标准。1.1.2加热炉的研究对象 火焰炉热工的研究对象是： 在考虑生产工艺要求的前提下，研究（1）炉子结构参数、热工操作参数（2）热工过程参数（3）炉子的生产指标三类变量以及它们之间的相互关系。炉子结构和热工操作的变动会影响炉内的热工过程。而热工过程的变动又会影响炉子的生产指标。人们的目标是提高生产指标，但人们所能直接规定或操作的因素既不是热工过程参数也不是生产指标，而是结构和操作参数。炉子的结构和操作之间，必须相互适应；各热工过程之间也必须相互配合。同样，各生产指标之间也相互关联

10、。1.1.3加热炉的一般结构火焰炉一般由炉子热工工艺系统、装出料系统、热工检测及自动控制系统等三部分组成。炉子的热工工艺系统是火焰炉最基本的组成部分。包括炉子的工作室（炉膛）、供热系统（风机、油泵、管道、燃烧装置等）、排烟系统（烟道、烟闸、换热器、余热锅炉、烟囱、排烟机等）以及冷却系统等。1.1.4炉墙炉子四周的围墙称为炉墙。加热炉都采用直立的炉墙，分为侧墙和端墙。为保证炉墙结构的稳定性，炉墙必须有一定的厚度，并应随炉子尺寸增大和炉膛温度的升高而增厚。炉墙上常设有炉门、窥视孔、烧嘴孔以及热工参数检测孔等孔洞。为防止砌体破坏，炉墙应尽量避免直接承受附加负荷，炉门、冷却水管等构件应设置在钢结构上。

11、（1）炉顶炉顶是炉膛组成中的薄弱环节。炉顶按其结构形式分为拱顶和吊顶两种。拱顶可用锲形砖砌筑或不定形耐火材料捣制而成。吊顶是由一些特制的异形砖组成的，异形砖用金属吊杆单独的或成组的吊在炉子钢结构上。（2）炉底加热炉的炉底结构形式基本有两种：1、固定式炉底-被处理的炉料靠推钢机推动在炉底上移动。为了避免物料与炉底耐火材料直接摩擦而损坏炉底与金属表面，有些情况下在炉底上安装有金属滑轨或水冷管滑道。2、移动式炉底-机械化的活动炉底带动炉内物料一道移动。（3）烟道与烟闸烟道是连接炉膛与烟囱的烟气通道。一般烟道常常埋在地下，这样对车间布置方便，但如地下水位较高时也可把烟道放在地上。烟道布置要尽量缩短长度

12、和减少烟气流动阻力损失，要与厂房柱基、设备基础和电缆等保持一定的距离，以免他们受烟道温度的影响。当烟道内设有余热回收装置时，一般要设置分烟道和相应的烟道闸板。为了控制排烟量以控制炉膛压力，烟道上必须设置烟道闸板。常用的烟道闸板结构有旋转式和升降式。（4）烟囱烟囱是最常用的一种排烟装置。烟囱结构有砖烟囱、钢筋混凝土烟囱（内衬砖）和金属烟囱（有的衬砖有的不衬砖）。烟囱必须有独立的基础，不能与烟道基础相连，以免烟囱下沉时烟道基础断裂。烟囱底部应设人孔，以备烘烤烟囱、扒灰和修理内衬之用。（5）炉子基础修建炉子时必须要打好炉子基础。炉子基础一方面要承受转个炉子的质量不致下沉或倒塌；另一方面还要防止炉底受

13、潮或遭受地下水的侵蚀，保证炉子正常工作。根据炉子的大小和土质的好坏，炉子基础可采用不同材料和结构来砌筑。小炉子可用红砖或块石砌筑；绝大多数大中型炉子都采用混凝土或钢筋混凝土修建，因为它既结实又抗压。（6）炉子的钢结构炉子钢结构一般由钢柱、横梁、拉杆、拱角梁等组成的钢架。其作用是：1、加固炉子砌体，承受炉子拱顶的水平分力或者炉子吊顶的全部重量，并把它们的作用力传到炉子基础上。2、钢结构也是炉子的骨架，在其上也可以安装炉门框、炉门、烧嘴和冷却水管等各种炉子部件的重量。3、可抵抗砌体的高温膨胀，使炉子受热后不发生变形。装出料系统和热工检测及自动控制系统，是现代化火焰炉不可缺少的两个工作系统。前者包括

14、炉前炉后的装出料机械和炉内的运料机械；后者包括热工参数的检测仪表、显示仪表或记录仪表、自动控制仪表或计算机以及执行机构等。1.1.4炉子生产率及影响因素 炉子生产率是炉子的的一个重要生产指标，用符号P表示，它是指单位时间内炉子的产量（t/h、kg/h）或日产量（t/d）。热工因素对炉子生产率的影响：（1）炉气与炉料间的辐射温压辐射温压是炉膛内辐射热交换的温度条件，是影响辐射传热量的最主要因素。对于连续式炉，炉气温度和炉料温度都随炉子的长度而变化。在整个炉子长度方向上，炉气和炉料温度，以及辐射温压都是不同的。这种情况下，平均辐射温压就是炉子长度方向上辐射温压的平均值。对于周期式炉，其工作特点是炉

15、气温度和炉料温度都随时间而变化。平均辐射温压是加热过程各瞬间辐射温压的平均值。在其他条件一定的情况下，平均辐射温压的数值越大，传给炉料的热量越多，炉子生产率越高。平均辐射温压的大小，主要决定于炉气和炉料的四个端点温度，以及炉气和炉料温度曲线的形状。单纯从提高平均辐射温压，提高炉子的生产率出发，应该尽可能的提高理论燃烧温度，提高废气出炉温度，端头供热，快速燃烧。（2）导来辐射系数在其它条件一定的情况下，导来辐射系数C愈大，传给炉料的热量愈多，炉子生产率愈高。炉气（火焰）在炉膛中的分布对辐射热交换有重大影响。它不仅影响平均辐射温压，也影响导来辐射系数。（3）炉料受热面积在其他条件一定时，传给炉料的

16、热量与炉料受热面积成正比。所以增加炉料受热面积，是提高炉子生产率的一个重要途径。在增大炉料受热面积的同时，最好不增加炉底面积。连续加热炉采用双面加热，就是在不增加炉底面积的条件下，加大金属受热面积。在步进炉、转底炉、室状加热炉上，一般在装料时可在钢胚之间留有间隙以增大钢坯的受热面积。对室状炉来说，扩大炉膛内钢锭的装入量，也是在不增加炉底面积的条件下，增加金属受热面积的方法之一。（4）对流传热量对流传热主要取决于气流速度。流速愈大，对流传热量愈大。工艺因素对炉子生产率的影响：工艺要求与炉子结构、热工操作以及热工工程之间存在着相互影响、相互制约的影响。对轧钢加热炉来说，加热工艺的主要要求是钢锭加热

17、温度和断面温度均匀性；对某些合金钢加热还要考虑装钢温度、加热速度、保温时间以及氧化、脱碳等。这些加热工艺参数的变化必将要求炉子温热制度与之相适应，进而影响炉子生产率。因此，在满足轧钢工艺要求的条件下，降低钢坯出炉温度，提高加热速度，缩短加热时间等，必能提高炉子生产率。对热处理炉来说，提高产品的升温、冷却速度，缩短保温时间，缩短热处理周期，就可以提高热处理炉生产率。目前，我国热处理生产多半是沿用已陈旧的工艺制度，因此，开发新的热处理工艺制度是挖掘热处理炉生产率和节能潜力的重要途径之一。1.1.5炉子热工特性及燃料节约火焰炉热工特性是指炉子主要生产指标（生产率、单位热耗等）随炉子结构参数和操作参数

18、变化的规律。在炉子结构一定的条件下，其中主要内容就是炉子热负荷与炉子生产率和热效率（单位热耗）之间的关系。（1）第一类工作制度的炉子热工特性 这种工作制度是指沿炉长方向上供热量分配是不变的。即供热点的位置、个数和供热量的比例等不随产量（或热负荷）的增减而变化。凡是只有一个供热点或基本上只有一个供热点、或有几个供热点联动操作的炉子就只能实现这种工作制度。研究法主要有解析法、经验法等。（2）第二类工作制度的炉子热工特性 这种工作制度是指沿炉长方向上供热量分配是是可变的，即操作者可以按照炉子产量的大小来调整沿炉长方向上的供热量。凡是沿炉子长度方向上有几个供热点的炉子都可以实现这种工作制度。在这种情况

19、下，不仅供热量（热负荷）大小影响炉子燃料消耗及其他生产指标，而且供热量分配也有很大影响。（3）火焰炉节约燃料的途径炉子单位热耗和热效率是衡量炉子是否节能的两个主要指标。单位热耗愈底，热效率愈高炉子愈节能。 炉子结构和操作节能：1、减少炉膛废气带走的热量：准确控制空气消耗系数、准确控制炉膛压力、改善炉内传热条件2、充分回收烟气余热：在烟道中设置换热器或蓄热室来预热空气，煤气；预热入炉冷炉料；3、减少炉膛的热损失工艺节能：1、提高物料的入炉温度2、降低物料的出炉温度1.1.6空煤气预热设备为了充分利用炉子烟气的余热，通常用它来预热助燃空气，有时也预热煤气。因此，空（煤）气预热设备就成为火焰炉的主要

20、构件之一。（1）空（煤）气预热对炉子工作的影响预热空（煤）气，不仅能节约燃料，而且能提高燃烧温度，改善燃烧过程。利用炉子的烟气余热助燃空气和煤气，使由炉膛排出的废热部分地返回到炉膛中去，从而增加了炉膛热收入，可直接降低炉子燃耗。预热空（煤）气可以提高燃料的理论燃烧温度，提高参加燃烧化学反应物质的混合物的温度，缩短混合物达到着火温度的时间，从而可以加快燃烧反应速度，因而改善了燃烧过程，提高了燃烧温度，节约了燃料。（2）换热器的热工行为换热器是利用炉膛排出的废气预热空、煤气的热工设备。在换热器中，废气与被预热气体同时流过间壁的两侧，废气以对流和辐射传热方式将热量传给间壁的一侧（高温侧），经过间壁内

21、的导热传到间壁的另一侧（低温侧），再以对流或辐射传热方式将热量传给被预热气体。（3）强化换热器两侧传热方法1、强化空气侧传热：减小气流层流边界层热阻；增加当量流量的表面积；提高空气侧给热系数等。2、强化烟气侧传热：在换热器内设置传热转换体；增加传热表面上的辐射吸收能力。（4）金属换热器 金属换热器具有导热性好、传热效率高，在同样换热量条件下所需体积小，气密性好，既可预热空气，又可预热煤气等优点。金属换热器，按其中烟气与传热面之间的传热方式，可划分为对流型、辐射型和复合型三类。1、对流型换热器主要有管状换热器、片状（或针状）换热器、整体换热器、热管换热器2、辐射型换热器烟气侧以辐射传热为主的换热

22、器，大多采用套筒式结构，又称环缝式辐射换热器。另一种型式是鸟笼式结构，又称为管式辐射换热器。3、复合式换热器采用辐射、对流两种换热器的组合结构，以提高换热器的热效率，并将空气（或煤气）预热到比较高的温度。（5）金属换热器的保护措施为保证换热器工作时的器壁温度不超过材质允许的温度，除应合理的选择换热器材质和结构型式之外，在设计和操作时还必须采取保护措施，防止换热器过热烧坏，以延长换热器的使用寿命。1、控制进换热器的烟气温度：设置分烟道，通过调节流经换热器的烟气量，控制烟气温度。分烟道还应便于换热器的检修；在烟道上设置兑冷风口，根据进换热器 烟气温度的设定值，控制兑入烟气中冷风量的大小，控制烟气温

23、度。2、控制出换热器的热风温度：根据热风温度的设定值，调节兑入烟气中的冷风量，控制烟气温度；在热风管道上设置热风放散管，根据热风温度的设定值，调节热风放散量，控制换热器器壁温度；此外，为了保护换热器，必要时可在换热器烟气入口处安装保护管组，以防止烟道砖墙和烟气的强烈辐射。管组可由较好的材料制成。管组可用空气或高速空气冷却，甚至采用汽化冷却。1.1.7金属加热工艺 在压力加工车间，金属加热的主要目的是提高金属的可塑性。为提高这一目的，金属在加热时所采取的加热温度、加热速度和加热制度，就构成了金属加热工艺。（1）金属物理性质和机械性质1、金属导热系数代表物体的导热能力，它决定于物体分子的振动速度、

24、原子在晶格中的排列及电子运动的自由行程。因此，金属的导热系数决定于金属的成分、温度和结晶组织。2、金属比热容与其他合金一样，钢的比热容与化学成分、温度等因素有关。钢的化学成分对比热容的影响不大，各种钢的平均比热容均随温度的升高而增大。3、金属密度密度对加热过程有一定的影响，加热同体积的金属到所需温度所吸收的热量随密度的增大而增大。4、金属的导温系数即金属的热扩散率，代表金属所具有的温度变化的能力，它是金属的导热系数与容积比热容之比。5、塑性指在外力作用下发生变形（不破坏），而在外力消除后仍能保持变形形状的一种性质。6钢的弹性决定于拉伸的弹性模量和泊松比。（2）金属加热时的氧化、脱碳、过热和过烧

25、钢在加热时，往往在表面发生氧化、脱碳。在少数情况下，也有可能发生过热与过烧。这些加热工程中的缺陷，不但影响钢材的质量和产量，而且有可能使被加热的金属报废，在加热过程中应尽量避免或减少。1、钢的氧化钢的氧化是由于两种元素子相反的方向上扩散的结果，即炉气中的氧原子通过表面向钢料内部扩散，而铁原子则由钢料内部向外扩散，当两元素相遇，在一定条件下，起化学反应而生产氧化物。影响氧化的因素主要有：炉内的气氛；温度；钢的化学成分、加热时间等。减少氧化的方法主要有：准确控制金属加热温度；在严格控制金属加热温度的前提下尽可能快速实现加热；控制炉内气氛；隔绝炉气与金属，实现间接加热的无氧化加热。敞焰无氧化加热就是

26、使燃料在炉内严重的不完全燃烧，造成保护性气氛，并且使炉温达到加热金属的要求。2、钢的脱碳钢加热时表层碳分降低的现象称之为脱碳。火焰炉内影响钢坯加热时脱碳的因素有：炉气成分、加热温度、加热时间、钢的种类、以及钢的表面状态。减少钢材表面脱碳的具体措施有：尽可能实现高温下的快速加热，缩短金属在高温段停留的时间。这就需要提高炉气与金属间的温度差，并增加金属在炉内的受热面积；对有脱碳“峰值”的钢种，应使加热避开“峰值”的温度范围；在推钢式连续加热炉上合理安排装料和出料，如不要将易脱碳的钢种安排在加热温度较高的钢种后面或放在两种加热温度较高的钢种之间等；采用运料灵活和温热制度控制灵活的炉型结构，如采用步进

27、式炉和分室式加热炉。3、钢的过热与过烧 过热锻造和热处理时，加热温度如超过钢的Ac3以上很多时，就会使晶粒粗化，形成过热的组织。刚过热后不仅使机械性能下降，而且也给加热工艺带来很不利的影响。影响过热的因素主要有钢的本质晶粒度大小、加热温度与加热时间的影响、合金元素的影响 过烧即钢在高温下加热，晶粒间界面氧化而出现氧化物或局部融化的现象。 过热和过烧都是钢在超过正常加热温度的情况下形成的缺陷，两者所不同的是过烧形成的温度较过热的温度更高。防止过热和过烧的方法主要有：根据钢的成分及零件的几何形状，制定正确的加热工艺制度并严格执行；控制钢的加热温度，为了防止过烧，最高加热温度应比钢的熔点至少低100

28、-200摄氏度；控制加热炉的气氛，使之不具有过于强烈的氧化性；在火焰炉中，不得使火焰与加热件直接接触，以防止局部过烧。（3）金属的加热温度 是指加热终了时金属出炉前的表面温度。一般说来，加热温度愈高，对热加工过程愈有利。因为较高的加热温度，金属的塑性较好，加工时的变形阻力较好，能量消耗少；同时较高的加热温度，轧机可以增大压下量，提高轧制速度，从而使产量增加，设备的磨损减轻。（4）金属的加热速度金属的加热速度通常是指加热时表面温度升高的速度。在生产实际中也常以单位厚度料坯加热到加热温度所需时间或单位时间加热的厚度来表示。加热速度愈快，炉子的单位生产率愈高，金属氧化也愈少，在多数情况下单位燃耗也愈

29、低。（5）金属的加热制度 加热制度通常用温度制度及供热制度两种形式来表示。 温度制度是指金属周围的温度随金属加热时间的变化。供热制度是指为保证温度制度，所供给的热量随加热时间的变化；如果金属在炉膛内是移动的（如连续加热炉），则供热制度也可以体现为炉子各段所供给的热量分配。一段制度将金属装入炉温基本不变的炉内进行加热，达到所要求的加热温度后立即出炉。由于整个加热期不划分阶段，所以称为一段加热制度。二段制度这种加热制度通常分为加热期和均热期两个阶段。开始阶段为加热期，即把金属装入高温炉进行加热。由于加热快，金属断面可能有较大的温差，为了使温度均匀，于第二阶段进行均热，即在较低炉温下均热，使表面温度

30、和中心温度趋于均匀。二段制度适用于较大的热钢锭或低碳钢冷锭。三段制度开始时，在金属温度达到500600摄氏度以前，以较慢的速度加热，是为预热期。在金属温度达到500-600摄氏度以后，进行快速加热，是为加热期。在出炉前，为了使断面温度均匀，还要设有均热期。这种三段加热制度适用于合金钢、高碳钢或某些中碳钢冷锭的加热，也适用于某些特殊钢厚坯的加热。1.1.8连续式加热炉热工制度及炉型结构连续式加热炉的热工制度包括炉温制度、供热制度和压力制度炉温制度系指炉内的温度分布，主要是沿炉长方向上的温度分布。供热制度系指炉内的供热分配，它和炉温分布是互为因果的。压力制度是指炉内的压力分布。（1） 连续加热炉的

31、温热制度在选择连续加热炉温热制度时，主要应从下列要求出发：1、 尽可能提高炉子生产率。这主要是靠强化炉膛传热，保证最大的平均热流，即提高炉气与金属间的平均辐射温压。2、 尽可能提高炉子的热效率，以降低热耗。3、 满足加热工艺的要求，保证良好的加热质量。4、 要具有调节的灵活性。此外，还必须考虑炉子寿命、筑炉和修炉成本、操作方便性、便于自动控制、有利于环境保护等因素。（2） 各种温热制度1、 简单逆流制度当炉气燃烧完全，在中间没有补充供热时的单纯逆流热交换制度，叫简单逆流制度。2、 二段制度炉子分为加热段和预热段，加热段也叫高温段。比起一段供热的简单逆流制度来说，二段制度的特点是延长了高温段，在

32、保证最高炉温不变的条件下提高了平均辐射温压，因为提高了炉子生产率。3、 三段制度炉子分为预热段、加热段和均热段三段制度比二段制度所具有特点：厚材加热时，最强化的方法是以最大可能的速度将表面加热到所要求的温度，然后在表面温度不变的条件下进行均热。热计算表明，在同样的加热温度和表面温差的要求时，这种方法的总加热时间最短。三段加热制度特点是在加热段以较高的加热温度进行快速加热，而在均热段则以较低的炉温进行均热。三段制度和二段制度相比，在同样要求的加热温度和断面温差的条件下，可以得到较高的生产率；在同样的较大的生产率条件下可以得到断面温度均匀的加热质量。4、 顺流制度炉气流动方向与金属移动方向相同。从

33、传热方面说，顺流热交换传热效率低。但顺流制度强化了进料端的传热，使进料端具有很大的辐射温压，因而可提高炉子的生产率。另外，由于在出料段炉温较低，可以使料坯在出炉前得到均热，避免了加热时间长时造成料坯温度过高的危险。5、 高负荷炉和低负荷炉典型的高负荷炉是英国钢铁公司于1972年建立的“对向供热加热炉”。这一炉子的特点是80%的热量由进料端供入，炉底强度较高，而金属的出炉断面温度却只有40摄氏度，不仅高产，还保证了良好的加热质量。低负荷炉的设计方针是选取低的炉底强度，设置无供热的预热段。6、 沿炉膛宽度方向上的温度分布在一般情况下，为保证沿料坯长度方向上的均匀加热，要求沿炉宽方向上温度分布均匀。

34、在过宽的炉子上采用侧烧嘴是不适宜的，特别是下加热更不宜采用侧烧嘴，下加热的炉气上浮，容易造成料坯端头过热，应尽量克服。在一些加热大板坯的推钢式炉或步进梁式炉上，因炉膛较宽，为了能有效控制沿炉宽方向上的温度分布，采用顶部烧嘴。（3） 连续加热炉压力制度压力分布包括沿炉长和炉高上的压力分布。高度上的压力分布主要决定于气体的静力平衡关系，其基本规律是表压力上高下低。因此，位置愈低，愈易吸风；位置愈高，愈易冒火。1、 沿炉长方向上压力分布的简化分析沿炉长方向的压力分布，主要决定于射流的作用和阻力的作用。当射流喷入有限通道中时，沿射流进程，动量迅速降低，压力有所增加。2、 解决炉头吸风和炉头冒火的措施解

35、决炉头吸风问题措施：在设计时考虑均热段的合理炉型结构。均热段烧嘴下倾，使火焰覆盖到第一块料坯的表面上，产生“局部压力”，有驱逐金属表面上冷气流的作用，可减少吸入冷风的影响；在操作上控制燃烧，以抵消吸风的影响。即在均热段少给风量，使过剩煤气多一些，连同吸入的冷风算在内，使得实际参加燃烧的空气正好足够；在出料端采用“火封”或煤气幕；“无闲区炉头”；使用顶部供热或反向供热。解决炉尾冒火问题措施：改变炉尾形状，以疏导烟气排入烟道。通常的办法是炉尾向上翘起，并将烟道向两旁扩张；改变排烟位置，采用上排烟。（4） 连续加热炉炉型1、 连续加热炉的分类 按运料方式分类推钢式、步进式、其他类型机械化炉底加热炉

36、按燃料种类、燃烧方法和预热情况分类燃煤、燃油、然煤气的，使用各种类型燃烧器的，无预热、换热式的，蓄热式的 按供热制度和炉型结构分类二段式、三段式逆流式、反向供热式 按有无下加热分类单面加热和双面加热的 按炉内料坯排数分类单排的、双排的、三排的 按出料方式分类端出料、侧出料 按烧嘴布置分类端供热、侧供热、顶供热 按加热金属种类分类如加热矩形或圆形断面的料坯或钢锭的、加热普碳钢或合金钢的2、 步进式加热炉 和推钢式炉相比，步进式炉的主要特点：运料灵活，步进式炉的周期可变，料坯之间的间隔可在上料时调整，必要时可将炉内料坯全部出空；加热时间段，可实现快速加热；可加热某些不便于推钢的料坯，如圆坯、管子、

37、薄板坯。异型坯、大直径的热扩钢管等；完全消除了翻炉和粘钢现象；可消除或在很大程度上减少黑印，料坯下表面也不会划伤；在无水冷的步进式炉上，单位热耗可减少，热效率可提高。缺点是步进机构比较复杂，设备投资大，不适用于加热太短的料坯。3、 环形加热炉和推钢式炉相比，环形炉具有下列优点：适用于加热不便于推钢的圆形料坯、短而粗的料坯、轮箍和异形工件；机械化程度高；料坯在炉内不与炉底作相对移动，氧化铁皮在炉内脱落少，因而减少了进一步氧化；与斜底炉相比，没有经常开炉门和因炉头位置低而吸入大量冷风的现象；在热工上，由于用隔墙把炉子分成若干段，侧烧嘴供热，同时又可控制炉底转动速度，因此易于准确和灵活的控制炉温制度

38、；在工艺上，可根据需要在炉内少摆料坯或甚至把炉子出空，因此对产量波动、钢种变化和轧机生产事故等具有较大的适应性和灵活性。缺点是：和斜底炉相比，机械设备复杂，一次投资大，较同产量的斜底炉投资约大一倍；虽然占地面积不大，但因一般轧钢车间都是长形的，所以给车间布置带来一定困难；炉底有效利用率底；环形炉一经建成，改建和扩建都比较困难。4、 分室式快速加热炉 主要特点是：由于表面燃烧、间接定向辐射和对流传热的作用，可使加热速度成倍的提高，在热工上可以实现快速加热；在工艺上允许快速加热；可以保证良好的加热质量；适应一些特殊料坯加热的要求。1.2 加热炉的节能和环保加热炉节能的目的是降低炉子的各种能源消耗包

39、括燃料消耗、电能消耗等以及其他有关的资源消耗。由于燃耗占炉子总耗能的大部分，目前节能工作主要集中在如何降低燃耗方面，这方面已成功应用并已取得明显效果的措施有：采用炉体绝热，降低散热损失；采用坯料预热和热送热装技术，充分利用坯料热量，从而缩短加热时间，减少供热量；预热空气和煤气，回收高温烟气余热；采用高效节能燃烧技术，如自身换热式烧嘴；采用合理的加热制度和热工制度，改善炉子操作，实现炉子的计算机最优化控制等。降低氮养化物的主要措施有：废气在循环方法；选择性催化还原法；分段燃烧法，即两段燃烧法；低氮氧化物烧嘴或超低氮氧化物烧嘴；高温空气燃烧技术；全养燃烧技术等。加热炉的节能与环保是相互关联的，采用

40、任何一项节能措施或环保技术时，都必须在保证金属的均匀加热和炉子的效率及产量的条件下，使炉子的运行成本最低或取得最大利润，因此必须进行详细的经济优化计算，并综合考虑能源、经济、技术、环境及生产对炉子的影响。1.3加热炉新概念绿色加热炉现代加热炉将是综合引入和充分利用专业技术和相关学科如传热、流动、燃烧、物理学、材料科学、能源技术、管理科学、经济学、信息与控制技术等最新科技成果，综合考虑能源、技术和环境四个因素在内的“节能-高效-低成本-环保型”加热炉系统。利用计算机建立“绿色加热炉”系统模型，包括燃烧模型、流动模型、氮氧化物生成模型、传热模型、钢坯脱碳与氧化模型、钢坯加热模型维修模型、生产管理模

41、型等对加热炉进行整体优化设计计算，从而设计出真正的节能、环保、高效和低成本的“绿色加热炉”系统。2方案论证2.1设计方案1设计题目：200t/h中厚板推钢式加热炉设计2炉子工作时间：一年炉子按照正常工作330天，检修30天3燃料的选择: 选用混合煤气混合煤气干成分表 （%） 成分种类COCOCHCH CHHON合计焦炉煤气7.03.026.01.02.055.40.65.0100高炉煤气27.410.00.9-3.3-58.41004生产产品的规格1） 种类：优质碳素钢（20钢）2） 尺寸：100mm2500mm17000mm3） 料坯入炉温度：t=04） 金属加热终了温度：t=1200 5）

42、 金属断面温差：5） 废气出炉温度：t=8006） 加热方式：采用三段式（预热、加热、均热）炉型，上下端侧结合加热7） 排烟方式：下排烟8） 换热器的选型：平滑直管金属换热器（带“一”字形纽带插入件）9） 进出料方式：端进端出10）炉顶结构：吊顶结构2.2方案论证2.2.1炉型的选择采用三段式加热炉较二段式加热炉的优点如下：（1） 具有均热段，料坯可获得较均匀加热。（2）加热段可以有更高温度，能提高炉子单位生产率。（3） 三段连续加热炉的实炉底在均热段内，在一定程度上与高温的加热段分开，因而由于熔渣所造成的炉底上涨现象没有二段式炉型那样严重。（4） 必要时三段炉型可按两段制度操作，而二段炉型则

43、不可以。（5） 三段式炉型均热段末端火压较低，可减少出料门吸风。在设计时应尽可能采用三段式炉型，在操作时看需要可采用二段制度。经综合考量，本设计采用三段式炉型。2.2.2装出料方式连续加热炉出料方式有端出料和侧出料两种方式。从生产工艺的观点出发，端出料较侧出料好，从炉子热工角度看，侧出料比端出料好。因本设计要求生产效率高，加热大型板坯，料坯断面尺寸较大且为双排料，所以采用端进端出方式。2.2.3供热方式 根据工艺要求及产品要求，能使料坯良好的经过加热，加热终了是断面温差很小。本设计中加热分配为：上加热占40%，下加热占60%；同时炉子长度上分配为：加热段占70%，均热段占30%。2.2.4烧嘴

44、的布置与选型 炉温较高，要求钢坯加热温度均匀性高，根据炉型结构，主要以顶部供热和侧供热为主，故采用平焰烧嘴和高速脉冲烧嘴。2.2.5换热器结构 选用平滑直管金属换热器，并带“一”字型纽带插入件，这样可以提高对流热系数，从而提高换热效率。其他许多设计方案在此不一一加以说明，将在热工计算中详细说明。3热工计算3.1原始技术数据1炉子生产率：P=200t/h。2加热金属规格：1）种类：优质碳素钢（20钢）；2）尺寸：100mm2500mm17000mm；3）料坯入炉温度：t=0；4）金属加热终了温度：1200；5）金属断面温差：20。3燃料：1）种类：混合煤气；2）焦炉煤气成分（干成分）：参见表31

45、；表31 混合煤气干成分（%） 成分种类COCOCHCHCHHNO合计焦炉煤气7.03.026.01.02.055.45.00.6100高炉煤气27.410.00.9-3.358.4-1003）出炉膛烟气温度：t=800；4）煤气不预热：=10；5）空气预热温度：t=350。3.2热工计算3.2.1燃料燃烧计算1混合煤气干、湿成分的换算： 计算结果如表32。表32 混合煤气湿成分（%） 成分种类COCOCHCH CHHNOHO合计焦炉煤气6.93.025.71.02.054.74.90.61.2100高炉煤气27.079.880.89-3.2657.70-1.21002计算混合煤气的低发热值1）计算焦炉煤气低发热值把表32中焦炉煤气的湿成分代入公式得：Q=126.156.9+107.2654.7+356.5125.7+634.731+908.822=18352kJ/标m2) 计算高炉煤气低发热值Q=126.1527.07+356.510.89+107.26+3.26=4082kJ/标m3）焦高比为3：7的混合煤气的低发热值Q=0.317518+0.73711=7853 kJ/标m3.按焦高比3：7，计算混合煤气湿成分见表3-3表3-3混合煤气成分（%） 成分种类COCOCHCHCHHONHO混合煤气21.027.