工业炉设计说明书

工业炉设计说明书
热能与动力工程2008级课程设计说明书
学院：机械工程学院
专业：热能与动力工程
学生姓名：李斌
班级：热能0801
学号：40840054
设计方向：工业炉
指导教师：冯俊小
课程设计题目 题号：60
1.炉型 连续加热炉
2.生产率 3
3.8t/h
3.加热料坯尺寸 2700180180⨯⨯ mm
4.钢种 普碳 含碳量 0.45% 出炉温度 C ο
1180
5.钢坯出炉时允许断面温差小于 M C /300~100ο
透热深度
6.燃料 重油
C
t y ︒=100 成分 C H O N S A W % 85.1
12.1
0.5
0.6
0.2
0.3
1.2
7.空气预热温度 C t k ︒=200
8.有效炉底强度 2
./550m h kg P =
9.环境温度 C t e ︒=20
设计过程或说明结果备注二．技术设计
2.1 燃料燃烧计算
内容包括
（1）单位燃料完全燃烧空气需
要量Ln
（2）单位燃料完全燃烧燃烧产
物量n V
（3）燃烧产物成分分析及其密
度ρ
（4）理论燃烧温度
l
t
（5）燃料低位发热量
d
Q
2.1.1燃料类型和成分
重油
2.1.2燃料低位发热量计算
y
y
y
y
y
d
W
S
O
H
C
Q12
.
25
)
(9.
108
1030
1.
339-
-
-
+
=
Kg
KJ/
6.
41257
=
（3）炉膛高度和炉型曲线
根据经验可选取各部位炉膛高度
设计过程或说明
结果 备注
m 5.1m 6.1,m 1.162143=====H H H H H ，均热段加热段预热段
）
（，火压高度炉尾抬高段150~1002H m 6.175+==δH
mm 480150~100360）取（+=
2.3三段式炉温制度和供热制度
2.3.1三段式温度制度各点温度的确定：
C
t C t m m οο20,200c 0s ==钢坯入炉时中心温度钢坯入炉时表面温度，
1
1
,λ
δ
2
2
,λδ 3
3
,λδ 耐火层 隔热层
保温层
温度假设：
1t =750℃、℃650t 2=、℃400t 3=、℃70t 4
= 1
22
1
)(T
T dT T T T -=⎰λλ，由上表得知，λ与T 为线性关系
)
(21
2
1T T b a ++=∴λ ℃
⋅=⨯+⨯⨯⨯+=-m w /241.116
.1)]650750(2
1
105.072.0[3
1λ ℃
⋅=⨯+⨯⨯⨯+=-m w /180.016
.1)]400650(2
1
10177.0062.0[32λ
℃
⋅=⨯+⨯⨯⨯+=-m w /09.016
.1)]70400(2
1
1016.004.0[33λ
℃
⋅=⨯+=24/46.1216.1)052.01.7(m w t α 热阻
w
R /245.11
332211℃=+++=α
λδλδλδ
热流2
/34.586245
.170
750
m w q =-= 温度验算：
℃
⋅==m w /241.11λ
绝热
层
硅藻土隔热板（A 级） 90
0 t
10177.0062.03
-⨯+ 116
保
温层矿渣棉三级 60
t
1016.004.03
-⨯+ 80
1
1
,λδ 2
2
,λδ 3
3
,λδ 耐火层 隔热层
保温层
温度假设：1t =1177℃、℃850t 2=、℃520t 3
=、℃70t 4
= 1
22
1
)(T
T dT T T T -=
⎰λλ，由上表得知，λ与T 为线性关系
)
(21
21T T b a ++=∴λ
℃
⋅=⨯+⨯⨯⨯+=-m w /549.016
.1)]8501177(2
1
1022.025.0[31λ
℃⋅=m w /549.01λ
平均温度计算 参考书【3】P81 表4-1 及
P96
表4-16
耐火
填料
mm
53
拱脚砖与拱脚梁之间用耐火砖砌满（不能用绝热砖）
拱脚砖也可以砌在拱脚梁内，并用拱脚梁拖住。

拱形结构：拱形结构分为错砌和环砌法。

采用双层拱顶，同一拱脚方式。

2.8.3、拱顶材质与尺寸确定
（1）预热段
热阻w R /38.11
221
1
℃=++
=αλδλ
δ
热流2/83838
.120
1177m w q =-= 温度验算：
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨
⎧
=⇒=-<=⇒=-℃℃℃789008693223221121t q t t t q t t λδλδ
与假设接近，且符合材料适用温度限制。

（3）、均热段
均热段与加热段温度分布相似，所以不用计算。

2.8.4、炉底砌砖 （1）预热段
温度假设：1
t =750℃、℃550t 2
=、℃30t 3
=
材料 最高热导率λ (Kcal/m ·h 厚
度δ
w
R /38.1℃=
2
/838m
w q =
℃
⋅
=
⨯
+
⨯
⨯
⨯
+
=-
m
w/
123
.0
16
.1
)]
30
550
(
2
1
10
18
.0
071
.0[3
2
λ
热阻w
R/
3.2
2
2
1
1℃
=
+
=
λ
δ
λ
δ
热流2/
313
3.2
30
750
m
w
q=
-
=
温度验算：
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎨
⎧
=
⇒
=
-
<
=
⇒
=
-
℃
℃
℃
28
900
547
3
2
2
3
2
2
1
1
2
1
t
q
t
t
t
q
t
t
λ
δ
λ
δ
与假设接近，且符合材料适用
温度限制。

（2）加热段
温度假设：
1
t=1177℃、℃
800
t
2
=、
℃
30
t
3
=
材料
最
高
温
度
(℃
热导率λ
(Kcal/m·
h·℃)
厚
度δ
（m
m）
℃
⋅
=m
w/
123
.0
2
λ
w
R/
3.2℃
=
2
/
313m
w
q=
材料
最
高
温
度
(℃
)
热导率λ
(Kcal/m·
h·℃)
厚
度δ
（m
m）
耐磨层
高
铝砖
（LZ）
-55
140
t
10
16
.0
31
.13-
⨯
-116
耐火层轻质
粘土
砖
（QN）
-1.3b
130
t
10
3.0
35
.03-
⨯
+
68
×5
参考
书【3】
P81
表4-1
及P96
表
4-16
1
r 、2
r ——内外层拱顶材料重度（3
/m N ） 3
1
/1300m kg r = 3
2
/600m kg r =
l ——两立柱之间拱顶长度，
一般取1~1.7m ，这里取1.16m
N
174628
.916.1)]600136.0)2
136
.0272.02.3(1300
272.0)2
272.02.3[(1806014.3=⨯⨯⨯⨯+++⨯+⨯=G
（2）钢结构计算
炉子简化假设：将炉子看做一个整体，拱顶不存在剪力和弯矩，无轴向变形，只有轴向法线力。

简化后炉子模型如下：
选用2号热轧钢，第一组[]2
15200cm N =σ
两根侧立柱之间拱顶作用在金属
连续加热炉l
取1.16m
N
17462=G。