推鋼式連續加熱爐設計畢業設計說明書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 防止因熱脹冷縮而使換熱 器體開裂。換熱器的工作環境也是換熱器壽命的重要保證。若使用不當，再好的換熱器短時期內就可能損壞，因此在系統中必須有保護措施 :一是換熱器煙氣人口溫度控制，即煙氣稀釋法，在 換熱器人口前煙道上增加一個冷卻用空氣閥門 (冷空氣可 來自引風機 )。二是空氣預熱溫度控制，即熱風放散法，當助燃空氣溫度過高時，增大空氣流量以降低空氣溫度，且打開熱風管道的放散閥，將多余的熱空氣排人大氣。 爐膛壓力控制 爐膛壓力不允許在負壓狀態下操作，以防冷空氣進人爐內破壞氛和影響加熱質量，一般爐底處為 1030 Pa 微正壓。當因 爐門開啟等原因造成爐壓波動時， 爐壓的控制有兩種方法可選 :一是通過煙道閘門的開大 或關小達到控制爐壓之目的 。二是對引風機進行變頻控 制，通過控制排煙量來達到控制爐壓。 對一個節能的加熱爐的基本要求是：有較高爐底（或膛）效利用率，在此面積（或爐膛）上有均勻的溫度場，有較高的裝載量；爐內加熱元件（或裝置）、爐氣、爐膛對工件有良好的傳熱效果，可縮短工件加熱時間；較好的保溫能力和較少的熱損失，有較高的熱效率。以上各要求須通過合理地設計爐型、爐襯、加熱元件（或裝置）等來實現。 工業 爐節能的幾個措施 (1)爐襯 爐襯在保證爐子的結構強度和耐熱度的前提下，應盡量提高保溫能力和減少儲蓄熱。單純依靠增加爐襯厚度來降低爐外壁溫度是不合適的，因為這樣做不僅會增加爐襯儲蓄熱和成本，還相應地減少了爐底面積（爐膛）的有效利用率。而實行爐襯纖維化和輕質化，則有很大的節能效果。 耐火纖維也稱陶瓷纖維，它具有耐高溫、熱導率低、密度小、蓄熱量少、抗熱震性能好等特點，耐火纖維爐襯可以采用疊鋪或用預制塊安裝，也可用耐火纖維噴涂。罩式退火爐在爐襯上采用硅酸鋁針刺毯保溫材料，取得了良好的節能效果，能耗比輕質磚爐襯降低 40％，大大減輕了爐架的負荷。 (2)爐膛結構及強化熱交換 使爐膛形成一個熱交換的系統，在加熱元件、爐襯和工件三者之間進行熱交換。提高爐膛熱交換常有如下措施： 首先采用合理的爐膛空間。由于集箱加熱退火長度在 9m以下，采用罩式爐，其加熱元件均勻分布在爐膛內壁，確保爐膛均勻傳熱；若集箱長度在 6m以下，則只采用兩個邊爐罩組合，靈活運用，有效利用爐膛空間，提高了熱效率。 其次在不增大爐膛空間容積的前提下，加大爐內壁的面積，以增大熱交換面積，如采用波紋形的爐頂。 共 頁 第 12 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第三，可采用 圓形爐膛，替代箱形爐膛，可強化爐膛對工件均勻傳熱的效果，并減少爐壁散熱量。 第四，爐膛內安設風扇，以加強爐內對流傳熱。特別是小型加熱爐，高速氣流可破壞停滯在工件表面阻礙傳熱和界面反應的爐氣邊界底層，起到縮短加熱時間和加快提高工件溫度的作用。 第五，爐膛密封，包括爐膛內各引出構件、爐殼、爐門等處的密封。爐子密封影響氣氛控制、工件品質和能耗。當爐內有 96Pa 負壓時，通過 3cm2 的孔洞將會吸進 10m3/h 冷空氣，爐門開啟 ，熱能消耗會增加 15％。因此注意爐膛、爐殼、爐門等處的密封有利于節 能。 (3)加熱元件布置 對于電爐，加 熱元件的布置對節能有一定影響，在爐膛內均勻布置可形成溫度均勻的有效加熱空間。本公司在邊爐罩與中爐罩的銜接處仍安裝了加熱元件，可改善爐體結合區溫度偏低的現象。也可采用輻射管加熱元件有利于爐溫均勻和節能。 燃料爐的節能 燃料爐與電加熱爐比較，主要不同點是其熱源依靠燃料燒和產生氣體。因此，其節能除具備電加熱爐節能的基本要點外，主要是燃料燃燒和爐內氣流合理組織等。 (1)油燃燒裝置（或稱噴嘴、燃燒器） 油的燃燒程度主要取決 于油的霧化程度，一般認為霧化顆粒小于 50μ的占85％以上最為理想，油的霧化效果決定于噴嘴結構和油的粘度。 油霧化的機理有：壓力霧化、氣動霧化和發泡霧化。依此制造了各種類型的噴嘴。壓力霧化的噴嘴是最常用的形式。壓力噴射霧化式的油壓比例調節噴嘴（ F型噴嘴），以油壓為調風的動力，調節時自動地隨之調風，自動地實現油風比例的調節。本公司采用 F 型噴嘴替代 R 型噴嘴可顯著節能。 氣動霧化利用具有一定壓力的霧化劑與燃油之間的相互作用把油霧化。用這種機理制造的 ZBF 型轉杯式燃油器，利用高速度旋轉的轉杯的離心力， 使燃油霧化。用它來代替壓縮空氣壓力霧化的高壓噴嘴，燃燒更為安全，可顯著節油。發泡霧化燃燒器適用于粘度較大的重油和渣油燃燒，其節油率可達 6％以上。 (2)燃氣燃燒裝置（或稱噴嘴、燃燒器） 對于氣體燃料燃燒，當燃料與空氣混合比例合適時，著火后可瞬間燃盡。優良的氣體燒嘴，能自動調節燃氣與空氣比比例，燃燒的火焰在爐內應能強化爐內熱交換。 平焰燒嘴根據氣流附壁效應產生盤形平展火焰，貼著爐壁流動的燃燒氣體能夠促進爐內氣體的再循環，強化對流換熱。爐壁形成高溫，強化輻射傳熱。該燒嘴多數安裝在爐頂，可 保護爐膛壓力，減少從爐門處吸入冷空氣。生產應用表明，使用平焰燒嘴比使用普通火炬燒嘴要節能 20%～ 30%。 共 頁 第 13 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 高速燒嘴是煤氣與空氣在燒嘴內混合燃燒后，燃燒產物以高速噴出，極大地強化爐內對流換熱，促進氣流再循環，提高加熱速度，可顯著節能。 (3)煤燃燒裝置 一般通用燃燒形式是在爐柵上的塊煤燃燒。這種燃燒形式不但漏煤嚴重，而且由于煤釋放揮發分、冒黑煙和固定碳燃燒，致使燃燒不完全、不穩定，污染環境。本公司使用的小型煤加熱爐一焦炭爐，主要用于合金鋼管夾、防磨罩、耳板等小型工件加熱，占地面積小，操 作方便。對于大型燃煤燃燒裝置的改進主要采用往復式爐排和鏈式燃燒裝置，實現連續機械加煤和燃燒。 粉煤燃燒可改善煤與空氣的混合和燃燒，與塊煤相比有較好的節能效果和減少黑煙。 (4)空氣消耗系數與節能 在燃料燃燒中，空氣消耗系數的值對爐子的能耗有很大影響。當空氣不足，則燃料不能完全燃燒。如果空氣過剩，需額外加燃料以加熱過剩空氣，以免造成爐溫下降。減少過剩空氣量可減少多余的空氣帶走的熱損失，減少送風量和送風機、引風機的動力費，可抑制爐內多余氧氣與氮化合成 NOx。因此，合適的空氣消耗系數對節能 有很大的幫助。 加熱工藝設計節能 一個產品零部件應具有何種性能要求，實施何種工藝過程和加熱規范，采用何種鋼材，在何種設備中加熱，這些都是加熱工序設計的要求，它在很大程度上限定了加熱過程中的能耗。 常規加熱工藝規程節能 選用的加熱設備應在滿足加熱工藝要求的基礎上，具有較高的生產率、熱效率和低能耗。通常當產品有足夠批量時，選用專用設備有最好的節能效果。滿載的加熱爐熱效率高于間隙式加熱爐。 合理的加熱工藝規程也能達到很好的節能效果 . (1)加熱溫度 鋼材的加 熱溫度是由其特性決定的，但常允許在一個溫度范圍內變動。適當降低加熱溫度有顯著的節能效果。例如：把加熱溫度降低 30℃，對 It 鋼件在熱效率為 40％的爐內加熱時，可節能 14kW/h。 通常φ 1000 14 的封頭加熱溫度允許在 1050177。 50℃加熱，在一般情況下可選用 1050℃的下偏差值加熱，即為 1000℃，降低溫度 500℃。 為了節能也有把加熱溫度提高的情況。提高加熱溫度，加快碳在鋼中的擴散速度，可顯著縮短加熱時間。當溫度從 900～ 930℃提高到 980～ 1010℃時，可使封頭加熱壓制時間縮短 10%。 由于縮短加熱時間帶來的節能遠大于因溫度升高的熱 共 頁 第 14 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 損失，實施升溫加熱常受到爐罐耐熱性和常規鋼材晶粒粗大的限制。 (2)加熱時間 加熱時間通常依經驗公式計算，在生產中又常留有余量，取大數，導致加熱時間過長，浪費熱能。據統計，在加熱生產中實施正確的加熱時間，在總體上可節能 10%。因此合理計算升溫與保溫時間，可有效節能。 (3)加熱速度 加熱速度影響加熱時間和節能。除大型零件和高合金鋼外，絕大多數的鋼材允許快速加熱，快速加熱的基本途徑是強化爐內熱交換。具體措施有：實施熱裝爐。提高爐溫進 行快速加熱，提高爐溫可顯著強化輻射加熱，在高溫下，即使很小的溫差也能產生很大的傳熱速度。例如 1℃的溫差所引起的傳熱量在 1200℃時約為540℃時的 5倍。 在 實際生產中，只要合理地設計爐型、襯加熱元件（或裝置）等，同時通過綜合管理控制，建立節能的管理體制，最有效地利用設備，使能源和原材料得到最充分的利用，從而獲得性能優良的產品。 目前加熱爐生產中所用的能源有電力和燃料。電力是無污染的能源。各類燃料燃燒對大氣均造成污染。加熱爐的控制方法，已從單純的燃料量控制向 多種控制的方向發展，向節能和環保的方向發展。 隨著我國能源的變化，采用電加熱爐的比例會逐漸擴大，成為加熱爐的發展趨勢 。 推鋼機的結構特點及應用 在中厚板生產中，加熱爐擔負著鋼坯的加熱任務，而推鋼機是將鋼坯推進或推出加熱爐的附屬設備，常見的加熱爐有推鋼式加熱爐和步進式加熱爐。各種加熱爐的推鋼機結構形式不盡相同，雙機架齒式推鋼機是一種新型結構。本文結合濟鋼中厚板廠加熱爐用雙機架齒式推鋼機的結構，介紹其特點和使用情況。 推鋼機種類 推鋼機的種類很多，常見的有齒輪齒條式、絲杠螺母式、曲柄 連桿式、液壓式等，還有的推機把齒輪齒條傳動和液壓傳動相結合，形成了液壓齒條式，它們各有特點。 齒輪齒條式推鋼機通過齒輪齒條的嚙合傳動把電動機的旋轉運動轉變為齒條的直線運動，帶動推桿完成推鋼。其工作可靠，傳動效率高，推力和行程大，但設備自身較重。目前齒輪齒條推鋼機應用比較廣泛。 絲杠螺母式和曲柄連桿式推鋼機結構工作效率低，行程和推力較小，一般用于小型加熱爐，新加熱爐一般很少采用。 液壓式推鋼機由液壓缸直接推動推桿工作，結構簡單，推力大，自重輕，速度、行程易控制，但行程不宜太大，且液壓系統制做、維護較困難。 共 頁 第 15 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 雙機架齒輪齒條式推鋼機結構及特點 齒輪齒條式推鋼機主要包括電動機、減速機、聯軸器、齒輪軸、齒條、推桿、機架、壓輪、托輪等。機架一般為多層箱體，箱體間用螺栓聯 的稱為下置式，齒輪軸位于箱體上層的稱為上置式。無論采用下置式還是上置式，都存在維修時更換零、部件困難的問題，尤其是更換下部零件時，需要把箱體層層拆分開。況且該結構不易觀察齒輪齒條的嚙合情況。 使用性能 確保使用性能可靠，是加熱爐耐火一保溫內襯設計選材基本的要求，也是設計選材應遵循的基本原 則。所說的使用性能應包括如下幾個方面 : 熱性能 耐火一保溫內襯在高溫下工作，應具備優良的熱性能，是設計選材中應優先考慮的問