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1、二步進式加熱爐設計計算2.1熱工計算原始數(shù)據(jù)(1)爐子生產(chǎn)率:p=245t/h(2)被加熱金屬:1)種類:優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(20#鋼)2)尺寸:250×2200×3600(mm)(板坯)3)金屬開始加熱(入爐)溫度:t始=20℃4)金屬加熱終了(出爐)表面溫度:t終=1200℃5)金屬加熱終了(出爐)斷面溫差:t≤15℃(3)燃料1)種類:焦爐煤氣2)焦爐煤氣低發(fā)熱值:Q低溫=17000kJ/標m33)煤氣不預熱:t煤氣=20℃表1-1焦爐煤氣干成分(%)成分焦爐煤氣3.10.42.9957.92
2、5.41.3(4)出爐膛煙氣溫度:t廢膛=800℃(5)空氣預熱溫度(燒嘴前):t空=350℃2.2熱工計算2.2.1焦爐煤氣干濕成分換算查燃料燃燒附表5,由上式得共100頁第58頁代入表2—1中,得表2-1焦爐煤氣濕成分(%)成分CO2O2C2H4COH2CH4N2H2O合計焦爐煤氣3.02900.30902.83368.793956.574124.81841.27022.28991002.2.2計算焦爐煤氣低發(fā)熱值==17094.6830KJ/m3誤差計算值與設計值相差很小,可忽略不計。共1
3、00頁第58頁2.2.3計算理論空氣需要量L0把表2-1中焦爐煤氣濕成分代入=2.2.4計算實際空氣需要量Ln查《燃料及燃燒》,取n=1.1代入標m3/標m3實際濕空氣消耗量==6.0999標m3/標m32.2.5計算燃燒產(chǎn)物成分及生成量標m3/標m3=0.4231標m3/標m3標m3/標m3共100頁第58頁=1.2526標m3/標m3標m3/標m3=3.7507標m3/標m3標m3/標m3=0.0897標m3/標m3燃燒產(chǎn)物生成總量標m3/標m3燃燒產(chǎn)物成分共100頁第58頁將燃燒產(chǎn)物生成量
4、及成分列于下表表2-2焦爐煤氣燃燒產(chǎn)物生成量(標m3/標m3)及成分(%)成分名稱合計生成量(標m3)0.42311.25263.75070.08975.5161體積含量(%)7.670322.708167.99551.62611002.2.6計算煤氣燃燒產(chǎn)物重度按燃燒產(chǎn)物質(zhì)量計算把表2-2中燃燒產(chǎn)物體積百分含量代入Kg/m3=1.2063Kg/m32.2.7計算燃料理論燃燒溫度由t空=350℃,查《燃料與燃燒》表得C空=1.30kJ/標m3,由《燃料與燃燒》P38,得燃燒室(或爐膛)內(nèi)的氣體平
5、衡壓力接近1個大氣壓(大多數(shù)工業(yè)爐如此),那么式中各組分的分壓將在數(shù)值上與各組分的成分相等)即.共100頁第58頁.所以,由《燃料與燃燒》附表8,附表9,得,所以所以誤差在誤差范圍內(nèi),故不必再假設。因此,可滿足步進式加熱爐加熱工藝要求2.3爐膛熱交換計算2.3.1預確定爐膛主要尺寸①爐膛寬度式中——料坯長度mm;a——料坯之間和料坯端頭與爐墻內(nèi)表面的距離,一般取~300mm;共100頁第58頁n——爐內(nèi)物料擺放排數(shù),這里取雙排;對于砌磚爐體結(jié)構(gòu),為砌筑施工方便,爐體寬度應為耐火磚寬度(0.116
6、m)的整數(shù)倍,經(jīng)計算,為滿足耐火磚的寬度整數(shù)倍的要求,所以取②爐膛高度:由經(jīng)驗考慮,參照《鋼鐵廠工業(yè)爐設計參考資料》,對燃氣中型加熱爐,取爐膛高度分別為,,。③爐膛長度:設加熱段長度為L加,預熱段長度為L預,均熱段長度為L均;④爐頂結(jié)構(gòu):內(nèi)寬B>4m,用平頂;⑤出料方式:端出料;2.3.2計算爐膛相關(guān)尺寸①各段爐底面積F加底=BL加=6.96L加m2F預底=BL預=6.96L預m2F=BL均=6.96L均m2②各段爐墻(側(cè)墻)和爐頂(平頂)內(nèi)表面積F加表=2H加上L加+BL加==11.52L加m
7、2③各段包圍爐氣內(nèi)表面積F加圍=8.12L加+11.72L加=19.84L加m2F預圍=8.12L預+10.12L預=18.24L預m28.12+10.52=18.64m2④各段充滿爐氣的空腔體積V加=8.121.8L加=14.616L加m3共100頁第58頁V預=m32.3.3計算各段平均有效射線行程查《鋼鐵廠工業(yè)爐設計參考資料》,各種形狀的氣層中,沿不同方向的射線行程的長度并不都相等,計算輻射時要采用平均射線行程Lm式中:—氣體輻射有效系數(shù),一般與氣體黑度,幾何形狀有關(guān),取=0.85~0.9
8、F—圍繞氣體的容積表面積m2V—氣體所充滿的容積m3mmm2.3.4計算爐氣中二氧化碳和水汽分壓由燃料燃燒計算,見表2-2,得PCO2=6.145/100=0.076703大氣壓PH2O=19.132/100=0.227081大氣壓2.3.5計算各段爐氣溫度由《工業(yè)爐設計手冊》知,爐溫與鋼材表面溫度之差為溫度位差,對于一般加熱爐,一般不超過50~100℃,①這里取均熱段爐氣溫度比加熱終了時金屬表面溫度高50℃,即共100頁第58頁②查《火焰爐》,取加熱段爐氣溫度℃③預熱段爐氣溫度變化規(guī)律近似為線