混合气体连续加热炉的设计(推钢式)设计毕业论文(编辑修改稿)

混合气体连续加热炉的设计(推钢式)设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

燃烧用的空气由槽的下部供入，工件埋在煤炭里加热。 这种炉子的热效率很低，加热质量也不好，而且只能加热小型工件，以后发展为用耐火砖砌成的半封闭或全封闭炉膛的室式炉，可以用煤，煤气或油作为燃料，也可用电作为热源，工件放在炉膛里加热。 为便于加热大型工件，又出现了适于加热钢锭和大钢坯的台车式炉， 为了加热长形杆件还出现了井式炉。 20 世纪 20 年代后又出现了能够提高炉子生产率和改善劳动条件的各种机械化、自动化炉型。 工业炉的燃料也随着燃料资源的开发和燃料转换技术的进步，而由采用块煤、焦炭、煤粉等固体燃料逐步改用发生炉煤气、城市煤气、天然气、柴油、燃料油等气体和液体燃料，并且研制出了与所用燃料相适应的各种燃烧装置。 工业炉的节能 工业炉是耗能大户，其能耗占全国总能耗的 1/4 ，占工业总能耗的 60%。 工业炉中燃料炉能耗占工业炉总能耗的 92%，其中固体燃料约占 70% ，液体燃料约占20% ，气体燃料 约占 10% ．电炉按台数计算占 45% ，而能耗仅占工业炉总能耗的8%左右。 由此可见，燃料炉在我国工业炉中起了举足轻重的作用。 它必须满足高产、优质、低耗及少污染的生产目标。 能源是人类生存、经济发展和社会进步的重要物质基础。 我国的能源状况：优质燃料少当今世界，使用的一次能源主要是化石能源（煤炭、石油和天然气），我国所占比例在 90%以上。 解决能源短缺靠两手，一手是开源，一手是节流。 根据我国的能源形势，工业炉节能将势在必行。 工业炉节能的途径，工业炉节能可从以下几方面着手进行： 改善燃料燃烧状况，完善燃烧装 置。 燃烧装置是燃料炉的“心脏”，它工作的好坏直接影响工业炉的燃料消耗，所以，在工业炉上要求燃烧装置具有高效、节能性能。 从 80年代至今，我国成功地自行开发、研制了多种适合国情的燃烧装置，如平焰烧嘴、高速烧嘴、自身预热烧嘴、低氧化氮烧嘴和蓄热式烧嘴等。 这些燃烧沈阳化工学院学士学位论文 一、文献综述 4 装置既能达到高效节能，又能实现低污染，并能适应多种工艺要求，保证炉内温度均匀，满足加热温度曲线，控制炉内气氛，从而保证产品质量等。 自身预热烧嘴：是一种把燃烧器、换热器、排烟装置合为一体的燃烧装置，它不但供给炉子热量，而且利用了烟气余热，从而达到节能的目的。 在本次设计的过程中，经过分析、研究我才采用了自身预热烧嘴来完成燃料的燃烧过程。 工业炉在完成工艺任务时，产生大量余热，如不及时回收利用，马上“烟消热散”，不可再利用。 燃料炉中烟气带走的热量占总供热量 30%— 70% ,充分回收余热，节约燃料，是炉子节能的重要途径。 采用高效余热回收技术及装置是工业炉节能的一项基本途径。 在以往的一些实验中，一般助燃空气温度每提高 100℃，可节约燃 5%。 所以一般在工业炉的使用过程中，经常利用换热器或蓄热室来利用烟气产生的余热，预热空气和煤气，在本次设计的过程中，我就利用了换热 器来预热煤气和空气，从而节约了一定的燃料。 采用新型炉用材料，优化炉衬结构是工业炉节能的一项新的技术，例如在许多大型的工业炉中采用了浇筑结构，并配备了一些轻质保温材料，经过多年的实验，证明了该结构的节能效果。 提高热工检测与控制水平对燃料炉而言，是一条比较重要的节能途径。 各种热工参数的检测与控制的好坏直接关系到燃料的利用情况。 热工参数的检测与控制的使用，可以改善燃烧，降低能耗，保证工艺要求，提高产品质量和产量。 所以现在的大多数工业炉窑都采用了，较先进的热工检测与控制水平，在本次的设计中，也要结合设计 的工业炉采用机械化和自动化的先进技术。 以便节约能源。 天然气和高炉煤气的综合应用 在各种燃料中，气体燃料的的燃烧过程最容易控制，也最容易实现自动调节。 按照需要可用配合的办法得到任何发热量的煤气。 可在炉外完成空气、煤气的混合，借以强化燃烧； 理论上煤气预热温度不受限制，气体燃料可以进行高温预热，因此可以用低热值燃料来获得较高的燃烧温度，并有利于节约燃料，降低燃耗。 在冶金企业的生产过程中，经常要产生大量的废气，如高炉煤气、焦炉煤气、发沈阳化工学院学士学位论文 一、文献综述 5 生炉煤气等。 我们可以经这些废气重新加以利用，在冶金联合企业中，采 用煤气作为冶金炉燃料，单独使用高炉煤气或焦炉煤气未尝不可，但应考虑到在单独使用高炉煤气，获得的燃烧速度比较慢，燃料的消耗量大，炉膛的温度较低，大量地单独使用高炉煤气或焦炉煤气不利于整个企业的燃料平衡。 由于以上特点，将高炉煤气或焦炉煤气于天然气使用，混合气体燃料在冶金企业中一直占有很重要的地位，综合以上特点，综合考虑采用混合气体作为燃料是比较合理的。 故在本次的设计中就采用了混合煤气作为工业炉的燃料。 高效节能工业炉窑研究 我国现有的工业炉窑存在能耗大、对环境污染严重等问题 ,急需改造。 而节能和环保问 题在我国经济发展中又具有特别重大的意义。 发展生产理应节能降耗、减少污染 ,否则 ,随着生产的成倍增长 ,烟尘废气的排放量也将成倍增长 ,导致环境严重恶化。 炉窑优化对提高产品品质、节能及对运输紧张的缓解。 燃烧优化对环保改善和降低水、电、劳力、设备消耗等都具有深远的意义。 工业炉窑的种类极多 ,即使同类型的炉子也有大小、形状、工艺等差异。 以退火用的加热炉为例 ,随工件形状、生产方式 (连续的或间歇的 ) 、能源的种类等的不同 , 都影响炉窑的结构。 为了寻找较为普遍地解决问题的方法 ,我们着重对一些共有技术进行研究 ,并对几类常见的炉子 实行系列改造。 燃烧问题的研究 燃烧的难点在于煤 ,煤的燃烧存在着燃烧不完全、浪费大、对环境污染严重等很多问题 ,因此 ,我们以煤为主要对象 ,进行系列研究 :(1) 烟煤的“组合燃烧” :它是利用烟煤中存在着挥发物 ,在燃烧中又能自行生成焦炭的特点。 在一定的技术条件下 ,在烟煤中加入适量的水 ,并经混合和捆料后 ,加入炉中 ,能完全燃烧 ,而达到节能和消烟除尘的目的。 (2) 多种固体燃料的“组合燃烧”单纯的烟煤“组合燃烧” ,要依靠工艺规程来实现多种固体燃料的组合燃烧 :如碎焦和烟煤 ,无烟煤和烟煤的组合燃烧 ,可以降低工艺 要求 ,从而获得更广泛的应用。 (3) 流体燃料和固体燃料的组合燃烧流体燃料和固体燃料组合燃烧 ,是通过流体燃料和煤的组合燃烧装置实现的 ,其中流体燃料是指油、燃气和煤粉。 在生产中可以根据实际情况加以选择。 沈阳化工学院学士学位论文 一、文献综述 6 炉型设计的研究 以退火用加热炉作为典型进行了研究。 其作用是将工件加热进行热处理 ,由于各个工厂的产品不同 ,装炉处理的零件也是形形色色 ,有薄壳形的 ,也有厚块形的 ,有大的 ,有小的等等 , 所以对这种炉子加热室的设计 ,在形状、大小和结构上的变化都很大 ,而这些因素对于保证炉子装载是否合理 ,加热效率的高低影响很大。 炉体结构的研究 “炉体”是指炉窑空腔以外的实体部分 , 如炉墙、拱顶、炉底等。 这些部分 ,过去都是耐火砖和红砖结构 , 这种结构隔热性能差 ,热容量大。 为了提高热效率应该采用新型的耐火、保温材料。 由于工业窑炉工作的特点 ,炉体结构不仅要有好的保温性能 ,还要具备良好的强度、耐磨、耐火度等物理性能。 要获得这些良好的综合性能 , 我们设计了炉体复合结构。 根据炉体各部位的性能要求选择、组合并使用好各种材料。 实践证明 , 这些复合结构不但保温隔热 ,而且成本低 ,在 1300℃ 以下应用可靠。 炉子的余热利用和加热工艺问题 炉中燃烧产 物和烟气在加热工件后 , 仍具有相当高的温度 ,由它带走的热量叫做余热。 余热的利用主要有 3 种途径 : (1) 加热新鲜空气 ,使参与燃烧的空气提高温度。 (2) 预热工件 ,以减少加热时的热量消耗。 (3)加热其他物质 ,如热水。 三者可以根据具体情况选用。 炉 窑的加热工艺对节能和加热程度有很大影响。 通过研究 ,金属的加热和冷却过程对它的组织变化有 很大影响。 以渗碳体石墨化为例 , 在同样的高温下 , 当升温时 ,石墨在奥氏体中处于溶解状态。 此时加热时间若很长 ,对退火效果并不好。 而当降温时 , 石墨处于从奥氏体中 析出状态 , 此时若缓慢降温 , 退火效果明显。 所以 ,石墨化退火要很好地把握住降温工艺。 炉子的余热利用和加热工艺问题 炉中燃烧产物和烟气在加热工件后 , 仍具有相当高的温度 ,由它带走的热量叫做余热。 余热的利用主要有 3 种途径 : (1) 加热新鲜空气 ,使参与燃烧的空气提高温度。 (2) 预热工件 ,以减少加热时的热量消耗。 (3)加热其他物质 ,如热水。 三 者可以根据具体情况选用。 炉窑的加热工艺对节能和加热程度有很大影响。 通过研究 ,金属的加热和冷却过程对它的组织变化有很大影响。 以渗碳体石墨化为例 , 在同样的高温下 , 沈阳化工学院学士学位论文 一、文献综述 7 当升温时 ,石墨在奥氏体中处于溶解状态。 此时加热时间若很长 ,对退火效果并不好。 而当降温时 , 石墨处于从奥氏体中析出状态 , 此时若缓慢降温 , 退火效果明显。 所以 ,石墨化退火要很好地把握住降温工艺。 结束语 我国能源的紧张与短缺已成定局 , 严重影响了经济的发展。 节能是中国能源战略和政策的核心 , 解决能源和资源问题 ,最根本的还是要靠科技进步。 工业 炉的节能 , 应当抓技术创新 ,寻找、探索新的节能机理和途径 , 走出传统节能方法的老路 , 走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少的可持续发展道路。 由于当今工业炉热效率比较低，效率的提升空间还很广阔，所以应用先进的科学技术设计出节能环保的工业炉对于工业的发展具有十分重要的意义。 沈阳化工学院学士学位论文 二、 设计计算书 8 混合气体燃料加热炉的设计 二、设计计算书 燃料燃烧计算 燃烧反应计算根据物质平衡和热量平衡的原理，确定燃烧反应的各参数。 包括计算单位燃料进行完全燃烧的空气量，燃烧产物烟气生成量 、燃烧产物成分、及其密度，燃料理论燃烧温度，燃料低位发热量。 混合煤气配比及其成分计算 （ 1） 天然气、高炉煤气干湿成分 表 21 天然气、高炉煤气湿成分 成分 种 类 CO 2CO CH4 C2H4 C3H8 H2 N2 H2O 合计 天然气 100 高炉煤气 100 （ 2） 计算焦炉煤气和高炉煤气低发热量 把表 21 中的天然气和高炉煤气的湿成分分别代入式子 3242 /, mKJSHCHHCOQ 标湿湿湿湿低   天然气低发热值 83424 0 3 6 5 HCCHQ 天低 =  =34788 3/ mKJ 标 高炉 煤气低发热值 沈阳化工学院学士学位论文 二、 设计计算书 9 低Q =4396 3/ mKJ 标 （ 3） 根据燃料的发热值计算两种混合气体配比系数 设焦炉煤气在混合气体中的配比系数为 X，由混合气体 120xx混低Q 3/ mKJ 标 ，天然气 34960天低Q 3/ mKJ 标 ，高炉煤气 4733高低Q 3/ mKJ 标 439634788 34788120xx  高低天低天低混低 X= （ 4） 由配比系数 X= 和表 21 数值计算可得混合煤气成分 %%%  ）（）（ 高天混 COXCOXCO %%9 . 8 %0 . 3  ）（混CO %%%  ）（混CH %% 混HC %%%  ）（混HC %%  ）（混H %%%  ）（混N % 混OH 列于表 22 表 22 混合煤气成分表 （ %） CO CO2 CH4 C2H4 C3H8 H2 N2 H2O 合计 混合煤气 100 混合煤气低发热值 混低Q =11646 3/ mKJ 标 沈阳化工学院。