第六章 熱處理燃料爐

1、第六章第六章 熱處理燃料爐熱處理燃料爐 二、燃料爐的爐型二、燃料爐的爐型 三、燃料爐的設(shè)計(jì)步驟三、燃料爐的設(shè)計(jì)步驟 由于燃料爐是以燃料燃燒產(chǎn)生的熱煙氣作為媒介進(jìn)行加熱工件的，由于燃料爐是以燃料燃燒產(chǎn)生的熱煙氣作為媒介進(jìn)行加熱工件的， 在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮如下問題：在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮如下問題： 1 1盡可能使燃料完全燃燒，充分發(fā)熱，節(jié)省燃料。在設(shè)計(jì)時(shí)要分盡可能使燃料完全燃燒，充分發(fā)熱，節(jié)省燃料。在設(shè)計(jì)時(shí)要分 析燃料的燃燒過程，進(jìn)行燃燒計(jì)算，計(jì)算出燃燒溫度，燃料消耗量，析燃料的燃燒過程，進(jìn)行燃燒計(jì)算，計(jì)算出燃燒溫度，燃料消耗量， 確定燃燒的需要空氣量及燃燒產(chǎn)物量，選擇燃燒裝置。確定燃燒的需要空氣量及燃燒產(chǎn)物

2、量，選擇燃燒裝置。 2 2引導(dǎo)爐氣在爐內(nèi)合理流動(dòng)并及時(shí)將廢氣排除，創(chuàng)造良好的傳引導(dǎo)爐氣在爐內(nèi)合理流動(dòng)并及時(shí)將廢氣排除，創(chuàng)造良好的傳 熱及勞動(dòng)條件。在設(shè)計(jì)時(shí)要設(shè)計(jì)煙囪，選擇鼓風(fēng)機(jī)，根據(jù)工件特點(diǎn)，熱及勞動(dòng)條件。在設(shè)計(jì)時(shí)要設(shè)計(jì)煙囪，選擇鼓風(fēng)機(jī)，根據(jù)工件特點(diǎn)， 選擇爐型，確定結(jié)構(gòu)尺寸，合理布置燃燒裝置，控制氣體流向，使?fàn)t選擇爐型，確定結(jié)構(gòu)尺寸，合理布置燃燒裝置，控制氣體流向，使?fàn)t 內(nèi)溫度均勻。內(nèi)溫度均勻。 3 3爐體結(jié)構(gòu)需滿足爐子耐熱、保溫、減少熱損失的要求，并使?fàn)t爐體結(jié)構(gòu)需滿足爐子耐熱、保溫、減少熱損失的要求，并使?fàn)t 子有足夠的強(qiáng)度此，要認(rèn)真進(jìn)行爐體強(qiáng)度、鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算。子有足夠的強(qiáng)度此，要認(rèn)真進(jìn)行爐體

3、強(qiáng)度、鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算。 燃料爐的主要設(shè)計(jì)步驟：燃料爐的主要設(shè)計(jì)步驟： 根據(jù)工件形狀、尺寸、數(shù)量、工藝要求和燃料種類確定爐型和基根據(jù)工件形狀、尺寸、數(shù)量、工藝要求和燃料種類確定爐型和基 本結(jié)構(gòu)方案；本結(jié)構(gòu)方案； 確定基本尺寸，首先確定爐底面積；確定基本尺寸，首先確定爐底面積； 確定砌體材料及厚度；確定砌體材料及厚度； 確定鋼架結(jié)構(gòu)和鋼材的規(guī)格型號(hào)；確定鋼架結(jié)構(gòu)和鋼材的規(guī)格型號(hào)； 確定燃料消耗量，選擇或設(shè)計(jì)燃燒裝置；確定燃料消耗量，選擇或設(shè)計(jì)燃燒裝置； 計(jì)算燃燒所需空氣量和所生成煙氣量；計(jì)算燃燒所需空氣量和所生成煙氣量； 設(shè)計(jì)排姻口、煙道、煙囪和選擇鼓風(fēng)機(jī)；設(shè)計(jì)排姻口、煙道、煙囪和選擇鼓風(fēng)機(jī)； 設(shè)計(jì)爐

4、門升降機(jī)構(gòu)和裝、出料機(jī)構(gòu)及其控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)爐門升降機(jī)構(gòu)和裝、出料機(jī)構(gòu)及其控制系統(tǒng)； 設(shè)計(jì)爐前管路等輔助設(shè)施。設(shè)計(jì)爐前管路等輔助設(shè)施。 二、燃料的發(fā)熱量二、燃料的發(fā)熱量 單位質(zhì)量或單位體積燃料完全燃燒所放出的熱量。單位質(zhì)量或單位體積燃料完全燃燒所放出的熱量。 高發(fā)熱量高發(fā)熱量(Q高 高)：燃料燃燒后，生成產(chǎn)物中的水分冷凝到 ：燃料燃燒后，生成產(chǎn)物中的水分冷凝到0以液以液 態(tài)存在態(tài)存在 時(shí)，單位燃料完全燃燒所放出的熱量叫高發(fā)熱量。時(shí)，單位燃料完全燃燒所放出的熱量叫高發(fā)熱量。 低發(fā)熱量低發(fā)熱量(Q 低 低)：燃料燃燒后生成產(chǎn)物中的水分冷卻成 ：燃料燃燒后生成產(chǎn)物中的水分冷卻成20以氣以氣 態(tài)存在時(shí)，

5、單位燃料完全燃燒所放出的熱量，叫低發(fā)熱量。態(tài)存在時(shí)，單位燃料完全燃燒所放出的熱量，叫低發(fā)熱量。 高發(fā)熱量常作為實(shí)驗(yàn)室內(nèi)鑒定燃料的指標(biāo)，而在實(shí)際應(yīng)用中常用高發(fā)熱量常作為實(shí)驗(yàn)室內(nèi)鑒定燃料的指標(biāo)，而在實(shí)際應(yīng)用中常用 使用狀態(tài)燃料的低發(fā)熱量，習(xí)慣寫成使用狀態(tài)燃料的低發(fā)熱量，習(xí)慣寫成Q低 低。 。 燃料的發(fā)熱量，可根據(jù)可燃成分的發(fā)熱量經(jīng)計(jì)算求得，也可通過燃料的發(fā)熱量，可根據(jù)可燃成分的發(fā)熱量經(jīng)計(jì)算求得，也可通過 實(shí)驗(yàn)測(cè)得，工程上通常采用實(shí)驗(yàn)值。實(shí)驗(yàn)測(cè)得，工程上通常采用實(shí)驗(yàn)值。 三、燃料燃燒計(jì)算三、燃料燃燒計(jì)算 燃料燃燒需計(jì)算燃燒空氣需要量、燃燒產(chǎn)物量以及燃燒溫度等，燃料燃燒需計(jì)算燃燒空氣需要量、燃燒產(chǎn)物量

6、以及燃燒溫度等， 為設(shè)計(jì)燃燒裝置計(jì)煙道、煙囪和選擇鼓風(fēng)機(jī)等排氣系統(tǒng)提供理論依據(jù)。為設(shè)計(jì)燃燒裝置計(jì)煙道、煙囪和選擇鼓風(fēng)機(jī)等排氣系統(tǒng)提供理論依據(jù)。 1 1理論空氣需要量和理論燃燒產(chǎn)物量理論空氣需要量和理論燃燒產(chǎn)物量 按燃料燃燒反應(yīng)式計(jì)算出來的單位燃料燃燒所需空氣量稱為理論空按燃料燃燒反應(yīng)式計(jì)算出來的單位燃料燃燒所需空氣量稱為理論空 氣需要量，其計(jì)算方法是分別計(jì)算燃料中各可燃成分的理論空氣需量，氣需要量，其計(jì)算方法是分別計(jì)算燃料中各可燃成分的理論空氣需量， 加在一起，得其總和。加在一起，得其總和。 單位燃料按理論空氣需要量完全燃燒后所產(chǎn)生的全部燃燒氣體稱為單位燃料按理論空氣需要量完全燃燒后所產(chǎn)生的全

7、部燃燒氣體稱為 理論燃燒產(chǎn)物量。理論燃燒產(chǎn)物量。 在實(shí)際設(shè)計(jì)中常采用近似計(jì)算式計(jì)算單位質(zhì)量在實(shí)際設(shè)計(jì)中常采用近似計(jì)算式計(jì)算單位質(zhì)量( (或標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體或標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體 積積) )燃料的空氣需要量和燃燒產(chǎn)物量，如表燃料的空氣需要量和燃燒產(chǎn)物量，如表6666所示。所示。 2 2空氣過剩系數(shù)空氣過剩系數(shù) 燃料燃燒時(shí)，燃料與空氣的混合難于達(dá)到十分完善的程度，為保證燃料完全燃燃料燃燒時(shí)，燃料與空氣的混合難于達(dá)到十分完善的程度，為保證燃料完全燃 燒，實(shí)際供應(yīng)的空氣量燒，實(shí)際供應(yīng)的空氣量(L(Ln n) )應(yīng)超過理論空氣需要量應(yīng)超過理論空氣需要量(L(L0 0) )，實(shí)際供應(yīng)空氣量與理論空氣，實(shí)際供應(yīng)空氣

8、量與理論空氣 量的比值，稱為空氣過剩系數(shù)。量的比值，稱為空氣過剩系數(shù)。 n n值的大小與以下因素有關(guān)：值的大小與以下因素有關(guān)： (1)(1)燃料的種類燃料的種類 各種燃料與空氣的混合程度不同各種燃料與空氣的混合程度不同n n值也不一樣。值也不一樣。 通常氣體燃料通常氣體燃料1 10510511 1，液體燃料，液體燃料1 11-11-12 2，固體燃料，固體燃料1 121217070 (2)燃燒裝置的構(gòu)造燃燒裝置的構(gòu)造 燃燒裝置的種類和結(jié)構(gòu)會(huì)影響到燃料與空氣的混合程度若油噴嘴將泊霧化得燃燒裝置的種類和結(jié)構(gòu)會(huì)影響到燃料與空氣的混合程度若油噴嘴將泊霧化得 很很 細(xì)小時(shí)，混合就好，細(xì)小時(shí)，混合就好，n

9、值就可取下限值就可取下限o (3)燃料的準(zhǔn)備狀況燃料的準(zhǔn)備狀況 固體燃料在燃燒前要加工粉碎，其粉碎程度對(duì)混合有所響如采用煤粉燃燒可固體燃料在燃燒前要加工粉碎，其粉碎程度對(duì)混合有所響如采用煤粉燃燒可 改改 善煤與空氣的混合狀況，善煤與空氣的混合狀況， n值可取小些。值可取小些。 實(shí)際生產(chǎn)中，在保證燃料完全燃燒的前提下，應(yīng)盡量實(shí)際生產(chǎn)中，在保證燃料完全燃燒的前提下，應(yīng)盡量 減少過剩空氣量，若過?？諝膺^多，會(huì)增加廢氣帶走煙氣減少過?？諝饬?，若過?？諝膺^多，會(huì)增加廢氣帶走煙氣 量，降低爐溫，且易使工件氧化。量，降低爐溫，且易使工件氧化。 實(shí)際生產(chǎn)中，實(shí)際燃燒產(chǎn)物量應(yīng)為理論燃燒產(chǎn)物量再實(shí)際生產(chǎn)中，實(shí)際燃

10、燒產(chǎn)物量應(yīng)為理論燃燒產(chǎn)物量再 加上過剩的那部分空氣。加上過剩的那部分空氣。 6-4 6-4 燃料爐的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)即提高熱效率途徑燃料爐的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)即提高熱效率途徑 1 1、爐子的熱效率（、爐子的熱效率（） =Q =Q件 件/Q /Q總 總 (Q (Q總 總= Q = Q燒 燒+Q +Q空 空+Q +Q燃 燃) ) 不回收煙氣的周期爐熱效率為 不回收煙氣的周期爐熱效率為5%-25%5%-25% 2 2、單位標(biāo)準(zhǔn)燃料消耗量、單位標(biāo)準(zhǔn)燃料消耗量 B B0 0=BQ=BQ低 低/29310p /29310p 一般熱處理爐的 一般熱處理爐的B B0 0在在0.1-0.5kg/(kg0.1-0.5kg/

11、(kg工件工件) ) 二、提高熱效率的途徑二、提高熱效率的途徑 爐子的熱損失與爐子的結(jié)構(gòu)尺寸、燃料種類、裝爐狀況、工藝爐子的熱損失與爐子的結(jié)構(gòu)尺寸、燃料種類、裝爐狀況、工藝 操作等因素有關(guān)，要提高爐子的熱效率就要盡可能減少或回收各種操作等因素有關(guān)，要提高爐子的熱效率就要盡可能減少或回收各種 熱損失。熱損失。 1.1.減少煙氣帶走的熱量減少煙氣帶走的熱量(30%-80%),(30%-80%),即需降低煙氣溫度或減少煙氣即需降低煙氣溫度或減少煙氣 體積（即控制好過?？諝饬矿w積（即控制好過?？諝饬?.). 2. 2.有效地利用煙氣余熱：有效地利用煙氣余熱： 預(yù)熱空氣或燃料氣預(yù)熱空氣或燃料氣 預(yù)熱工件

12、或輔助工具預(yù)熱工件或輔助工具 作為回火的熱源作為回火的熱源 作為廢熱鍋爐生產(chǎn)蒸汽等。作為廢熱鍋爐生產(chǎn)蒸汽等。 改進(jìn)燃燒裝置（減少和避免燃料的化學(xué)及機(jī)械的不完全燃改進(jìn)燃燒裝置（減少和避免燃料的化學(xué)及機(jī)械的不完全燃 燒）燒） 減少爐壁的熱損失減少爐壁的熱損失 5.5.提高爐子的生產(chǎn)率和改進(jìn)生產(chǎn)管理（滿載、連續(xù)）提高爐子的生產(chǎn)率和改進(jìn)生產(chǎn)管理（滿載、連續(xù)） 爐內(nèi)氣體的合理運(yùn)動(dòng)爐內(nèi)氣體的合理運(yùn)動(dòng) 合理運(yùn)動(dòng)合理運(yùn)動(dòng)爐內(nèi)氣體分布均勻爐內(nèi)氣體分布均勻（溫度均勻（溫度均勻） 爐內(nèi)保持最低正壓（爐內(nèi)保持最低正壓（確保溫升、燃料利用率確保溫升、燃料利用率） 爐內(nèi)氣體產(chǎn)生循環(huán)爐內(nèi)氣體產(chǎn)生循環(huán)（防止工件過熱）（防止工

13、件過熱） 影響影響爐內(nèi)氣體的合理運(yùn)動(dòng)的因數(shù)：爐內(nèi)氣體的合理運(yùn)動(dòng)的因數(shù)： 一、燒咀或噴嘴的布置一、燒咀或噴嘴的布置 二、煙道口的和布置、煙道口的和布置 三、火墻、火口布置三、火墻、火口布置 四、煙囪的設(shè)計(jì)四、煙囪的設(shè)計(jì) 五、通風(fēng)機(jī)五、通風(fēng)機(jī) 一、燒咀或噴嘴的作用及布置方法一、燒咀或噴嘴的作用及布置方法 1、作用：把周圍的氣體（包括熱氣體）吸過來、作用：把周圍的氣體（包括熱氣體）吸過來 燒咀或噴嘴的選擇原則：小、多、勻燒咀或噴嘴的選擇原則：小、多、勻 2、布置方法、布置方法 小的箱式爐小的箱式爐 爐寬爐寬1m1m：可雙側(cè)：可雙側(cè) 臺(tái)車式、長、連續(xù)爐臺(tái)車式、長、連續(xù)爐 對(duì)面交叉布置，各自形成環(huán)流對(duì)面

14、交叉布置，各自形成環(huán)流 爐膛高度爐膛高度 1.5m：雙排。上排數(shù)量少，占：雙排。上排數(shù)量少，占30-35% 要有一定的傾斜角度要有一定的傾斜角度15度度 井式爐井式爐 二、煙道口的作用和布置、煙道口的作用和布置 1 1、作用：有負(fù)壓、有吸力、作用：有負(fù)壓、有吸力 2 2、布置方法：、布置方法： 小爐子：爐口處和爐后墻處布置小爐子：爐口處和爐后墻處布置4 4個(gè)個(gè) 稍大爐：平均分布（爐口截面尺寸可大一點(diǎn)）稍大爐：平均分布（爐口截面尺寸可大一點(diǎn)） 小、多、勻、錯(cuò)小、多、勻、錯(cuò) 臺(tái)車式爐：（不超過墊鐵高度）臺(tái)車式爐：（不超過墊鐵高度） 井式爐：很小的爐子采用上排煙（爐膛高度井式爐：很小的爐子采用上排煙（爐膛高度3m3m 稍大的爐子采用上、下排煙（爐膛高度稍大的爐子采用上、下排煙（爐膛高度10m10m10m） 煙道口的截面尺寸煙道口的截面尺寸S S S=(BVS=(BVn n+V)+V)3600V3600V 分煙道流速分煙道流速0.8-1.5m/s0.8-1.5m/s 支煙道流速支煙道流速1-2m/s1-2m/s 總煙道流速總煙道流速2-3m/s2-3m/s（截面要足夠大，便于維修）（截面要足夠大，便于維修） 三、火墻（三、火墻（固體燃料爐固體燃料爐）、火口作用及布置）、火口作用及布置 四、煙囪的設(shè)計(jì)四、煙囪的設(shè)計(jì) 五、通風(fēng)機(jī)五、通