段推钢式连续加热炉说明书

1、东北大学毕业设计（论文） 第三章 燃烧计算3.1 设计计算基本技术数据以碳素钢标准坯尺寸，20冷装，天然气不预热为标准计算3.1.1 加热金属料坯种类：普碳钢（20#钢）尺寸规格： 90×90×2400mm金属开始加热（入炉时）平均温度：20金属加热终了（出炉时）表面温度：1250金属加热终了（出炉时）横断面温差：353.1.2 炉子生产率：P=22t/h3.1.3 燃料燃料种类：天然气；成分（干）：表3.1 天然气干成分（）成分COCO2H2CH4C2H6N2O2合计%0.010.310.0997.160.481.95100天然气预热温度：t燃=20 。3.1.4出炉膛烟

2、气温度：t烟气=6503.1.5助燃空气预热温度（烧嘴前）：t空=3003.2 燃料燃烧计算3.2.1 天然气的干、湿成分换算根据热发生炉煤气温度t混=400时，查表得g水干=35g/Nm3(干气体)，干湿煤气的转换系数为：K=100100+0.124g干=100100+0.124×35=0.9584把k=0.9584，代入 M湿= k×M干 ，结果见下表：表3.2 天然气湿成分（）成分COCO2H2CH4C2H6N2H2OO2合计%0.010.2970.08693.1190.4601.8694.1591003.2.2 计算天然气湿成分计算天然气低位发热值Q 低 =126.

3、15CO湿+107.26H2湿+356.51CH4湿+233.45H2S湿+634.73C2H6湿 =126.15×0.01+107.26×0.086+356.51×93.119+634.73×0.460 =33500.3KJ/Nm33.2.3 理论空气需要量L0：L 0=0.5CO湿+0.5H2湿+2CH4湿+1.5H2S湿+3.5C2H6湿-O2湿21· =0.5×0.086+0.5×0.01+2×93.119+1.5×0+3.5×0.460-021· =8.95Nm3/Nm33.

4、2.4 实际空气需要量Ln：取n=1.05 ，有：Ln= nL 0= 1.05× 8.95=9.40Nm3/Nm3Ln湿 = （10.00124×35）×9.40= 9.81Nm3/Nm33.2.5 计算燃烧产物生成量及成分VCO2'=0.01(CO湿+CO2湿+CH4湿+2C2H6湿) =0 .01×（0.010.297+93.119+2×0.460） = 0.943Nm3/Nm3VO2' =0.21n-1L 0 =0.21×1.05-1×8.95 =0.094Nm3/Nm3VN2' = (N2+7

5、9Ln) ×0.01 =1.86979×9.81×0.01 =7.768Nm3/Nm3 VH2O'=(H2湿+2CH4湿+H2S湿+3C2H6湿+0.124gH2干.Ln) ×0.01 =0.086+2×93.119+4.159+3×0.460+0.124×35×9.81×0.01 =2.344Nm3/Nm3V n= 0.9430.0947.7682.344=11.15Nm3/Nm3。表3.3 天然气燃烧产物生成量（Nm3/Nm3）及成分（） 成分合计生成量 Nm30.9437.7680.0942

6、.34411.15体积含量 8.4769.670.8421.021003.2.6 计算天然气燃烧产物密度烟 = =3.2.7 计算燃料理论燃烧温度由 t 空= 350 ，查表得： c空=1.296 kJ/（Nm3.）。设 t 产= 18002100, 查表得：c产 = 1.672 kJ/（Nm3.）设 Q分 = 0 ，t理 = = =。因此，可以满足连续加热炉加热工艺要求。3.2.8 计算结果1. 实际空气需要量：Ln=9.81Nm3/Nm3。2. 燃烧产物生成量：Vn= 11.15Nm3/Nm3。3. 燃烧产物重度：烟=1.22 kg/Nm3。东北大学毕业设计（论文） 第六章 炉膛热平衡与燃

7、料消耗量计算第四章 金属的加热计算金属加热是连续加热炉全部热工计算的核心，其主要目的是确定金属在炉内的加热时间。4.1 炉膛热交换计算计算目的是确定炉气经过炉壁对金属的导来辐射系数 CgKM kJ/(m2.h.K4)。4.1.1 预确定炉膛主要尺寸1）炉膛宽度本加热炉中，料坯厚度=90mm，料坯长度L=2.4m，一般当料坯厚度<100mm时，采用两段连续加热炉。故本设计采用两段连续加热炉。一般当料坯厚度>60mm时，料坯长度L>1000mm时，适宜采取双面加热。故本设计中，料坯采用双面加热。查表3-16，对于中型加热炉，取H=550kg/(m2.h)；取推钢比E=200，代入

8、公式n=PH.L.2S.E式中：n炉内料坯摆放排数； P炉子设计生产率，kg/h； H有效炉底强度，kg/(m2.h)； L料坯长度，m； 2S料坯厚度，m； E推钢比；故： n=22000550×2.4×0.09×200=0.926取n=1。取a0.25m，将n=1代入公式B =nl+(n+1)a,得炉膛内宽：B =1×2.4+1+1×0.25=2.9m对于砌砖炉体结构，为砌筑施工方便，炉体宽度应为耐火砖厚度（0.116m）的整数倍。经过计算2.9÷0.116=25，满足耐火砖为整数倍的要求。所以，取B =2.9m=2900mm。2

9、）炉膛各段高度查表2-2，对燃气中型加热炉，取H加上 = 1600mm，H预上900mm 。3）炉膛各段长度：设加热段长度为 L加(L加双+L床），预热段长度为L预。4）炉顶结构：因为加热拟采用端供热，炉膛内宽<4m，为降低投资确定为600砖砌拱顶。5）出料方式：侧出料4.1.2 计算各段（600拱顶）平均有效射线行程1）计算各段充满炉气的炉膛体积，根据公式得：V加=H加上B-0.0434B2L加=1.6×2.9-0.0434×2.92L加=4.28L加m3V预=H预上B-0.0434B2L预=0.9×2.9-0.0434×2.92L加=2.25L

10、预m32）计算各段包围炉气的炉壁内表面积，根据公式：FK加=2H加上+1.78BL加=2×1.6+1.78×2.9L加=8.36L加m2F预底=2H预上+1.78BL预=2×0.9+1.78×2.9L预=6.96L预m2把上述结果分别代入公式S=4VF m,并取气体辐射有效系数为=0.9，得：S 加= 0.9×4V加FK加= 0.9×4×4.28L加8.36L加= 1.84mS 预= 0.9×4V预FK预= 0.9×4×2.25L预6.96L预= 1.16m4.1.4 计算炉气中CO2和H2O（

11、汽）分压由燃料燃烧计算（见表3.3）得P CO2=8.47/100 = 0.0847大气压P H2O=21.02/100 = 0.2102大气压4.1.5予确定各段炉气温度1）加热段炉气温度设加热段炉气温度比金属加热终了时其表面温度高56，即：t g加= t表终 + 90= 1250+56=13012）设预热段炉气温度与炉长成近似线性关系，则：tg预 =t g加+t废膛2= 1301+650 2=9784.1.6 计算各段炉气黑度按照公式 g=CO2 +H2O；CO2=0.71×(P CO2×S)1/3×(Tg/100)-0.5；H2O=7.1×P H2

12、O0.8.S0.6×(Tg/100)-1；得：g加=0.71×0.0847×1.8413×1310+273100-0.5+7.1×0.21020.8×1.840.6×1310+273100-1 =0.71×0.54×0.251+7.1×0.287×1.442×0.063 =0.281g预=0.71×0.0847×1.1613×980+273100-0.5+7.1×0.21020.8×1.160.6×980+27310

13、0-1 =0.71×0.46×0.283+7.1×0.287×1.093×0.080 =0.2714.1.7 计算各段炉墙和炉顶对金属的角度系数 对于600拱顶，按公式KM预=FM预FK预=nLM2H预上+0.78B KM加=FM加FK加=nLM2H加上+0.78B得：KM预=FM预FK预=nLM2H预上+0.78B=1×2.42×0.9+0.78×2.9=0.591KM加=FM加FK加=nLM2H加上+0.78B=1×2.42×1.6+0.78×2.9=0.4394.1.8 计算各段

14、导来辐射系数取 M = 0.8 （炉料黑度），根据公式CgKM=20.43gM1+KM1-gg+KM1-gM+g1-M KJ/(m2.h.K4) 式中：g炉气黑度； M炉料黑度； KM炉壁对炉料的辐射角系数。故：CgKM预=20.43gM1+KM1-gg+KM1-gM+g1-M =20.43×0.271×0.8×1+0.591×1-0.2710.271+0.591×1-0.271×0.8+0.271×1-0.8 =9.92KJ/(m2.h.K4)CgKM加=20.43gM1+KM1-gg+KM1-gM+g1-M =20.43

15、×0.281×0.8×1+0.439×1-0.2810.281+0.439×1-0.281×0.8+0.281×1-0.8 =10.96KJ/(m2.h.K4)加预界面处： CgKM加预=10.96+9.922=10.44KJ/(m2.h.K4)4.2 金属加热计算+金属加热计算是连续加热炉全部热工计算的核心。推钢式二段连续加热炉内金属加热计算，按照加热段实底段、加热段分别进行计算。金属在加热段实底段上的加热时间，根据实底段的长度来确定。根据实际资料，大多数连续加热炉实底段的长度变化范围在2.55m之间。金属在加热段和预热段

16、的加热时间（双面加热），根据金属在每段内的热焓增量(i)及传向金属的平均热流(q均)，按照公式=sik1q均 h来确定，式中q均某时间或某区域通过金属表面的平均热流密度；KJ/m2.h。欲求得技术在隔断的热焓增量与平均热流，须先确定每段始端和末端的炉气温度及金属温度。首先将这二段连续式加热炉用四个界面分成三个区段，即：金属入炉处（炉尾）为0界面；预热段终了、加热段开始处为1界面；加热段双面加热终了向实底床（单面加热）过度处为2界面；加热段终了金属出炉处（侧出料炉门中心处或端出料下滑坡与炉内滑道交点处）为3界面。则：01为预热段，12为加热段双面加热部分，23为加热段实底床（单面加热）部分。计算

17、顺序为界面3、2、1、0。4.2.1 计算3界面处金属加热有关参数金属表面温度 t表终 = 1250；金属断面温差设为 t 终= 35；1）、计算金属断面平均温度因为该处为单面加热，所以金属断面平均温度指的是上、下表面之间的平均值。可以按照双面对称加热近似计算，按照公式得：t3均=t表终0.7t终=1250-0.7×35=1226 2）、计算金属上表面热流 按照公式q表 3=23.t终2s式中3=29.5×3.6=106kJ/(m2.h.)； t终=35； 2S=0.09m；所以：q表 3=2×106×350.09=82600KJ/(m2.h)3)计算加

18、热段炉气温度由公式tg=100×4q表CgKM+(T表100)4 -273 可得：tg3=100×4q表3CgKM加+T表终1004 -273 =100×48260010.96+1250+2731004 -273 =1301由于计算结果与假设加热段炉气温度1301相等，所以不必重新假定与计算，故取tg3=1301。4.2.2 计算2界面处金属加热有关参数此时设炉气温度tg2 =tg3= 1301；1） 、计算2界面处金属表面温度2） 式中：t表2和tg2已知，求傅里叶准数按经验L=4.0m，则床=L床.2S.L.nP=4.0×0.09×2.4&

19、#215;7360×122000=0.31h 计算， 根据公式=L.2S.L.nP得给热系数：=q表3tg2-t表终=826001301-1250=1620kJ/(m2.h.) 查表3-11得：=0.35所以：2）、计算金属表面热流q表2 = =216966kJ/(m2.h)3）、计算金属断面温差设，查表得：=105kJ/m2.h.t2= =216966×0.0452×105=464）、计算金属中心温度和平均温度： 注：计算结果与假设相差很小，所以不必重新设定和计算，故取。5）、金属在加热段和预热段的热焓增量：根据，查表算得：cp=0.6908kJ/(kg.)i2

20、 = t均2× cp=1123×0.6908=776kJ/kg4.2.3 计算1界面处金属加热有关参数1）、计算炉膛热量利用系数：预热助燃空气和天然气，查表得，当t空=300时，C空=1.296 kJ/(Nm3.)当T废膛=650时，天然气燃烧后的燃烧产物比热容C废膛=1.463kJ/(Nm3.)Q 低 =33500.3KJ/Nm3 ；实际空气需要量：Ln=9.81Nm3/Nm3；燃烧产物生成量：Vn= 11.15Nm3/Nm3。燃烧产物重度：烟=1.22kg/Nm3则： 0.712）、计算加热段热量利用系数计算公式为：其中，加热段流入预热段的废气温度，查表1-5得，当时，

21、Cg2=1.588 kJ/(Nm3.)；则：=0.393）、计算金属在预热段的热焓增量公式为：加热段向预热段辐射的热量：Q辐=q辐F取q辐=400000KJ/(m2.h)，FBH预上2S=2.9×0.90.09=2.349m2 Q辐=400000×2.349=939600 kJ/h 式中：为金属在炉膛中的总热焓增量：i预=419kJ/kg4）、 计算金属平均温度设t 1均690查表得cp = 0.6072kJ/(kg.)，则：注：计算值与设定值几乎相等，因此不必重新设定和计算1）、计算金属表面热流利用公式：式中：加热段和预热段平均导来辐射系数： 加热段炉气温度：tg1tg2

22、tg31301加热段始端金属平均温度：，透热深度S=0.045，则 对上式采用顺序渐近法求解：首先令，得则： 带回上式重新计算 不断重复以上步骤，得到如下结果：，需重新计算 代入的 所以无需重新带入，取。2）、计算金属断面温差查表得：=104kJ/m2.h. t1= =1113） 、计算金属表面温度t表1： 4）、计算金属中心温度t中1 = t表1 、检验金属热焓值t1均690，c p= 0.6072kJ/(kg.)所以，i预 =690×0.6072 = 419 kJ/kg。4.2.4 计算0界面处金属加热有关参数已知t废膛=650，金属表面温度 t表0 =

23、t中0 =t始 =20；计算金属表面热流 q表0 =230000kJ/(m2.h)4.2.5 计算各段平均热流预热段平均热流kJ/(m2.h)双面加热段平均热流352942kJ/(m2.h)4.2.6 计算各段金属加热时间热流随区域变化，求得平均热流即可利用公式：计算出各段加热时间：预热段金属加热时间 加热段（双面加热段）金属加热时间金属在加热段的热焓增量： i加= i加-i 预=837-419= 418kJ/kg 加热段实底床上金属加热时间前面已经计算过炉内金属总加热时间=0.42+0.41+0.31=1.14h单位加热时间C=h/cm=7.6min/cm符合有关手册上连续式加热炉单位加热时

24、间的要求。4.3 炉子主要尺寸确定4.3.1 炉子长度计算 有效炉长 b：料坯宽度，mm g：料坯单重，kg/块预热段长度加热段双面加热部分长度=5311mm加热段单面加热部分（实底床）长度=4016mm 炉子总长注：若炉体采用砌砖结构，为了施工方便，上述尺寸必须满足砖尺寸的倍数关系。为此可作出适当调整。4.3.2炉门数量及尺寸 进料炉门炉门宽度B进：对连续式加热炉通常采取端进料方式。所以其宽度等于炉膛内宽度B，即等于2900mm；炉门高度H进:取2-3倍的料坯厚度，本设计，进料炉门高度H进取2.5倍料坯厚度为225mm 出料炉门本设计为侧出料，炉门宽度B出定为464mm(摆放3块料坯)；炉门

25、高度H出通常为3-4倍的料坯厚度。本设计去300mm。出料炉门数量：2个（两侧各一个）。操作炉门本题设计4个操作炉门，两侧各两个，具体尺寸464（宽）×450高。人孔人孔下沿为车间地平面以上100-150mm，其结构一般为180°拱顶，尺寸为580（宽）×（800-1000）（高）mm。4.3.3炉体结构尺寸简图图4.1 炉体结构尺寸简图4.3.4炉子结构和操作参数 有效炉底面积F效=L效.B=14.767×2.9=42.82m2钢压炉底面积F钢=L效.LM=14.767×2.4=35.44 m2炉底利用系数有效炉底强度kg/(m2.h)钢压炉

26、底强度kg/(m2.h)炉子热平衡是分析和评价炉子的热工工作和炉子设计时的热工指标先进与否的重要依据之一。通过炉子热平衡可以算出炉子燃料消耗量、燃料有效利用率以及热量消耗的分配情况。基准温度为车间内环境平均温度，设t环 = 10。6.1 炉膛热收入 Q入6.1.1 炉料燃烧化学热 Q烧设炉膛燃料消耗量为B（Nm3/h），则Q烧 = BQ低=33500B kJ/h6.1.2 预热空气进入炉膛物理热 Q空查表，t空 =300时，c空 = 1.296kJ/(Nm3.)t环 = 10时，c环 = 1.296kJ/(Nm3.)Q空 = BLn(c空t空 c环t环) = 9.81×B（1.296

27、×3001.296×10） = 3687B kJ/h6.1.3 金属氧化放热 Q放Q放 = 5588×P×a = 5588×22000×0.015 =1.84×106 kJ/ha铁在炉中的氧化烧损率，kg/kg，取0.015；55881千克铁氧化放热量，kJ/kg；P生产率，kg/h。 所以，Q入 = Q烧 + Q空 + + Q放 = 33500B + 3687B + 1.84×106 = 37187B + 1.84×106 kJ/h6.2 炉膛热支出 Q出6.2.1 加热金属带出的物理热 Q产查表，t产

28、 = 1226时，c产 = 0.6824kJ/(kg.)；t料 = 20时，c料 = 0.4773kJ/(kg.)；所以，Q产=P(c产t产-c料t料)=22000×(0.6824×1226-0.477×20)=18.196×106 kJ/h6.2.2 出炉膛废气带出的物理热损失 Q废膛 = B×11.15×(1.463×6501.379×10) = 10449B kJ/h6.2.3 炉底水管冷却水带出的物理热损失 Q水设纵水管和支撑水管冷却水温度均为：入口温度t水入40出口温度t水出60管壁温度t平均（40+60

29、）/250100Q水纵k纵F纵t纵C纵CgKM均10.44kJ/(m2.h.K4)Tg均（1301+650）/2+2731248KT壁100+273373Kk纵=kJ/(m2.h.)t纵纵水管全部是双水管：F纵2×0.121××3.14×(5.44+4.4232)3.75m2所以：Q水纵287×3.75×8880.955×106 kJ/hQ水支k支F支t支C支CgKM加10.96kJ/(m2.h.K4)Tg1301+2731574KT壁373Kk支=558.4kJ/(m2.h.)支水管总面积：F支0.127×3.1

30、4×2.9+0.121×3.14×1.75）×3=5.46m2=1251所以：Q水支558.4×5.46×12513.814×106 kJ/hQ水Q水纵+Q水支0.955×106+3.814×106 =3.642×106 kJ/h6.2.4 炉壁导热损失利用公式 进行计算,均热段与加热段的炉壁、炉顶、炉底温度基本相同，可一同计算，因此炉体散热计算可分为以下几部分：均、加热段炉顶与预热段炉顶，均、加热段炉壁与预热段炉壁，均、加热段炉底语预热段炉底，均热段端墙，预热段端墙。A、炉壁内表面平均温度 t

31、壁表 的计算公式为1）、加热段炉壁内表面平均温度 t壁表加 的计算已知：Tg加 = 1256+273 = 1574K；T表加 = (1250+764)/2 +273=1280K；KM加 = 0.439；g加 =0.281；M加 = 0.8所以：2）、预热段炉壁内表面平均温度 t壁表预均 的计算已知：Tg预= (1256+650)/2+273 =1248K；T表预=(20+764)/2 +273=665K；KM预 = 0.591；g预 = 0.271；M预 = 0.8所以： = 777 B、环境平均温度：t环均 = 10 C、炉导热损失计算1）加热段炉顶（含双面加热部分、实底床部分A长度部分）已

32、知：t壁表均 = 1176；t环均 = 10；F壁均顶=B×L=2.9×（1.6+4.016+4.714）=29.957 m2S硅= 0.3m；S藻= 0.12m；硅=2.926+0.00272t硅；藻=0.836+0.000836t藻；设硅砖与硅藻土砖的交界面处的平均温度为t加顶交=800,硅藻土砖外表面的温度，t加顶外=100；则硅砖的平均温度为t硅=1176+800=988；硅藻土砖的平均温度为t藻=100+800=450；那么，硅=2.926+0.00272t硅=2.926+0.00272×988=5.613W/(m.)；藻=0.836+0.000836t

33、藻=0.836+0.000836450=1.2122W/(m.)；所以： kJ/h验算假设砌体的平均温度的正确性：t硅均=t壁表加-Q加顶2F壁加顶.s硅硅 =1176-2098842×29.96.0.35.613 =988t藻均=t壁表加-Q加顶2F壁加顶.s藻藻 =1176-2098842×29.96.2×0.35.613+0.121.2122 =455计算结果与假设的结果相差很小（<5%），不必再算。则：加热段炉顶硅砖与硅藻土砖的交界面处实际温度： t加顶交=2t硅均-t壁表加 =2×988-1176 =800加热段炉顶外表面温度为：t加顶外

34、=2t藻均-t加顶交 =2×455-800 =1102)同理可计算出其他部位炉壁导热热损失，计算结果如下：表6.1 炉壁导热损失炉壁部位炉壁内表面积（m2）导热损失（kJ/h）炉壁外表温度（）加热段炉顶29.96209884110加热段炉墙58383786102预热段炉顶15.666517073预热段炉墙23.49775568合计12775659588.26.2.5 经炉门的散热损失 Q门Q门 = Q辐 + Q溢1）、经炉门的辐射热损失 Q辐 kJ/ha) 经出料炉门的辐射热损失 Q辐出料均热段炉气温度 Tg均 = 1301+273 =1574K炉门开启面积 F = 0.58

35、5;0.3×2=0.348m2设单位时间开启时间 = 1；遮蔽系数 = 0.6，则kJ/h b) 经进料炉门的辐射热损失 Q辐进料均热段炉气温度 Tg均 = 650+273 =923K炉门开启面积 F = 0.464×0.425 = 0.2 m2设单位时间开启时间 = 1；遮蔽系数 = 0.8，则kJ/h所以，Q辐 = Q辐出料 + Q辐进料 = 232119+68801 = 0.301×106kJ/h2) 、经炉门的溢气损失 Q溢因为是侧进、侧出料，所以溢气损失可忽略不计，认为是烟气带走热量的一部分。6.2.6 其他热损失 Q它这些热损失包括炉底导热热损失、操作

36、炉门散热热损失等。Q它 = 0.03Q入0.03×( 37187B + 1.84×106 )1156B+0.0552×106 kJ/h因此 Q出 = Q产 + Q废膛 + Q水 + Q壁 + Q门 + Q它 =18.196×106+10449B+3.642×106+0.756×106+0.301×106+1156B+0.0552×106kJ/h=22.9502×106+11605BkJ/h6.3 炉膛热平衡式与燃料消耗量 炉膛热平衡式 Q入 = Q出即37187B + 1.84×106=22.9

37、502×106+11605B 燃料消耗量：B = 826m3/h6.4 炉膛热平衡表与热平衡图 表6.2 炉膛热平衡表炉膛热收入序号项目热量（×106kJ/h）%1燃料燃烧化学热27.67185.002预热空气带入物理热3.0459.353金属氧化放热1.845.65合计32.556100炉膛热支出序号项目热量（×106kJ/h）%1加热金属物理热18.19655.892出炉膛废气物理热8.63126.513冷却水带出物理热3.64211.194炉壁导热损失0.7562.325炉门散热损失0.3010.926其他热损失1.0101.17合计32.5561006.5

38、 炉子工作指标 单位燃耗：Nm3/t(钢) 单位热耗：kJ/t(钢) 炉膛热效率： 炉子热效率：注：为了给炉子提高生产率留有余量，在选择烧咀数量及燃烧能力时，加热炉所用燃料最低耗量可为计算值的1.1倍确定，即 B实 = 1.1×826 = 908Nm3/h。2.2.6 烧嘴的选用2.2.6.1选择依据1)燃料种类：天然气2)煤气低发热值：33500kJ/标m33)炉子最大燃料消耗量：B实=908标m3/h4)炉子最大湿空气需要量：V空=8907标m3/h5)预热空气温度：T空=3006)供热量分配：上加热40%，下加热60%2.2.6.2烧嘴类型连续加热炉炉温高，炉温均匀性好，因此烧

39、嘴燃烧火焰要有一定的长度和铺展面。根据各种煤气烧嘴的特性，决定选用低压涡流式烧嘴，即DWI型煤气烧嘴。2.2.6.3烧嘴布置和烧嘴选型本设计加热炉炉宽2900mm，侧出料方式，采用端侧结合供热方式，以端供热为主。上加热侧供热供热量 908×0.4=363标m3/h烧嘴数量 363÷85=4.27；取6个，采用DW-I-6型煤气烧嘴。该型号烧嘴最大燃烧能力为85m3/h烧嘴安装间距2900÷（6+1）=414，满足烧嘴最小安装中心距的要求。下加热供热下端供热与上端供热相同，安装6个DW-I-6型煤气烧嘴下侧供热的两侧供热量必须相同，根据烧嘴安装原则，在用交错安装的方

40、法，没侧2个，共4个。每个烧嘴的燃烧能力为908×0.6-85×5÷4=30标m3/h，查表可选用DW-I-8型煤气烧嘴。2.2.7空气换热器设计计算2.2.7.1已知数据1)出炉膛烟气温度（由工艺给出）：；2)出炉膛烟气流量：V废膛=11,15×826=9201标m3/h 3)进换热器空气温度： t空入=104)烧嘴前要求空气预热温度：t空=3005)预热空气流量（按设计燃料消耗量B计算）：V空=9.81×826=8103标m3/h2.2.7.2设计数据1)进换热器烟气温度（考虑烟道降温损失）：2)进换热器烟气流量：考虑换热器前烟气溢气损失，

41、V烟入=9000；3)进换热器空气温度（地区大气平均值）：t空入=104)出换热器空气温度（考虑热网管道降温损失）：t空出=3405)预热空气流量（考虑生产率提高10%的可能性）：V空=1.1×8103=8500标m3/h；2.2.6.3设计方案1)换热器种类：金属管状换热器；2)换热器结构：平滑直管金属换热器（带“十”字形扭带插入件）；3)换热器规格：；4)换热器布置：顺（直）排。换热管中心距，14；5)换热器气流方向及流速：逆叉流，管外流烟气，设；管内流空气，设。2.2.7.4设计计算1)换热器温度式中：换热器利用系数，根据经验取；假设换热器烟气出口温度为400度，分别为烟气和空

42、气的平均比热，查火焰炉设计计算参考资料可得，分别为1.538 kJ/(标m3) 、1.454kJ/(标m3)、1.296 kJ/(标m3)、1.338 kJ/(标m3)则 =3262)换热器换热面积预热空气在换热器中获得的热量换热器中烟气与空气的平均温压 传热系数k其中，分别为烟气侧和空气侧的给热系数换热器器壁热阻，对于金属换热器，很小，又很大，故值可忽略不计。则 管外烟气侧给热系数辐射给热系数其中 =mt烟均=t烟入+t烟出2=610+3262=468根据S=0.193m，=468ºC，查火焰炉设计计算参考资料表5-4得，1辐18.276 kJ/(m2hºC)算对流给热系

43、数其中，t烟均=468，C=1.2，W0=3标ms，d外=0.057m则， =192kJ/(m2hºC)=210.3 kJ/(m2hºC)管内空气侧给热系数其中，t空均=175，C=1.2，W0=8标ms，d内=0.05m=133kJ/(m2hºC)由文献一中表5-3可见，由于管内插入“十”字形板片扭带插入件，对流给热系数是光管的1.81倍。则，2=1.812对=241 kJ/(m2hºC)所以传热系数 kJ/(m2hºC)由于换热器使用中可能出现积灰等现象，导致换热系数降低，影响空气预热温度，所以实际传热系数用计算出的K值乘以降低系数加以修正

44、。根据经验选取，则K实=K=109kJ/(m2hºC)将Q空=304.5×104，t=293，K实=K=109kJ/(m2hºC)，代入换热器换热面积计算公式则换热器换热面积。2.2.7.4结构设计1)确定换热管长度由于该连续加热炉采用下排烟方式，换热器必须安装在地下烟道中，所以对于平滑直管换热器，换热器的长度取决于烟道的高度。首先确定烟道尺寸:计算烟道流通面积其中，进入烟道烟气流量。 烟道中烟气流量，查文献一表6-1，取。则 F烟=90002×3600=1.25m2 确定烟道尺寸根据F烟=90002×3600=1.25m2，查文献一中表6-4

45、（拱顶角180º）烟道尺寸：1160（内宽）×1396（高）mm确定换热管长度根据换热管长度烟道高度，故换热管长度1396mm。取换热管长度为1400mm2)计算换热管根数单根换热管的换热面积由设计方案确定换热管采用57×3.5mm钢管，则单根换热管换热面积：换热管根数n总=F实f=960.235=409根3)换热管布置垂直烟气流动方向断面上的换热管列数式中：烟气流量按=9000标；流经换热器的烟气流速，取；垂直烟气流动方向断面上的相邻换热管间距，；换热管外径，；换热管长度， l管=1.4m。故： 根，取11根。沿烟气流动方向上的换热管排数空气流通截面上的换热管排

46、数式中：空气流量，按设计数据V空=1.1×8103=8500标m3/h；流经换热器的空气流速，取；换热管内径，；则， 根故取151根 沿烟气流动方向上的换热器排数Z2=n空Z1=13.7根取14根。计算换热器行程数m=n总Z1Z2=2.65根，取3。2.2.7.5确定换热器材质1)换热器最高壁温本换热器内气流为逆叉式，烟气入口处和空气出口处管壁温度最高，烟气出口处和空气入口处管壁温度最低。则，可得T壁maxT壁minT壁均=312查文献一中表5-5，换热管可采用两种材质，即表面渗铝碳钢管和碳钢管。换热管烟气出口处1213排换热管采用表面渗铝碳钢管，其余换热管采用碳素钢管。2.2.7.

47、6换热器运行经济指标1)热效率换热=Q空Q烟2)温度效率 换热=t空出t烟入100%3)换热器烟气侧阻力损失该换热器管子排列为直（顺）排，则其中：烟气流速：； 烟气平均温度：t烟均 由燃料燃烧计算得： 阻力系数，且 查表2-5，计算得烟气运动粘度：m/s则 查文献一中表6-8得：直排管束阻力修整系数所以 h直 表2-5 气体运动粘度 (压力为101325Pa）温度ºC气体种类空气N2O2H2COCO2H2O汽SO2CH4C2H6C3H8013.313.313.693.013.37.094.1414.56.413.8110023.022.523.115722.612.619.47.51

48、25.111.66.9620024.833.634.623333.919.230.611.838.218.210.930048.246.447.832347.027.344.317.153.526.215.840063.060.962.842361.836.760.523.371.035.621.650079.376.979.653478.047.278.830.490.846.428.260096.894.397.865696.058.399.838.311358.535.670011513311778511571.412246.880013513313892413585.314756.59

49、00155154161107015710017466.81000178177184123018011620478.34)换热器空气侧阻力损失4)换热器空气侧阻力损失局部阻力损失空气入口扩张局部损失冷空气入口管道断面积 冷空气入口风箱断面积冷空气入口气体流速 面积比 f/F=1.56/3.16=0.48查文献一中表6-7，则=预热空气由风箱进出换热管局部损失由图5可见，预热默契由风箱进出换热管共4次，可近似认为阻力损失相等换热管中默契流速 换热管中空气平均温度 查文献一中表6-7，预热空气在下风箱90º拐弯阻力损失下风箱流动断面积 F=1.23m2 下风箱空气流动速度下风箱空气温度 查

50、文献一中表6-7，预热空气出口收缩局部损失出口管断面积 预热空气温度 t=300 查文献一中表6-7，h直 摩擦阻力损失查文献一中表6-6，,d内，则管内空气流阻力损失是光滑管的3,19倍，故=172×3.19=548Pa 所以 2.2.8.空气管路阻力损失计算及鼓风机选择2.2.8.1计算条件1)进换热器空气流量（鼓风量）：V空入；2)出换热器空气流量（考虑换热器漏风损失5%）：V空入；3)进换热器空气温度（当地大气平均温度）：t空入；4)出换热器预热温度：t空出=340；5)换热器前空气管道中空气流速（查文献一中表6-1）：W前空=10标m/s；6)换热器换热管中空气流速（换热器

51、设计值）：；7)换热器后空气管道中空气流速（查文献一中表6-1）：W后空=6标m/s；8)空气量分配：上加热侧烧嘴40%；下加热端烧嘴40%，下加热侧烧嘴20%（每侧各10%）。2.2.8.2绘制空气管路系统图见图2.552.2.8.3管路分段根据管路分段原则，将下图4所示空气管路系统分段如下：1)风机出口到换热器入口；2)换热器；3)总风管分岔处到上部加热侧烧嘴供风集管；4) 换热器出口到总管分岔处；5)上部加热侧烧嘴供风集管到均热段上加热侧烧嘴；6)总风管分岔处到下部加热侧烧嘴集管；7)下部加热侧烧嘴集管到均热段下加热侧烧嘴。2.2.8.4各区段空气流量、管道直径、规格及空气流速1)风机出口到换热器入口2)换热器出口到总