冶金加熱爐設(shè)計(jì)與實(shí)例

內(nèi)容概要

本書(shū)主要針對(duì)冶金熱能專(zhuān)業(yè)的本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)與加熱爐設(shè)計(jì)人員的需要編寫(xiě)而成。重點(diǎn)介紹冶金加熱爐設(shè)計(jì)步驟及方法，以及推鋼式連續(xù)加熱爐、步進(jìn)式連續(xù)加熱爐、環(huán)形連續(xù)加熱爐、燃煤室狀加熱爐、換熱式均熱爐、熱處理爐的設(shè)計(jì)實(shí)例等。    書(shū)中編入了近年來(lái)加熱爐設(shè)計(jì)中采用的一些新工藝，使本書(shū)的技術(shù)內(nèi)容更為先進(jìn)。    書(shū)中介紹了大量的設(shè)計(jì)實(shí)例，并列出了常用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，方便工程設(shè)計(jì)人員在工作中借鑒與查閱。

作者簡(jiǎn)介

武文斐，男，漢族，1964年1月出生，中共黨員。1987年畢業(yè)于西安冶金建筑學(xué)院，同年能源與環(huán)境學(xué)院分配至任教。1992年獲西安冶金建筑學(xué)院碩士學(xué)位，2001年6月獲北京科技大學(xué)博士學(xué)位，2002年9月晉升為教授。近3年內(nèi)，主講了“傳熱學(xué)”、“鍋爐與鍋爐房設(shè)備”數(shù)門(mén)主干課和重點(diǎn)課。運(yùn)用多媒體和雙語(yǔ)講授“傳熱學(xué)”、“計(jì)算傳熱學(xué)”等課程。承擔(dān)完成了數(shù)項(xiàng)教改項(xiàng)目。發(fā)表了4篇教學(xué)研究方面的論文。近5年，先后承擔(dān)科研項(xiàng)目6項(xiàng)。其中，“高層建筑風(fēng)壓分布的數(shù)值模擬研究”填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在這一研究領(lǐng)域的空白，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，其研究成果列入暖通空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)，為建筑風(fēng)荷載與采暖、空調(diào)的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)；“加熱爐數(shù)學(xué)模型與計(jì)算機(jī)優(yōu)化加熱自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究”，在包鋼推廣應(yīng)用后取得的年經(jīng)濟(jì)效益達(dá)2200多萬(wàn)元，經(jīng)專(zhuān)家鑒定，認(rèn)為達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平；“燃燒過(guò)程優(yōu)化技術(shù)與計(jì)算機(jī)控制的研究”，建立了熱力與熱工設(shè)備燃燒過(guò)程中包括預(yù)混火焰、燃燒室內(nèi)輻射換熱、燃?xì)馔牧髁鲃?dòng)等多模型耦合的三維數(shù)學(xué)模型，編制的“燃燒熱過(guò)程數(shù)學(xué)模型多變量耦合求解的計(jì)算機(jī)軟件”，在包鋼投入使用后取得明顯的技術(shù)效果與經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)用前景廣闊，該成果處于國(guó)際領(lǐng)先水平。2項(xiàng)成果獲獎(jiǎng)。近3年內(nèi)，在中英文核心期刊及國(guó)內(nèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文10多篇，1篇被ISTP收錄。

書(shū)籍目錄

第一篇  冶金工廠加熱爐的設(shè)計(jì)方法和原則  第1章  加熱爐的初步設(shè)計(jì)    1.1  設(shè)計(jì)前的原始資料    1.2  加熱爐爐型的確定    1.3  加熱爐燃料的確定    1.4  加熱爐燃燒裝置的確定      1.4.1  固體燃料燃燒裝置      1.4.2 液體燃料燃燒裝置      1.4.3  氣體燃料燃燒裝置    1.5  預(yù)熱裝置的選擇及安裝      1.5.1  管狀金屬換熱器      1.5.2  針狀換熱器      1.5.3  整體換熱器      1.5.4  輻射換熱器      1.5.5  陶瓷換熱器    1.6  鼓風(fēng)系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)      1.6.1  鼓風(fēng)機(jī)的選擇      1.6.2  煤氣管道、空氣管道和閥門(mén)    1.7  爐子水冷系統(tǒng)的確定      1.7.1  汽化冷卻裝置的設(shè)計(jì)與布置      1.7.2  供水和爐水的水質(zhì)要求      1.7.3  箱式冷卻元件的強(qiáng)度計(jì)算      1.7.4  壓力容器的水壓試驗(yàn)      1.7.5  國(guó)內(nèi)部分有色冶金爐汽化冷卻主要技術(shù)數(shù)據(jù)    1.8  加熱爐鋼結(jié)構(gòu)      1.8.1  加熱爐鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)      1.8.2  主要構(gòu)件      1.8.3  材料的選用    1.9  加熱爐機(jī)械和自動(dòng)調(diào)節(jié)    1.10  繪制加熱爐爐型示意簡(jiǎn)圖  第2章  加熱爐的工藝計(jì)算和設(shè)計(jì)    2.1  燃料燃燒計(jì)算      2.1.1  燃燒計(jì)算前的基礎(chǔ)資料      2.1.2  燃燒計(jì)算的內(nèi)容      2.1.3  計(jì)算步驟    2.2  加熱爐的熱制度    　2.2.1  一段式加熱制度    　2.2.2  二段式加熱制度   　 2.2.3  三段式加熱制度    2.3  鋼坯加熱溫度和時(shí)間的計(jì)算   　 2.3.1  加熱時(shí)間的理論計(jì)算    　2.3.2　均熱時(shí)間的計(jì)算    　2.3.3　預(yù)熱時(shí)間的計(jì)算   　 2.3.4  恒溫爐內(nèi)薄材的加熱時(shí)間計(jì)算   　 2.3.5  浴爐中鋼坯的加熱時(shí)間計(jì)算   　 2.3.6  熱處理爐內(nèi)鋼坯的加熱計(jì)算   　 2.3.7  鋼坯加熱計(jì)算中參數(shù)的確定    　2.3.8　經(jīng)驗(yàn)方法確定加熱時(shí)間    　2.3.9  室狀加熱爐內(nèi)鋼坯的全加熱時(shí)間    　2.3.10  鋼坯進(jìn)行熱處理所需的加熱時(shí)間    2.4  爐子數(shù)量和基本尺寸的確定   　 2.4.1  爐子座數(shù)的確定   　 2.4.2  爐膛基本尺寸的確定    2.5  爐體筑爐材料確定    　2.5.1  耐火磚   　 2.5.2  耐火纖維   　 2.5.3　不定形耐火材料   　 2.5.4  隔熱材料   　 2.5.5　普通筑爐材料    2.6  加熱爐爐襯的設(shè)計(jì)   　 2.6.1　爐體砌磚材料    　2.6.2  爐體各部位磚縫的允許厚度    　2.6.3  砌磚尺寸    　2.6.4　異型磚的設(shè)計(jì)    　2.6.5  砌磚泥漿的選用    　2.6.6  爐頂砌筑   　 2.6.7  爐墻砌筑　　　2.6.8　爐底的砌筑    2.7　鋼架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)    2.8  爐子熱平衡和燃料消耗量的計(jì)算   　 2.8.1  加熱爐熱平衡計(jì)算內(nèi)容   　 2.8.2  熱量的收入和支出項(xiàng)的計(jì)算方法    2.9　燃燒裝置的計(jì)算    　2.9.1　煤燃燒室計(jì)算    　2.9.2　煤粉燃燒器的選用    　2.9.3　燃油噴嘴的設(shè)計(jì)   　 2.9.4　燃?xì)鉄斓挠?jì)算    2.10　預(yù)熱裝置的計(jì)算    2.11  煤氣（空氣）管道和煙道的設(shè)計(jì)   　 2.11.1　煤氣（空氣）管道計(jì)算    　2.11.2　煙道截面計(jì)算   　 2.11.3　煙囪的計(jì)算   　 2.11.4  鼓風(fēng)機(jī)的計(jì)算和選擇第二篇  鋼鐵廠加熱爐設(shè)計(jì)實(shí)例  第3章　120t／h步進(jìn)梁式加熱爐設(shè)計(jì)實(shí)例    3.1  步進(jìn)梁式加熱爐設(shè)計(jì)基本情況    　3.1.1  步進(jìn)梁式加熱爐設(shè)計(jì)條件    　3.1.2  本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)    　3.1.3  可行方案的篩選方法提要   　 3.1.4  與本設(shè)計(jì)題目相關(guān)的理論知識(shí)（包括新知識(shí)）提要   　 3.1.5  步進(jìn)梁式加熱爐設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想和技術(shù)決策    3.2  步進(jìn)梁式加熱爐設(shè)計(jì)說(shuō)明   　 3.2.1  步進(jìn)梁式加熱爐的平面布置   　 3.2.2  步進(jìn)梁式加熱爐的主要尺寸    3.3  步進(jìn)梁式加熱爐及其附屬設(shè)備的工藝性能   　 3.3.1  步進(jìn)梁式加熱爐爐型結(jié)構(gòu)   　 3.3.2  步進(jìn)梁式加熱爐用耐火材料及其性能    3.4  步進(jìn)梁式加熱爐各結(jié)構(gòu)說(shuō)明   　 3.4.1  步進(jìn)梁式加熱爐鋼結(jié)構(gòu)   　 3.4.2  步進(jìn)梁式加熱爐供熱、燃燒及排煙系統(tǒng)   　 3.4.3  爐門(mén)及其升降機(jī)構(gòu)   　 3.4.4步進(jìn)梁式加熱爐機(jī)械設(shè)備 　 3.5  不銹鋼步進(jìn)梁式連續(xù)加熱爐的計(jì)算   　 3.5.1  空氣量及燃燒生成量計(jì)算（燃燒計(jì)算）   　 3.5.2  爐內(nèi)各段綜合輻射系數(shù)   　 3.5.3  爐長(zhǎng)、爐寬的確定   　 3.5.4熱平衡計(jì)算   　 3.5.5鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算   　 3.5.6金屬預(yù)熱器計(jì)算   　 3.5.7煙道阻力計(jì)算   　 3.5.8煙囪高度計(jì)算  　3.6  圖例第4章　15t／h推鋼式連續(xù)加熱爐設(shè)計(jì)實(shí)例  　4.1  加熱爐爐型的選擇  　4.2　燃料燃燒計(jì)算   　 4.2.1　換算燃料成分   　 4.2.2  空氣需要量和燃燒產(chǎn)物量及其成分的計(jì)算    　4.2.3　燃燒產(chǎn)物密度計(jì)算    　4.2.4　理論燃燒溫度的計(jì)算    4.3　鋼坯加熱時(shí)間的計(jì)算    　4.3.1  預(yù)熱段加熱時(shí)間的計(jì)算    　4.3.2　加熱段加熱時(shí)間的計(jì)算    　4.3.3　確定均熱時(shí)間    4.4  爐子基本尺寸的決定及有關(guān)的幾個(gè)指標(biāo)   　 4.4.1  爐子寬度（有效寬度）   　 4.4.2  爐膛高度   　 4.4.3  爐長(zhǎng)計(jì)算   　 4.4.4  爐底有效面積及總爐底面積   　 4.4.5  爐底面積有效利用率   　 4.4.6  爐底強(qiáng)度   　 4.4.7  出鋼間隔時(shí)間   　 4.4.8  爐墻砌磚內(nèi)表面溫度的計(jì)算    4.5  熱平衡計(jì)算及燃料消耗量的確定    　4.5.1  均熱段的熱平衡   　 4.5.2　加熱段的熱平衡    　4.5.3　預(yù)熱段的熱平衡    4.6　燃燒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)    4.7　煙道的設(shè)計(jì)    　4.7.1  煙道基本參數(shù)計(jì)算   　 4.7.2  煙道的阻力計(jì)算   　 4.7.3  風(fēng)機(jī)的選取    4.8  汽化冷卻系統(tǒng)計(jì)算   　 4.8.1  汽化冷卻水循環(huán)計(jì)算目的   　 4.8.2  汽化冷卻的熱力計(jì)算   　 4.8.3  汽化冷卻循環(huán)方式與循環(huán)系統(tǒng)的確定   　 4.8.4　冷卻元件的選擇   　 4.8.5  汽包的計(jì)算與選擇   　 4.8.6  上升管與下降管的計(jì)算與選擇   　 4.8.7  上聯(lián)箱與下聯(lián)箱   　 4.8.8  排污裝置   　 4.8.9　供水和爐水的水質(zhì)要求    4.9  自然水循環(huán)計(jì)算   　 4.9.1  基本概念   　 4.9.2  計(jì)算步驟   　 4.9.3　具體計(jì)算過(guò)程與結(jié)果   　 4.9.4　具體計(jì)算各值匯總    　4.9.5  循環(huán)可靠性的校驗(yàn)    　4.9.6  強(qiáng)度計(jì)算　　　4.9.7  汽化冷卻件的選取    4.10　煙囪的設(shè)計(jì)與計(jì)算   　 4.10.1  煙囪的設(shè)計(jì)   　 4.10.2  煙囪的計(jì)算 　 4.11  鋼結(jié)構(gòu)   　 4.11.1  拱頂?shù)捏w積和質(zhì)量   　 4.11.2　鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算 　 4.12　余熱鍋爐系統(tǒng)   　 4.12.1  余熱鍋爐的特點(diǎn)   　 4.12.2  設(shè)計(jì)鍋爐的介紹    　4.12.3  鍋爐的汽水流程   　 4.12.4  余熱鍋爐設(shè)計(jì)原則    　4.12.5  余熱鍋爐受熱面的布置   　 4.12.6  余熱鍋爐的熱負(fù)荷    　4.12.7  主受熱面的熱負(fù)荷    　4.12.8　余熱鍋爐阻力計(jì)算   　 4.12.9　余熱鍋爐各參數(shù)匯總   　4.13  圖例　第5章　35t／h環(huán)形鋼管加熱爐設(shè)計(jì)實(shí)例 　 5.1  生產(chǎn)任務(wù)和工藝要求 　 5.2　鋼管加熱要求 　 5.3  爐型  　5.4　環(huán)形加熱爐生產(chǎn)能力 　 5.5  爐子主要尺寸  　5.6  燃料條件  　5.7　其他公用介質(zhì)    　5.7.1  冷卻水   　 5.7.2  工業(yè)氮?dú)?   　5.7.3  壓縮空氣   　 5.7.4  用電點(diǎn)    5.8  爐型概述    5.9　環(huán)形爐基本參數(shù)    5.10  儀表、電氣過(guò)程監(jiān)測(cè)及控制    　5.10.1　儀表基礎(chǔ)自動(dòng)化    　5.10.2  電氣設(shè)計(jì)范圍   　 5.10.3  電訊系統(tǒng)    5.11  環(huán)形爐的主要技術(shù)性能    5.12  圖例　第6章　換熱式均熱爐設(shè)計(jì)實(shí)例    6.1  已知條件    6.2　燃料燃燒計(jì)算    6.3  金屬加熱時(shí)間計(jì)算    6.4　均熱爐熱平衡    　6.4.1  熱量的收入    　6.4.2  熱量的支出   　 6.4.3　煤氣主管道直徑的確定    　6.4.4  空氣用量    6.5　換熱器計(jì)算    6.6  氣體力學(xué)計(jì)算  第7章　熱處理爐設(shè)計(jì)實(shí)例    7.1  熱處理爐的初步設(shè)計(jì)    　7.1.1  爐子設(shè)計(jì)的已知條件    　7.1.2　爐型和數(shù)量選擇   　 7.1.3　燃料選擇   　 7.1.4  燒嘴和空氣過(guò)剩系數(shù)的確定   　 7.1.5  預(yù)熱裝置和空氣預(yù)熱溫度的確定   　 7.1.6鼓風(fēng)機(jī)位置的確定   　 7.1.7煙囪位置的確定    7.2  熱處理爐的計(jì)算   　 7.2.1　燃料燃燒計(jì)算    　7.2.2  鋼的熱處理加熱制度的確定    　7.2.3  爐子主要尺寸和產(chǎn)量指標(biāo)的確定    　7.2.4  爐子砌磚材料的選擇    　7.2.5  爐子熱平衡計(jì)算及燃料消耗率計(jì)算  第8章　燃煤室狀加熱爐設(shè)計(jì)實(shí)例    8.1  已知條件    8.2  固體燃料燃燒計(jì)算    8.3　爐膛熱交換計(jì)算    8.4  金屬加熱時(shí)間    8.5  筑爐材料的選擇    8.6  爐子熱平面及燃料消耗量的計(jì)算“    8.7　整體換熱器的計(jì)算    8.8  固體燃料燃燒室的計(jì)算    8.9  制圖附錄    附錄1  機(jī)械工業(yè)建設(shè)工程設(shè)計(jì)文件深度規(guī)定JBJ 35—2004（摘錄）    附錄2  工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB 9078—1996    附錄3  工業(yè)爐窯保溫技術(shù)通則GB／T 16618—1996    附錄4  工業(yè)爐窯煙塵測(cè)試方法GB 9079—88    附錄5  工業(yè)爐名詞術(shù)語(yǔ)GB／T 17195—1997    附錄6  工業(yè)爐砌筑工程施工及驗(yàn)收規(guī)范GBJ 211—87參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

第1章 加熱爐的初步設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)前的原始資料設(shè)計(jì)加熱爐前至少應(yīng)掌握以下原始資料。①加熱爐的年產(chǎn)量，該項(xiàng)應(yīng)根據(jù)車(chē)間或工廠的生產(chǎn)要求而制定。②加熱爐的用途和工藝操作，例如加熱爐是用于加熱物料還是熔煉物料，是用于進(jìn)行壓力加工前的金屬加熱還是用于熱處理金屬等。③被加熱物體的外形尺寸和種類(lèi)。④加熱爐的熱源或燃料情況，例如電能、煤氣、天然氣、重油或其他各種燃料等。⑤其他所必需的資料，如軋鋼車(chē)間的具體設(shè)備布置，車(chē)間標(biāo)高，有無(wú)特殊要求，都需和甲方具體協(xié)商。1.2 加熱爐爐型的確定鋼坯加熱爐爐型的確定應(yīng)全面考慮以下幾個(gè)方面問(wèn)題。（1）加熱爐類(lèi)型的確定一般來(lái)說(shuō)，在晝夜連續(xù)生產(chǎn)的軋鋼車(chē)間中，加熱形狀規(guī)則的料坯（例如方形斷面或柱形斷面鋼坯），并且產(chǎn)量較大，應(yīng)在連續(xù)加熱爐中加熱為宜。其他情況可以采用爐型結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、使用較靈便、產(chǎn)量不太大的室狀加熱爐進(jìn)行加熱。一些特殊形狀坯料，可在特定形式的加熱爐中完成加熱過(guò)程，如薄板垛的退火用罩式退火爐，圓柱形的管坯在斜底爐或環(huán)形轉(zhuǎn)底爐內(nèi)加熱。在產(chǎn)量較高的現(xiàn)代化薄板車(chē)問(wèn)，薄板坯的加熱，可用鏈帶式或輥底式等機(jī)械化爐底爐。尺寸較大的鋼錠在均熱爐內(nèi)加熱，而尺寸特大的鋼錠則用車(chē)底式加熱爐加熱較為方便。另外，在連續(xù)加熱爐內(nèi)，合金鋼或高碳鋼鋼錠在600°C以前加熱速度應(yīng)慢一些，以免鋼錠產(chǎn)生破裂。因此應(yīng)在加熱爐結(jié)構(gòu)上采取相應(yīng)措施，如設(shè)置中間煙道或砌筑中問(wèn)隔熱墻，減少燒嘴能力，以防止預(yù)熱段爐溫過(guò)高。（2）加熱爐內(nèi)坯料受熱面的確定對(duì)室狀加熱爐，料坯斷面小于300mm時(shí)，采用一面加熱，大于500mm時(shí)，可用三面或四面加熱。在連續(xù)式加熱爐內(nèi)，當(dāng)坯料斷面小于80mm時(shí)，可采用一面加熱；大于100mm時(shí)，則采用兩面加熱。此外，坯料長(zhǎng)度小于1m時(shí)，不宜采用兩面加熱，因?yàn)榱吓魈?，架空料坯用冷卻水管所占下加熱面面積的比例很大，故下面加熱的作用并不顯著。相反，由于冷卻水管的設(shè)置，卻帶來(lái)一系列的缺點(diǎn)。對(duì)于一些特殊形狀料坯的受熱面問(wèn)題，由所選定的特殊爐型來(lái)決定。如大鋼錠在均熱爐中直立放置，接近于四面加熱的情況，薄板坯在輥底式爐中就可以兩面加熱。

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《冶金加熱爐設(shè)計(jì)與實(shí)例》是在參考以往的冶金加熱爐設(shè)計(jì)教材和設(shè)計(jì)參考資料基礎(chǔ)上，主要針對(duì)冶金熱能專(zhuān)業(yè)的本科。畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)與冶金加熱爐設(shè)計(jì)人員的需要編寫(xiě)而成，本科生及設(shè)計(jì)人員易于學(xué)習(xí)掌握。

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