毕业设计（论文）-50th三段式连续加热炉设计.doc

学 号_0910121083_ 毕业设计 课 题 50t/h三段式连续加热炉设计 学生姓名 系 别 机械工程系 专业班级 09材料成型及控制工程1班 指导教师 二零 一 三 年 五 月目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论- 1 -1.1加热炉简介- 1 -1.2加热炉的常用燃料和耐火材料- 1 -1.3加热炉的现状及发展趋势- 2 -第二章 方案设计- 3 -2.1排料及装出料设计- 3 -2.1.1排料方式- 3 -2.2.2装出料方式- 3 -2.2供热和排烟设计- 3 -2.2.1供热方式- 3 -2.2.2排烟方式- 3 -第三章 热工计算- 4 -3.1原始技术数据- 4 -3.2燃料燃烧计算- 4 -3.2.1燃料低发热量计算- 4 -3.2.2空气需要量和燃烧产物量及成分的计算- 4 -3.2.3燃烧产物密度计算- 5 -3.2.4理论燃烧温度的计算- 6 -3.3钢坯加热时间的计算- 7 -3.3.1预热段加热时间的计算- 7 -3.3.2加热段加热时间的计算- 10 -3.3.3确定均热时间- 12 -3.4炉子基础尺寸的决定及有关的几个指标- 13 -3.4.1炉子的宽度（有效宽度）- 13 -3.4.2炉膛高度- 13 -3.4.3炉长计算- 13 -3.4.4炉底有效面积及总炉底面积- 14 -3.4.5炉底面积有效利用率- 14 -3.4.6炉底强度- 14 -3.4.7出钢间隔时间- 14 -3.4.8炉墙砌砖内表面温度的计算- 14 -3.5热平衡计算及燃料消耗量的确定- 15 -3.5.1均热段的热平衡- 15 -3.5.2加热段的热平衡- 18 -3.5.3预热段的热平衡- 22 -3.5.4燃料消耗和炉子热效率- 25 -3.6燃耗系统的设计- 26 -3.6.1烧嘴的选用依据- 26 -3.6.2烧嘴选型及安装- 26 -3.7预热装置的选择及安装- 26 -3.7.1 已知条件- 26 -3.7.2 设计数据- 27 -3.7.3设计方案- 27 -3.7.4设计计算- 27 -3.7.5结构设计- 29 -3.8烟道烟囱的设计计算- 30 -3.8.1烟道的基本尺寸的计算- 30 -3.8.2烟囱的设计计算- 30 -结 论- 32 -参考文献- 33 -致 谢- 34 -50t/h三段式连续加热炉设计摘 要加热炉是工业生产中重要的热工设备，本次毕业设计的主要任务就是设计50t/h三段式连续加热炉，其具有很重要的意义，首先，好的加热炉加热质量好，机械化自动化程度高，燃料消耗低，操作条件安全卫生，能在保证产品质量的前提下提高生产效率，对环境无污染，而且使用寿命较长；其次，通过本次设计使自己掌握了三段式连续加热炉的一般设计过程和计算方法，加深了自己对专业知识的理解和掌握，培养了自己查阅资料、运用软件制图等各方面的能力；最后，本次设计，让我发现了自己的不足，使自己在以后的学习生活中，有机会完善自己，为以后的工作打下了坚实的基础。 本次设计从对加热炉炉型的选择，排料、进出料方式的确定，供热方式的分配，排烟、出渣方式的选择到燃料燃烧的计算，钢坯加热时间的计算，炉子基础尺寸的确定，热平衡的计算及燃料消耗的确定，炉子热效率的计算，烧嘴的选择，烟道的设计等方面进行设计。经过分析计算，最终确定炉型采用连续加热炉，加热制度采用预热、加热、均热三段式加热，排料方式采用双排，进出料方式采用端进端出，排烟方式采取向下排烟，出渣方式采取侧面出渣，烧嘴全部选用低压涡流式DWI8型煤气烧嘴。 随着科学技术的进步，加热炉对国民经济和社会的发展，起着越来越重要的作用，三段式连续加热炉的应用也会越来越广，其具有很大的发展前景，因此，今后对于加热炉的设计应当朝着更高效率、更高质量、更少能耗、更自动化、更大效益的方向发展。本次设计，我学到了很多，为以后的学习工作打下了坚实的基础，相信自己以后会做得更好。关键词：加热炉；三段式；加热时间；排料；烧嘴I50 t/h Three-Step Continuous Heating Furnace DesignAbstractHeating furnace is important thermal technology equipment in industrial production, the main task of this graduation design is design of 50 t/h of three continuous heating furnace, it has the very vital significance, first of all, good heating furnace heating quality, high mechanization degree of automation, low fuel consumption, operation safety and health conditions, to ensure product quality under the premise of improving the production efficiency, on the environment pollution-free, and long service life; Secondly, through the design make myself master of three general design process of continuous heating furnace and calculation methods, and deepen their understanding of professional knowledge and master, cultivate their access to information, using software mapping and so on various aspects ability; Finally, the design, let I found my own shortcomings, make oneself in the later study life, have the opportunity to improve himself, laid a solid foundation for later work.This design from the selection of furnace type heating furnace, discharge, the determination of front-rear way, the distribution of the heating way, smoke, and the choice of the ways of slag to the calculation of fuel burning, the calculation of billet heating time, the furnace base the determination of size, heat balance calculation and determination of fuel consumption, furnace thermal efficiency calculation, selection of burner, the flue design aspects to carry on the design. After analysis and calculation, finally determine the furnace type USES the continuous heating furnace, heating system adopting preheating, heating and soaking a three-stage heating and discharging mode using single row, front-rear way by end to end, take to the discharge of smoke exhaust way, way of slag slag to flank, burner all use low pressure vortex DW - I - 8 type gas burner.With the progress of science and technology, the furnace to the national economy and social development, plays a more and more important role, a three-stage heating furnace of continuous application will be more and more widely, it has great prospects for development, therefore, in the future for the design of the furnace shall be toward the higher efficiency, higher quality, less energy consumption, more automation, more benefits in the direction of development. In this design, I learned a lot, work laid a solid foundation for future learning, believe that you will do better in the future.Key words: heating furnace; 3 part; Heating time; Discharge; burnerII铜陵学院毕业设计第一章 绪论1.1加热炉简介1.1.1加热炉的定义和分类 在金属加工生产中，有时必须将金属坯料加热到一定的温度，使它具有一定的可塑性，才能进行继续加工。工业上对金属加热所使用的设备，就是各种类型的加热炉。 加热炉一般分为两种，一种是室式加热炉，另一种是连续加热炉。室式加热炉主要用于各种金属锭坯锻压前的热处理，而连续加热炉则主要用于各种金属锭坯轧制前的加热。 一般加热炉也可按加热炉常用加热燃料来分，主要分为使用固体燃料的加热炉，重油燃料的加热炉，气体燃料的加热炉，混合燃料的加热炉。1.1.2加热炉的组成加热炉一般组成主要包括以下几个部分： （1）炉墙：炉墙一般有侧墙和端墙，侧墙一般有两个砖厚，而端墙则比侧墙稍厚，一般是3个砖厚。 （2）炉顶：炉顶有两种，一种是拱顶，另一种是吊顶。具体的选用哪种炉顶结构，需视情况而定，一般如果炉子跨度较大，则采用吊顶，跨度较小的话就采用拱顶。 （3）炉底：炉膛的底部用耐火砖砌成的那部分就是炉底，炉底要经常承受各种化学腐蚀和高温，所以炉底的稳定性要高，以免使用过程中造成破坏。 （4）基础：基础是一个炉子的根基，它起着支撑炉子重量的作用，因此炉子的基础一定要牢固，要根据土壤的湿度、化学成分来建设，建设时可以采用钢筋混凝土。但应注意两点，第一点是不可将炉子建在地下水面以下，第二点是不同设备的基础不可混用。 （5）钢结构：钢结构在炉子结构中起到一个框架的作用，通过它，炉子的各部分可以稳定的连接在一起。1.2加热炉的常用燃料和耐火材料1.2.1加热炉的常用燃料加热炉的常用燃料可分为固体燃料、液体燃料和气体燃料。 固体燃料主要是煤，煤又分为无烟煤、烟煤、褐煤等。煤主要是古代植物埋在地下经过一定的化学变化形成的，煤的热值较高，是工业燃料的主要来源。液体燃料主要是指重油，重油是经过石油加工得来的，由于它的主要成分是碳氢化合物，所以它的燃烧热值比煤还要高。加热炉常用的气体燃料主要有天然气、高炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气、转炉煤气和液化石油气等。天然气的主要成分是CH4，因此可燃性很高，热值也较高，但是由于资源有限，天然气的用途又比较广，所以受国家资源分配的限制。高炉煤气和焦炉煤气也是加热炉使用较多的气体燃料，因为这两种气体主要来源于炼焦和高炉炼铁的副产物，所以含有灰尘和水分较多，其主要成分包括CH4、CO、N2、CO2、H2等。1.2.2耐火材料耐火材料时加热炉上不可缺少的一种重要材料，像加热炉炉膛的内衬和炉底都必须用耐火材料砌筑，对于耐火材料的性能要求主要有以下几个方面：（1） 耐火度不能低于1580，这样才能保证在高温条件下正常使用；（2） 耐火材料的稳定性要好，否则在温度急剧变化时，会产生毁坏；（3） 能够在一定程度上抵抗来自建筑和操中的作用应力；（4） 耐磨，抗震；（5） 外形和尺寸精确，公差不能太大；（6） 具有一定的抗腐蚀性。加热炉常用的耐火材料主要有镁砖、硅砖、耐火混凝土等，但随着科技的发展，现今的耐火材料已经不能够满足加热炉高产、优质、低耗、少污染的要求，新型的耐火材料正在不断的被开发出来。1.3加热炉的现状及发展趋势1.3.1加热炉的现状随着科技的不断进步，对工业加热炉的设计和研究日趋完善，但是目前加热炉的现状仍不是很好，主要表现在以下几个方面：（1） 加热炉生产效率和占地面积的比例依然比较低，导致了土地资源的浪费；（2） 现如今的加热炉燃料主要还是以焦炉煤气、高炉煤气等含硫磷等元素比较高的燃料为主，这些燃料燃烧时产生大量的污染气体，如SO2，且现在没有较好的废气回收装置，这不可避免的造成了环境污染；（3） 现在的耐火材料虽然种类较多，但或多或少都存在一定的弊端，对加热质量和炉子寿命有很大的影响；（4） 加热炉的自动化程度仍然较低，未能实现真正的自动化。1.3.2加热炉的发展趋势现今加热炉的发展趋势主要有以下几个方面：（1） 新型耐火材料地不断开发；（2） 机械化、自动化程度越来越高；（3） 高产、高质、低耗、低污染新炉型的设计；（4） 连续加热炉的使用日渐广泛。第二章 方案设计 2.1排料及装出料设计2.1.1排料方式 查冶金加热炉设计与实例，对于中型加热炉，加热炉炉底强度，推钢比取， （2-1）式中 G炉子生产率，kg/h； H炉子有效炉底强度，kg/（mh）； l料坯长度，m； E推钢比； n炉内料坯摆放排数。代入数据到（2-1）得取，则采用双排料。2.2.2装出料方式连续加热炉的装出料方式有：端进端出、端进侧出和侧近侧出几种。本次设计采用的是端进端出。采用端进端出的优点如下：（1） 由炉尾推料机直接推送出料，不需要单独设置出料机，侧出料需要有出料机；（2） 本次设计料坯尺寸较大，只能用端出料，若用侧出料，出料门势必开得很大，而且侧出料机推杆的行程很大，占用车间面积太大；（3） 轧制车间往往有几座加热炉，采用端出料方式，可以几个炉子共用一个轨道，占用车间面积小，操作也比较方便。2.2供热和排烟设计2.2.1供热方式为满足本次设计的工艺要求，本次设计中加热分配为：加热段上加热34，加热段下加热46，均热段上加热10%，下加热热10%。2.2.2排烟方式 连续加热炉一般选用的都是下排烟，本次设计也采用下排烟。第三章 热工计算3.1原始技术数据 钢种：普碳钢； 钢坯尺寸：120mm120mm2500mm； 初始温度25； 加热终了温度1250； 断面温差50； 空气预热温度300； 出炉烟气温度650； 炉型：50t/h三段式连续加热炉设计； 燃料种类：天然气，其成分分见表3-1。表3-1 燃料种类及成分成分CH4C2H6C3H8H2COCO2N2总和天然气%91.62.8200.80.62.21003.2燃料燃烧计算3.2.1燃料低发热量计算燃料低发热量 （3-1）把代入数据代入公式（3-1）得 式中，为燃料中各成分的体积分数。3.2.2空气需要量和燃烧产物量及成分的计算理论空气需要量 无焰燃烧的空气过剩系数取。实际空气需要量 燃烧产物量 0.1 所以 燃烧产物成分3.2.3燃烧产物密度计算 3.2.4理论燃烧温度的计算 燃烧产物的热含量 （3-2）把数据代入公式（3-2）得 燃烧产物中的空气含量理论燃烧温度的确定： （3-3） 式中 空气的平均热容，查时，； 燃烧产物在下的平均热容。，。 ()将总的计算结果列出见表3-2。表3-2 计算结果序号名称数据单位序号名称数据单位1天然气发热量87004.18kJ/m3H2O20.23%2空气需要量N269.80%理论量9.69m3/m3O20.87%实际量10.1745m3/m35燃烧产物密度1.2262kg/m33燃烧产物量6理论燃烧温度21554CO29.10%3.3钢坯加热时间的计算 钢坯出炉的表面温度 钢坯入炉的表面温度 经过预热段以后钢坯的表面温度 进入均热段时钢坯的表面温度 烟气出炉温度 烟气进入预热段的温度 烟气在预热段中的最高温度 烟气在均热段中的平均温度加热时间的计算分三段进行。3.3.1预热段加热时间的计算3.3.1.1传热系数的计算 （1）求平均温度 () 预热段终了处金属的平均温度 设表面与中心温度差为65 () () （2）炉气黑度 大气压 大气压 有效平均射线长度 （3-4） 当时， 所以预热段的炉气黑度为 （3）辐射传热系数 当，时， 查冶金加热炉设计与实例图2-27得 辐射传热系数 （3-5） 代入数据 （4）对流传热系数 已知，取，m/s， （5）总传热系数 3.3.1.2确定预热段加热时间 （1）钢的成分（取中碳钢成分） ，计算中采取 ， （2）钢的热导率 （3-6）代入数据 （3）钢的比热容当含碳量，时，。（4）钢坯厚度钢坯实际厚度为120mm，但在炉中为两面加热，故在计算中应采用的钢坯厚度为 （5）各无量纲特征数的数值 查冶金加热炉设计与实例图2-27得 （6）预热时间 （3-7）代入数据 3.3.1.3确定经过预热段之后钢坯表面与中心的温度差 ，查冶金加热炉设计与实例图2-27得 故 由此知预热终了时钢坯表面与中心的温度差 3.3.2加热段加热时间的计算3.3.2.1传热系数的计算 （1）炉子平均气温 （3-8） 流出加热段的炉气温度 代入式中得 所以 （2）炉气黑度平均有效射线长度 则 当时， 所以加热段中炉气的黑度 （3）辐射传热系数 查冶金加热炉设计与实例图2-27得 （4）对流传热系数 （5）总传热系数 3.3.2.2确定加热时间 （1）钢的热导率 （2）钢的热容量 （3）各量纲特征数的数值 ，查冶金加热炉设计与实例图2-27得 在加热段中钢坯的加热时间应为0.716h。3.3.2.3确定了加热终了时钢坯中心温度及表面与中心的温度差当，查冶金加热炉设计与实例图2-27得 （1）加热段终了时钢坯的中心温度 （2）钢坯表面与中心的温度差 3.3.3确定均热时间钢坯出炉时表面与中心的允许温度差小于50，在这里选40。前面已经确定，当钢坯进入均热段时，表面与中心的温度差为299。， 代入公式中求得均热时间 钢坯在炉内的总加热时间 设计中实取加热时间如下：预热时间1.9h；加热时间0.7h；均热时间0.2h；总加热时间2.8h。3.4炉子基础尺寸的决定及有关的几个指标3.4.1炉子的宽度（有效宽度）将代入公式得到炉膛宽度 （3-9）式中 l料坯长度，mm； a料坯之间和料坯端头与炉墙内表面的距离，250300,这里取250mm； 代入数据得 对砌砖炉体结构，为了砌筑施工方便，取5.8m。3.4.2炉膛高度 （1）预热段炉膛高度 预热段的平均高度 下加热炉膛与上加热炉膛对称，故高度相同。 （2）加热炉炉膛高度 （3）均热段的炉膛高度 本设计实际取均热段高度为1.199m。因为本加热炉采取端出料，均热段不必要过高，并且容易将冷空气吸入炉内。 以上计算只是理论值，仅供参考，实际工程中根据具体情况而定。3.4.3炉长计算 （3-10）式中 G炉子小时产量，50t/h; g每块钢坯质量，0.322t； 加热时间，2.8h； b钢坯宽度，0.12m。把数据代入公式（3-10）中 考虑到施工问题，为经常保证足够产量和留有一定余地,故最终取总炉长为27m。预热段长度： 加热段长度： 均热段长度： 总有效长度： 炉子总长度： 3.4.4炉底有效面积及总炉底面积 3.4.5炉底面积有效利用率3.4.6炉底强度 3.4.7出钢间隔时间 式中 m每小时加热的钢坯块数。3.4.8炉墙砌砖内表面温度的计算 （3-11） （1）预热段的炉墙内表面温度 ，查冶金加热炉设计与实例图2-27得： ，代入上式解得炉墙内表面温度为： （2）加热段的炉壁内表面温度 ， ， 代入上式解得加热段的炉墙内表面温度为： （3）均热段的炉壁内表面温度 ， ， 代入上式解得均热段的炉墙内表面温度为： 决定炉内衬全部采用粘土砖。3.5热平衡计算及燃料消耗量的确定3.5.1均热段的热平衡3.5.1.1热量收入（1）燃料燃烧放出的热量 （3-12）式中 各段的燃料消耗量，。 把数据代入（3-12） （2）预热空气带入的物理热 3.5.1.2热量支出 （1）金属吸收是热量 （3-13）式中 G=50000kg/h 带入上式中，解得 （2）通过炉墙及炉顶散失的热量 均热段炉顶的热损失 砌砖体的平均热导率 经过均热段单位炉顶面积的热损失 （3-14） 经计算 经过均热段炉顶的总热损失 均热段炉底的热损失 根据经验数据，通过实炉底散失的热流取上限，故 均热段炉墙的热损失 ， 故经过整个均热段侧墙的热损失 所以均热段炉墙、炉底及炉顶的总热损失为： （3）均热段炉门的热损失 出钢口的辐射热损失（端出口料） 根据近似计算公式 （3-15）式中 F炉门面积，。 把，代入（3-15）得 经常关闭的均热段炉门的热损失 本段中有六个经常关闭的炉门（其中4个经常关闭，2个关闭0.7的时间）。 炉门尺寸600mm400mm。 ，或， （3-16） 代入数据 经常开启的均热段炉门的热损失 （3-17）把，代入公式（3-17）得 通过均热段炉门的总热损失为 （4）炉门溢气带出的热量损失 炉门溢气量 （3-18） 把，代入公式（3-18） 把（考虑到砌缝的溢气）， 代入式中 （5）流出均热段的烟气带走的热量 （3-19） （6）化学不完全燃烧造成的热损失 表3-3 均热段热平衡均热段热平衡见表3-3，热平衡方程式为：，解方程式得：。即均热段每小时需燃烧208.7m天然气，实取本段的燃烧消耗量为300m。热收入热支出名称数据/(kJ/h)名称数据/(kJ/h) 燃料燃烧放热 预热空气代入物理热36366B13888B1 金属吸收的热量 砌砖体的热损失 炉门的热损失 炉门带走的热损失 烟气带走的热损失 化学不完全燃烧热损失63750013260121044803373574.623371B1675B1 总计40254B1 总计3381889.6+24046B13.5.2加热段的热平衡3.5.2.1热量收入 （1）燃料燃烧放出的热量 （2） 预热空气带入的物理热 （3-20） （3）金属氧化反应放出的热量 （3-21）把，（本段中生成的氧化铁皮百分比）代入公式（3-21)中得 （4）由均热段进入加热段的烟气带入的热量 3.5.2.2热量支出 （1）金属吸收的热量 （3-22） 把， 代入公式（3-22）得 （2）通过砌砖散失的热量 加热段炉顶的热损失， 代入式中 通过加热段炉顶的热损失 加热段炉底的热损失 加热段炉墙的热损失， 代入数据得 通过全部加热段炉墙的热损失为 所以加热段的炉墙、炉底和炉顶的总热损失 （3）加热段炉门的热损失 每个炉门的面积 加热段炉门的数量 ， 把，代入公式中得 （4）炉内冷却水管吸热造成的热损失， （3-23） 把，代入式（3-23）中 （5）化学不完全燃烧造成的热损失 （6）流出加热段的烟气带走的热量 （3-24），代入式中 加热段热平衡见表3-4，热平衡方程式表3-4 加热段热平衡解方程式得。实取本段燃料消耗量为1950m3/h。热收入热支出物理量数据/(kJ/h)物理量数据 燃料燃烧放热 预热空气代入物理热 金属氧化放热 由均热段流入加热段 的烟气带入的物理热36366B23888B29496204674185 金属吸收的热量 砌砖体的热损失 炉门的热损失 炉内冷却水的热损失 化学不完全燃烧的热损失 烟气带走的热损失249900001366634.522257776805.1161B25137608+25688B2 总计40254B2+5623805 总计32293304.6+25849B23.5.3预热段的热平衡3.5.3.1热量收入（1） 燃料燃烧放出的热量 （2） 空气预热带入的物理热 （3-25） （3） 金属氧化反应放出的热量 （3-26） （4） 由加热段进入预热段的烟气带入的热量 （3-27）， 3.5.3.2热量支出（1） 金属吸收的热量 （3-28）（2） 通过砌砖散失的热量 预热段炉顶散失的热量， 代入公式得： 预热段炉底的热损失 预热段炉墙的热损失， ，代入公式（3-29） （3-29） 所以预热段炉墙、炉顶和炉底总热损失为：（3） 预热段炉门的热损失（经常关闭） 炉门面积为：F=0.40.35m，炉门数量为12个（下加热炉门6个计算），代入式（3-30）中 （3-30）（4） 炉内冷却水管吸热造成的热损失， 代入公式（3-31）得 （3-31）（5） 装料口的热损失 装料口的辐射热损失 开口面积：F=0.25.8=1.16m，把数据代入（3-32）得 （3-32） 代入数据得 装料口炉门传导热损失 （3-33），代入公式（3-33）得 装料口的总热损失 （6）炉门溢气带出的热量 （3-34）， 代入式中得：，又 则： （7）化学不完全燃烧造成的热损失 （3-35） 把数据代入公式（3-35）得： （8）烟气出炉带走的热量 （3-36） 把数据代入公式（3-36）得 预热段热平衡见表4-5，热平衡方程式解方程式 表3-5 预热段热平衡热收入热支出物理量数据/（kJ/h）物理量数据/（kJ/h） 燃料燃烧放热 预热空气带入的物理热 金属氧化放热 由加热段流入预热段的 烟气带入的热量36366B33888B3131138057798090 金属吸收的热量 砌砖体的热损失 炉门的热损失 炉门冷却水吸热 装料口的热损失 溢出烟气带走的热量 化学不完全燃烧热损失 出炉烟气带走的热量 其他热损失167480001650236.02175111984164342235.722624025412B332819760+42077B313285161 总计69109470+40254B3 总计69109470+40254B33.5.4燃料消耗和炉子热效率3.5.4.1单位燃料消耗量 计算结果表明，无需在预热段设置燃烧器供给热量，进入预热段的烟气带入的热量已经足够消耗，本设计中进入预热段的烟气温度为1400。预热段热平衡表中“其他热损失”一项的数值，如大于热平衡中未估计到的其他热损失的实际数值，则烟气出炉温度还必须高于规定温度650，总消耗量为： 单位燃料消耗量： 3.5.4.2炉子热效率 （3-37） 由公式（3-37）得炉子热效率为：3.6燃耗系统的设计3.6.1烧嘴的选用依据 燃料种类：天然气； 燃料的低发热值：87004.18kJ/m3； 炉子的最大燃料消耗量：B=2250m3/h； 炉子最大空气需要量：V=10.17452250=22892.625m3/h； 预热空气温度：300； 供热量分配：加热段上加热34，加热段下加热46，均热段上下加热均10%。3.6.2烧嘴选型及安装 根据各种煤气烧嘴的特性，查工业炉设计手册决定选用低压涡流式烧嘴，即DWI8型煤气烧嘴，其最大燃烧能力为135m3/h。本次设计炉子宽3.02m，采用端出料侧供热方式，全部安装侧烧嘴。（1） 加热段上加热采用侧供热供热量：22500.34=765m3/h；烧嘴数量：765135=5.67，取6，每侧3个。（2） 加热段下加热采用侧供热供热量：22500.46=1035m3/h；烧嘴数量：1035135=7.67，取8，每侧4个。（3） 均热段上加热供热量：22500.1=225m3/h；烧嘴数量：225125=1.8，取2，每侧1个。（4） 均热段下加热和均热段上加热一样，每侧1个。3.7预热装置的选择及安装3.7.1 已知条件（1）出炉烟气温度：（2）出炉膛烟气流量： （3）进换热器空气温度：（4）空气预热温度：（5）预热空气流量： 3.7.2 设计数据（1）进换热器烟气温度：（2）进换热器烟气流量： （3）进换热器空气温度：（4）出换热器空气温度：（5）预热空气流量： 3.7.3设计方案（1）换计器种类：金属换热器（2）换热器结构：平滑直管换热器（3）换热器规格：mm （4）换热器布置：顺排，换热管中心距：，m（5）换热管气流方向及流速：逆叉流，管外流烟气m/s；管内流空气m/s。3.7.4设计计算（1）换热器烟气温度： (3-38)式中 换热器利用系数，根据经验取。查火焰炉设计计算参考资料表1-5知，烟气和空气的平均比热容分别为： ，代入数据得（2） 换热器换热面积： 换热器中烟气与空气的平均温度：由于空气预热温度小于300，则取1，代入数据得 传热系数： 管外烟气侧给热系数： 其中： 代入数据得 查火焰炉设计计算参考资料表5-4得： ,() 则 kJ/(m2h) kJ/(m2h) () 其中 m/s； 。 kJ/(m2h) 由于管内插入“+”字形纽带插入件，对流给热系数是光管的2.08倍。 则： kJ/(m2h) kJ/(m2h)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，取。 kJ/(m2h) 换热面积 （3-39） 代入数据得 3.7.5结构设计（1）换热管长度： 换热管长度和烟道高度大致相等，等于1720m。（2）计算换热管根数：由于本次设计采用的是573.5mm钢管，单根换热面积为0.577m2，则换热管根数为266.470.557=478.4，取480根。 （3）换热管的布置： 垂直烟气流动方向上的换热管排数：代入数据得 空气流通截面上的换热管排数：代入数据得 沿烟气流动方向上的换热管排数： 换热管行程数：，这里取2行程3.8烟道烟囱的设计计算3.8.1烟道的基本尺寸的计算表3-6 烟道的选型数据烟道的选型数据根据表3-6。名称数据单位烟气量25388m/h烟气入口温度580烟气出口温度146 初步设定烟气的流速为4m/s。则由连续方程得 由此计算结果选择的烟道为：拱形顶180；烟道内宽1400mm；高度1720mm；截面积2.30mm；烟道周长5.65m。 反算烟道内烟气的流速 3.8.2烟囱的设计计算 烟囱直接和烟道连接在一起，烟气先通过烟道，再进入烟囱。烟囱计算公式如下： （3-40）式中 烟囱有效抽力=，Pa，为抽力系数，一般取1.11.25，但乘上后所增加 的抽力不超过49Pa，以免增加投资过多，为求得的烟道总阻力损失； 烟囱的顶部的速度头，按有关温度查取，出口速度一般不低于23m/s，否则容 易倒灌，通常取2.55m/s； 每米几何压头，Pa，按烟气平均温度和夏季最高月平均温度查取。烟囱内温降 可取：砖烟囱1/m，无内衬烟囱34/m，砖砌金属烟囱22