热能与动力工程毕业论文

热能与动力工程毕业论文热能与动力工程毕业论文题目：热轧板厂 180t/h 蓄热式步进加热炉设计专业：热能与动力工程热能与动力工程毕业论文摘 要本设计题目是包钢热轧板厂 180t/h 蓄热式连续加热炉，在借鉴已有相关文献的基础上，对加热炉进行了设计和计算， 主要包括初步设计和技术设计。 初步设计对加热炉的选型结构做出来初步的选择； 技术设计对加热炉设计进行全面的热力计算并确定了加热炉的主要技术参数、结构形式加热炉重要辅助设备进行选择。通过本次毕业设计，改善蓄热式燃烧技术，节约了燃料，提高炉子热效率，提高了产量及产品质量，同时减少了对环境的污染，达到了节能减排的目标。由于本设计采用了先进的蓄热式高温空气燃烧技术， 该技术拥有多方面的优势，尤其在节能降耗和环保方面取得了很大的成效， 相信在国内会拥有广阔的发展前景。关键词 : 加热炉；高炉煤气；蓄热式燃烧；高效节能热能与动力工程毕业论文ABSTRACTIn this paper, Baogang Hot MILL 180 t / h for Regenerative furnace requirements of a graduation project Reference has been in the literature on the basis of blast furnace gas to fuel the furnace design a comprehensive thermal calculation。 Including combustion, the heating time, the metal structure, masonry design, heatbalance calculation. In the projector adumbrate the blast and the air at the same time,not onlyimprove the thermal efficiency,but efficiedcly make use of the blast furnace gas.Focus on the selection process heating furnace, the heating time and load calculation of changes in how the changes in operating parameters were studied and discussed, the furnace important supplementary equipment selection, concluded that the design and the work of the next step Their ideas and perspectives.Through this graduate design and improve regenerative combustion technology, to improve the thermal efficiency of the stove, the goal of improving product quality, while using the stove vaporization cooling system, reducing the water pipes and India to ensure heating quality.Because the design adopted the high temperature air combustion technology, it owned the various advantage, particularly at economized on energy to decline to consume and environmental protection to obtain the very big result， we believed that it will own vast development foreground in the domestic。Keywords: furnace，blast furnace gas，regenerative comb ustion，high efficiencyand energy saving河北联合大学轻工学院 毕业设计目录目 录引 言 . 11 绪论 . 21.1蓄热式燃烧技术的历史发展与现状 . 21.1.1 蓄热式燃烧技术的历史 . 21.1.2 蓄热式燃烧技术的发展 . 21.2 蓄热式（高温空气）燃烧技术的特点 .31.3国内外的研究现状 . 41.3.1 国外研究现状 . 41.3.2 国内研究现状 . 51.4 蓄热式加热炉发趋势及展展望 . 61.5 开发与应用高温空气燃烧技术的前景 .62 初步设计 . 82.1燃料的选择 . 82.2 加热工艺的确定 . 92.3 炉型选择 . 102.4料坯布置方式及加热方式的选择 . 122.5 料坯的装出炉方式 . 122.6 选择燃烧装置的形式及其安装位置的确定 .132.7 换热装置的形式及其换向系统的确定 .142.8 炉子供风和排烟系统 . 152.9 炉底水管的确定 . 152.10 炉子的钢结构及冷却系统的确定 . 172.11 炉子的机械化及自动化 . 183 技术设计 . 193.1 燃料燃烧计算 . 193.1.1 燃料成分及发热值 . 193.1.2 燃料所需空气量计算 . 203.1.3 单位燃烧产物的计算 . 20河北联合大学轻工学院 毕业设计目录3.1.4 理论燃烧温度的计算 .213.2 炉膛热交换计算 .223.2.1 炉膛尺寸的确定 .223.2.2 金属出炉参数的确定 .233.2.3 算各段炉气平均有效射线行程 .233.2.4 预定各段炉气温度 .243.2.5 计算各段炉气黑度 .243.2.6 各段炉顶和炉墙对金属的辐射角度系数 .243.2.7 计算各段炉气的平均综合辐射系数 .253.3 金属加热计算 .253.3.1 温度制度的确定及边界条件 .263.3.2 均热段炉气温度校核 .263.3.3 金属加热的各段热流密度计算 .273.3.4 金属加热时间的计算 .28均热段加热时间 .313.4 炉子主要尺寸的确定 .313.4.1 计算炉子长度 .313.4.2 炉子结构和操作参数 .313.4.3 炉门数量和尺寸的确定 .323.4.4 炉膛各部分用耐火材料及其尺寸的确定 .333.4.5 炉底水管结构尺寸 .343.5 炉底水管强度计算 .353.5.1 炉底水管布置特点 .363.5.2 炉底水管强度计算原则 .363.5.3 固定梁和步进梁的强度计算 .373.6 炉膛热平衡和燃料消耗量的计算 .433.6.1 炉膛热收入项 .443.6.2 炉膛热支出项 .443.6.3 炉膛热平衡及燃料消耗量的计算 .55河北联合大学轻工学院 毕业设计目录3.6.4 列炉膛热平衡表 .553.6.5 炉子工作指标 .563.7 燃烧器的选择与布置 .563.7.1 选择依据 .563.7.2 烧嘴布置情况 .563.7.3 安装间距的参考值的计算 .593.8 空气管路的设计计算 .593.8.1 计算条件 .593.8.2 计算各段管径 .593.9 煤气管路的设计计算 .633.9.1 计算条件 .633.9.2 计算各段管径 .633.10 各管道的阻力损失计算 .683.10.1 管路阻力计算 .683.10.2 烟道阻力计算 .683.11 风机的选型 .69结 论 .71参考文献 .72致 谢 .73附 录 .74河北联合大学轻工学院 毕业设计引言引 言高温空气燃烧技术在日、美等国家简称为 HTAC 技术，在西欧一些国家简称为 HPAC(Highly Preheated Air Combustion)技术，亦称为无焰燃烧技 (Flamelesscombustion)。其基本思想是让燃料在高温低氧浓度 (体积 )气氛中燃烧。它包含两项基本技术措施：一项是采用温度效率高达 95%，热回收率达 80%以上的蓄热式换热装置，极大限度回收燃烧产物中的显热， 用于预热助燃空气， 获得温度为800 1000，甚至更高的高温助燃空气。另一项是采取燃料分级燃烧和高速气流卷吸炉内燃烧产物，稀释反应区的含氧体积浓度，获得浓度为 15% 3%(体积 )的低氧气氛。燃料在这种高温低氧气氛中，首先进行诸如裂解等重组过程，造成与传统燃烧过程完全不同的热力学条件， 在与贫氧气体作延缓状燃烧下释出热能，不再存在传统燃烧过程中出现的局部高温高氧区。 这种燃烧是一种动态反应，不具有静态火焰。它具有高效节能和超低 NOX 排放等多种优点，又被称为环境协调型燃烧技术HTAC 技术具有高效、节能和低污染等特性，自从面世以来，就受到世界工业界和企业界的广泛关注。 它彻底打破了传统燃烧的模式， 进入到新的未知领域 高温低氧燃烧领域。 它是一项既节能又利于环保且极具活力的技术， 值得大力推广和开发。对于企业界来说， 它可以大幅度降低能耗和生产成本， 提高其运行的经济性和市场竞争力。 HTAC 技术被认为是具有创造性、 实用性以及增长潜力的新的战略技术。在钢铁工业中，加热炉是主要的耗能设备之一。 合理解决加热炉的燃料问题，提高燃料利用率，对于降低能源消耗，减少钢坯氧化烧损， 提高加热质量从而进一步提高整个轧线生产过程的经济效益，具有非常重要的意义本设计是指导教师刘克俭根据包钢轧钢厂燃高炉煤气步进梁蓄热式加热炉拟题。1 绪论1.1 蓄热式燃烧技术的历史发展与现状1.1.1 蓄热式燃烧技术的历史蓄热式高温空气燃烧技术， 19 世纪中期就开始用于高炉热风炉、平炉、焦炉、玻璃熔炉等规模大且温度高的炉子。 其原理是采用蓄热室余热回收装置， 交替切换烟气和空气，使之流经蓄热体，达到在最大程度上回收高温烟气的显热，提高助燃空气温度的效果。但传统的蓄热室采用格子砖作蓄热体，传热效率低，蓄热室体积庞大，换向周期长，限制了它在其他工业炉上的应用。新型蓄热室，采用陶瓷小球或蜂窝体作蓄热体，其比表面积高达 2001000m 2/m3，比老式的格子砖大几十倍至几百倍， 因此极大地提高了传热系数， 使蓄热室的体积可以大为缩小。另外，由于换向装置和控制技术的提高，使换向时间大为缩短，传统蓄热室的换向时间一般为 2030min ，而新型蓄热室的换向时间仅为 0.5 3min。新型蓄热室传热效率高和换向时间短，带来的效果是排烟温度低（200以下），被预热介质的预热温度高（只比炉温低100 150）。因此，废气余热得到接近极限的回收，蓄热室的温度效率可达到85%以上，热回收率达80%以上。随着蓄热式燃烧技术的进步和新型耐火材料的研究开发， 高效蓄热式余热回收技术和高风温燃烧技术在不断完善中正走向成熟。1.1.2 蓄热式燃烧技术的发展1982 年英国 Hotwork 公司和 British Gas 公司合作，首次研制出了紧凑型的陶瓷球蓄热系统 RCB(Regenerative Ceramic Burner)。系统采用陶瓷球作为蓄热体，比表面积可达 240m2/m3，因此蓄热能力大大增强、蓄热体体积显著缩小、换向时间降至 13min，温度效率明显提高 (一般大于 80 )，而预热温度波动一般小于 15。在随后几年里，对该蓄热系统又进行了大量的实验研究并作了试用。在不锈钢退火炉、 步进梁式炉上的应用均达到了预期的效果， 取得了显著的经济效益。日本在 1985 年前后详细考察了 RCB 的应用技术和实际使用情况后， 开始进一步研制。 20 世纪 90 年代初，日本钢管株式会社 (NKK) 和日本工业炉株式会社(NFK) 联合开发了一种新型蓄热器，称为高效陶瓷蓄热系统 HRS(High-cycle Regenerative Combustion System)。在蓄热体选取上，采用压力损失小、比表面积更大的陶瓷蜂窝体，以减少蓄热体的体积和重量。为了实现低 NOx 排放，蓄热体和烧嘴组成一体联合工作， 采用两段燃烧法和烟气自身再循环法来控制进气， 效果很好。 NKK 进行了多次试验，对测得的数据进行了分析。结果发现，预加热后进入燃烧器的空气温度已接近废气排放温度。数据显示，空气预热温度达 1300、炉内 O2 含量为 11%时 NOx 排放量是 40kg/m 3 1 。HRS 的开发，不仅实现了烟气余热极限回收及 NOx 排放量的大幅度降低，而且这种新型燃烧器还引发产生了一种新的燃烧技术 高温空气燃烧技术 HTAC(High Temperature Air Combustion)。1.2 蓄热式（高温空气）燃烧技术的特点高温空气燃烧技术的基本特征：1) 采用高效蓄热式余热回收技术，实现高温烟气余热的 “极限 ”回收；2) 助燃空气预热温度超过燃料自燃点温度，燃烧稳定性扩大，