蓄热式罩式炉设计毕业论文.doc

蓄热式罩式炉设计毕业论文 目录 任务书 i 摘 要 ii Abstract iii 第1章 绪论 1 1．1蓄热式燃烧技术 1 1.1.1 蓄热式燃烧技术的工作原理 1 1.1.2 蓄热燃烧的技术优势 2 1.1.3蓄热燃烧技术的特点 3 1.2 热处理炉 3 1.2.1 常规热处理炉 3 1.2.2蓄热式热处理炉 4 1.2.3蓄热式炉温的控制手段 4 第2章 蓄热式罩式热处理炉的初步设计 5 2.1热处理炉炉型结构 5 第3章 罩式热处理炉的热工计算 9 3.1设计技术条件 9 3.2罩式热处理炉的热工计算 9 3.2.1燃料燃烧计算 9 3.2.2板卷加热计算和炉内热交换计算 11 3.2.4板卷在马佛罩内冷却的原始资料和炉内热交换计算 16 3.3炉子基本参数计算 19 3.4 罩式炉燃料消耗量计算 19 第4章蓄热式燃烧燃烧系统的设计 25 4.1 蓄热式燃烧器的研制 25 4.1.1 烧嘴的设计 25 4.1.2 换向装置 25 4.1.3 蓄热室设计 27 4.1.4 炉前管道直径计算 31 4.1.5 风机的选择 33 4.2 蓄热式燃烧系统 34 第5章 结论 37 参考文献 38 结束语 39 附录 41 第1章 绪论 1．1蓄热式燃烧技术 蓄热式燃烧技术早在19世纪中期就应用于冶金工业中，只不过那时是采取格子砖作为蓄热体的 ，传热效率低、蓄热室体积大、换向周期长，因此限制了该技术的推广应用[3]。20世纪80年代初，美国的HotWork公司与BritishGas研究院合作，开发出一种热导率高、比表面积大 ( 200 ～1000 m2 / m3 1000℃以上 ，大幅度地提高热工设备的热效率。这种技术首先应用于小型玻璃熔窑上 ，其后应用于钢铁行业中。但当时的蓄热式燃烧并不是真正意义上的高温空气燃烧技术 ，因为燃烧时空气中的氮不参加燃烧而直接进入烟气中 ，燃烧产物中NOX的浓度和燃烧温度成指数关系变化。单一地提高空气预热温度而不采取有效措施抑制NOX的生成，会引起NOX排放的增加而污染大气。因此，当蓄热式燃烧技术尚未很好解决节能与环保这一对矛盾时，它的推广应用及发展受到限制也就成了顺理成章的事情。20世纪80年代末，日本专家田中良一提出了一种能同时达到节能与降低CO2与NOX排放的全新的蓄热式燃烧思想[2]。90年代初期，由日本政府资助，由田中良一领导的研究小组和日本的一些企业开发出以陶瓷蜂窝体为蓄热体的蓄热式高温空气燃烧技术。利用该技术将助燃空气温度预热到仅比炉温低50℃～10021 % ( 体积浓度) 低氧或贫氧燃烧，于是也就解决了以往蓄热式燃烧下NOX排放的环境污染难题。采用蓄热式高温空气燃烧技术，排烟温度一般低于150℃( 理论上可以低于 100 ℃甚至接近常温)，烟气带走的能量只相当于燃料的10%左右，炉子的热效率接近90 %[3] 1.1.1 蓄热式燃烧技术的工作原理 蓄热式燃烧技术的原理如图1.1所示： 图1.1 蓄热式燃烧技术原理图 在图示工作状态中，烧嘴A排烟，高温烟气经烧嘴A排至蓄热室，从上至下穿过蓄热体后，将热量交换给蓄热体，烟气温度降至200℃以下，从左侧通道经换向系统后排入环境中；此时，烧嘴B处于燃烧状态，来自鼓风机的助燃空气经换向系统进入右侧通道，由下至上通过蓄热室，在极短的时间内常温空气被加热到接近炉温，然后从烧嘴B喷入炉内混合燃烧并加热炉内物料。经过一定时间控制系统发出指令，换向机构动作，烧嘴A与烧嘴B交即A燃烧，B排烟，21%的NOX的排放量。 1.1.2 蓄热式燃烧的技术优势 （1）800～1000℃的温度水平，能够极限回收高温烟气的余热，达到节能的效果，同时也降低了O2的排放量，减少了对温室效应的影响，在世界能源局势日趋紧张以及地球气温日趋升高的今天，具有很好的经济效益和社会效益。 （2）将空气预热到燃料的自燃点以上，即助燃空气预热到800～10003%仍能稳定燃烧，而高温低氧燃烧形成的均匀温度场，有效消除了局部高温，在很大程度上降低了NOX的排放浓度。 （3）蓄热燃烧是在炉膛空间内才开始的弥漫式的燃烧方式，火焰边界几乎遍及了炉膛边界，炉膛内温度分布均匀，加热质量得到大幅提高。 1.1.3蓄热燃烧技术的特点 （1）对于高速烧嘴，喷入炉膛的是燃烧产物，这些烟气与坯料进行对流换热，温度梯度下降的比较明显，易造成温度的不均匀，并且有难以加热到的“死角”。 而蓄热式燃烧，在炉膛中有大量的空煤气分子，在炉膛内边混合边燃烧，煤气分子扩散到炉膛内各处，在碰到高温的空气分子后即燃烧，并随时加热坯料。 稳定燃烧的结果就是炉膛的温度均匀性非常好，没有长期高温或低温的“死角”。（2）蓄热式燃烧在沿炉长方向形成一面式火焰，将常规烧嘴的几点供热分成几十点供热，供热点紧密，且蓄热槽与组式烧嘴在炉