06热处理燃料炉.ppt

第六章热处理燃料炉，讲师：杨晓敏，2008年1月04日，返回通用目录、教学提示、教学要求，了解常用燃料炉的类型、结构特点和优化要点；掌握燃气燃烧的计算内容和方法；掌握气体燃料燃烧过程的燃烧特性，了解常用燃烧器的结构和工作特性。掌握燃料炉的设计内容和方法。燃料炉的结构和传热特性明显不同于电阻炉。燃料炉具有燃烧室，该燃烧室从燃料燃烧中产生热能，并使用燃料产品作为传热介质来在炉中交换热量。6-1燃料炉的基本类型和特点6-2燃料燃烧计算6-3燃料消耗计算6-4燃料炉的经济技术指标和提高热效率的途径6-5燃料炉燃烧装置概述，第6章热处理燃料炉，6-1燃料炉的基本类型和特点，第一，热处理燃料炉的基本类型和特点，6-1燃料炉的基本类型和特点，第二，热处理燃料炉的炉型燃料炉的基本结构形式主要不同于电阻炉，在于有一个燃烧室。根据燃烧室的位置和燃烧产物的流动方式，燃料炉的炉型可分为四种：直燃型、顶燃型、侧燃型和底燃型。侧燃式固体燃料炉1-风机2-燃烧室3-火口4-炉膛5-排烟口6-门7-烟道8-烟囱3。热处理燃料炉的主要部件，1。炉体结构设计2。燃料消耗的计算、燃烧装置的选择和设计。燃料和燃烧计算4。排烟装置、炉门升降机构等。6-1燃料炉的设计、基本类型和特点。燃料炉设计中的问题：1。热处理炉(1)的燃料和普通燃料的分类天然固体燃料是煤；人造固体燃料是焦炭和煤粉。6-2燃料燃烧计算，天然液体燃料是石油；人造液体燃料：重油、柴油、煤油、汽油等。天然气燃料。常用的人工煤气燃料有：煤气发生炉煤气、高炉煤气、焦炉煤气、液化石油气等。6-2燃料燃烧的计算(2)评价燃料性能的主要指标燃料1的热值。燃料的热值是衡量燃料价值的一个重要指标，是单位重量或单位体积(气体燃料)的燃料在完全燃烧的情况下所能释放的热量，单位为千焦/千克(或千焦/立方米)。2.高热值和低热值(取决于燃烧产物的状态)高热值问：当燃料完全燃烧时释放的热量，燃烧产物中的水蒸气在0时凝结成水。低热值Q:当燃料完全燃烧时释放的热量，当燃料冷却到20后，燃烧产物中的水分仍处于蒸汽状态。(2)燃料燃烧的计算(1)计算燃料燃烧所需的空气量()是确定供气设备(如通风机)的依据之一；燃烧产物的量是确定烟道、烟囱等的基础之一。在燃料燃烧期间可达到的燃烧温度是选择满足熔炉温度的燃料。6-2燃料燃烧的计算2。理论空气需求和理论燃烧产物1。理论空气需求量L0根据燃料燃烧反应公式计算的单位燃料完全燃烧所需的最小空气量。(2)理论燃烧产物量V0单位燃料根据全部燃烧气体完全燃烧后产生的理论空气需求称为理论燃烧产物量。6-2燃料燃烧计算，6-2燃料燃烧计算，(1)定义实际空气供应与理论空气需求的比率，称为空气过剩系数。过量空气系数，3，实际空气量和过量空气系数，6-2燃料燃烧计算，燃料类型(不同种类燃料和空气混合的难易程度)固体：块煤n=1.3-1.7煤粉n=1.2-1.25；液体：油n=1.1-1.3；气体：n=1.02-1.2。燃烧装置用结构燃料的加工制备、过剩空气系数及氮的影响因素？围绕混合度对人工智能的影响尽管降低过量空气系数有许多优点，但一个重要的先决条件是燃料必须完全燃烧。尺寸对过量空气系数的影响；b .经验公式计算方法：见本书表6-6；3.计算(以气体为例)；a .分析计算方法；6-2燃料燃烧计算；4.燃烧温度和燃烧温度与燃料性质、过量空气系数、燃烧过程的完善和燃烧装置的结构完善有关。实际燃烧温度可以根据热平衡条件确定。燃烧温度的计算是为了选择符合炉温的燃料，但热处理炉的炉温通常不超过1300，大部分燃料都能满足炉温要求，因此燃烧温度往往不需要计算。6-3油耗计算，油耗计算：热平衡法经验法，6-3油耗计算，1。热平衡法，1)燃料燃烧的化学热Q燃烧，2)预热空气和物理热Q空气以及燃料带来的Q燃烧，燃烧过程中输入燃烧装置的能量，2。热量消耗项目(1)、Q部件、Q附件、Q控制、Q分散、Q辐射、Q溢出、Q储存(2)、废气带走的热量(3)、燃料泄漏引起的热量损失(4)、燃料不完全燃烧引起的热量损失、6-3燃料消耗计算、(2)、废气带走的热量、6-3燃料消耗计算、(3)、燃料泄漏引起的热量损失、Q泄漏、(4)、燃料不完全燃烧引起的热量损失、Q不在、6-3燃料消耗计算、燃料燃烧消耗B:6-3燃料消耗计算、2经验方法(1)，单位热耗指数计算1。单位耗热量Q是指加热炉加热1kg工件所消耗的总热量，其值也等于将1kg工件加热到所需温度所需的有效热量Q值除以加热炉热效率。2.炉子所需的热量Q和燃料消耗B等于，(2)炉底热强度指数1的计算。炉底热强度E是每有效炉底面积每小时的热量消耗。6-3油耗计算，2。炉膛燃料消耗：3。用途：常用于箱式热处理燃料炉。6-4燃料炉的经济技术指标，1燃料炉的经济技术指标，炉的热效率2，单位标准燃料消耗量B03，单位耗热量q4，炉底热强度e，6-4燃料炉的经济技术指标，1，炉的热效率，2，单位标准燃料消耗量，6-4燃料炉的经济技术指标， 并且在提高热效率的过程中炉子的热损失与诸如炉子的结构尺寸、燃料类型、炉子装载条件、工艺操作等因素相关。 节能的基本方法仍然是加强炉内热交换，减少热损失。6-4种提高热效率的方法，(1)减少炉壁热损失；(2)改进燃烧装置；(3)减少废气的热损失；(4)、利用废气余热，(1)、减少炉墙热量损失的燃料炉应尽量用轻质耐火砖代替重耐火砖，并在外层增加保温层。6-4提高热效率的方法，(2)改进燃烧装置，确保燃料完全燃烧，改善火焰辐射和对流效果。需要不断改进燃烧装置，提高炉子的热效率。6-4种提高热效率的方法，(3)减少废气热损失的方法，6-4种提高热效率的方法，a .降低废气排放温度的方法，但废气温度受工艺要求的限制，一般不能改变。b、Vn可以改变，Vn与过量空气系数有关，因此，合理控制过量空气系数是减少废气带走热量的有效途径。(4)利用废气余热。a、用废气预热空气或燃气可以加速燃烧反应过程b，用废气中的热量预热工件和辅助工具c，用废气作为低温回火炉的热源和可控气氛(N2)的原料d，用废气作为余热锅炉生产的蒸汽。6-4提高热效率的方法，6-5燃料炉燃烧装置，1。燃烧发展(3)燃料燃烧过程包括三个阶段：混合、活化和燃烧。1.混合可燃气体和氧气在空气中的适当混合是燃烧的前提。混合物越好，燃烧反应速度越快。2.活化点火温度：在燃料与空气混合后，有一个维持燃烧的最低温度，称为点火温度。点火浓度：燃烧用混合气体中可燃成分的浓度范围。燃烧反应是一个过程，在这个过程中，混合物中的可燃成分与氧气迅速反应，形成火焰，发出大量的热量和强光。(1)气体燃烧特性(1)气体燃料喷射速度和火焰传播速度火焰传播速度：火焰前沿向未燃烧可燃气体传播的速度。回火：可燃气体的喷射速度低于火焰传播速度，火焰会退回燃烧器在管道中燃烧，甚至爆炸。熄火：如果混合气体的喷射速度大于火焰传播速度，火焰将远离燃烧器向前移动，变得不稳定，有时会漂浮，当与冷空气接触时会冷却并熄灭。2、燃气燃烧装置(燃烧器)，6-5燃炉燃烧装置，2、燃料燃烧有动力燃烧和扩散燃烧；动态燃烧：如果可燃气体和空气在燃烧前完全混合，燃烧过程主要取决于燃气和氧气的化学过程，即取决于化学动力学因素。燃烧速度快，火焰短。扩散燃烧：如果可燃组分没有完全与空气混合，而是在燃烧过程中混合燃烧，燃烧过程主要取决于可燃气体和空气的混合和扩散过程。燃烧速度小，火焰长。(2)燃烧装置的内混燃烧器(无焰燃烧器):动力燃烧，射流无焰燃烧器结构图1-调节环；双喷射管；3-吸管；4-混合管；5-膨胀管；6-喷嘴；7-燃烧通道，具有：(1)小过量空气系数(n=1.02-1.05)和高热效率；(2)快速燃烧和短焰；(3)回火容易发生，预热温度有限，一般不超过400-500，需要较大的气压；(4)控制范围窄，不同热值的燃料不能任意使用。6-5燃料炉的燃烧装置，喷射无焰燃烧器(直头式)，喷射无焰燃烧器(弯管式)，外部混合燃烧器(无焰燃烧器):扩散燃烧1，特性：(1)(缺点)空气过剩系数较大，n=1.1-1.25(不完全性大-废气多-热效率低)；(2)燃料适应性更强；(3)不易回火，可以用较小的气体压力预热到较高的温度；6-5燃料炉燃烧装置，2型，平行套筒型，同轴套筒型，套筒型特点：混合不良，火焰长，回火困难，涡流型气体和空气强烈旋转混合，特点：混合好，火焰短，涡流型，平焰燃烧器，3。高速燃烧器：在燃烧器前增加燃烧室，特点：优点：(1)对流传热系数大，热效率高(2)加热均匀；缺点：(3)需要高气体和空气压力；(4)噪音大；(5)燃烧室需要特殊的耐火材料，以及(3)液体燃料的燃烧装置(喷嘴)(1)和燃烧特性油被加热和蒸发以形成可燃材料，可燃材料与氧气混合并燃烧。燃烧速度由油滴和氧气的蒸发速度、扩散和混合速度决定。6-5燃料炉燃烧装置，(2)、装置、6-5燃料炉燃烧装置、6-5燃料炉燃烧装置，(4)、固体燃料燃烧装置(燃烧室)(1)燃烧方式：燃料分为块煤层流燃烧和煤粉喷射燃烧。块煤分层燃烧(煤气化燃烧)煤粉燃烧的定义：煤粉和空气以15-20米/秒的速度喷入炉膛燃烧。(2)特点：优点：过量空气系数小，燃烧速度快，易于实现完全燃烧。缺点：粉末灰直接落在炉膛和工件上。当在高温下加热时，煤粉会形成炉渣并沉积在炉底。(2)设计(经验)燃烧室结构：燃烧室