设计计算方法与规范-确定工件尺寸和烧嘴总能量

1.炉温计算

根据不同钢材规定的加热温度确定炉温。室式炉炉温一般采用下列数据：

1）快速加热时，炉温高于钢材加热温度150～200℃。

2）常规加热时，炉温高于钢材加热温度50～100℃。

3）热处理加热时，炉温高于热处理工件加热温度30～50℃。

加热炉使用低热值燃料时，如发生炉煤气和劣质煤炭等，需验算燃料的理论燃烧温度能否达到规定的炉温要求。

t_l=η_gt_li （12-1）

式中 t_l—规定的炉温（℃）；

t_li——燃料的理论燃烧温度（℃），按式（2-39）计算；

η_g——炉子高温系数，查表12-6。

表12-6 加热炉高温系数

2.炉膛尺寸计算

（1）炉底面积　已知单位时间内需在炉内进行加热的工件质量，即炉子生产能力，即可按式（12-2）计算炉底面积

式中 A——炉底面积（m²）；

G——炉子生产能力（kg/h）；

P——炉子生产率[kg/（m²·h）]。

求得炉底面积后，尚应根据最大加热件尺寸及其他工艺要求确定炉底宽度B与炉底长度L。加热件在炉底的放置位置应保证：炉墙两侧及炉底前后端与加热件之间应留有150～200mm的间隙。

（2）炉膛高度　炉膛高度影响到炉内热交换过程的正常进行。炉膛高度过高，会使炉子升温速度降低，燃料耗量增大，炉体造价增高；炉膛高度过低，会使工件受热不均匀，延长工件均热时间，同样不利于提高炉子升温速度和节约燃料。加热炉炉膛需保证有充分的辐射面积，又需使炉气充满炉膛，此外其高度也与工艺需要的炉内装料高度、烧嘴安装高度等因素有关。

对于常规炉型，一般根据加热室炉底宽度B与长度L的平均尺寸，即炉底平均边长B，选取炉膛高度的经验值H（m）。

使用直焰烧嘴的加热炉：

B′=0.5～1m时，H=（1～0.8）B′。

B′=1～2m时，H=（0.8～0.6）B′。

B′>2m时，按式（12-3）计算并参照工件尺寸确定。

使用平焰烧嘴的加热炉及煤炉：

B′=0.5～1m时，H=（0.8～0.6）B′。

B′=1～2m时，H=（0.6～0.5）B′。(www.xing528.com)

非常规炉型或规格较大的炉子，其炉膛高度可参照式（12-3）计算

式中 A_b——不包括炉底在内的炉壁内表面面积（m²），A_b=ωA_d；

ω——炉围伸展度，对于燃煤气炉，ω=3.5～4；对于燃油炉，ω=3～3.5；对于燃煤炉，ω=2.5～3；

A_d——炉底面积（m²），A_d=LB；

A_g——炉子拱顶内表面积（m²），对于60°拱顶，A_g=1.046A_d；对于80°拱顶，A_g=1.11A_d；

L、B——炉底长度及宽度（m）；

h——炉子拱顶弦高（m）。

热处理炉炉膛高度多参照炉温情况及装料高度按经验尺寸选取。

（3）烧嘴数量及布置　选择烧嘴前，先进行燃料消耗量计算，根据炉子最大燃料消耗量确定烧嘴数量。烧嘴总能量应为最大燃料消耗量的1.2～1.3倍，加热炉取上限，热处理炉取下限。

室式加热炉的烧嘴数量按能量大、数量少的原则考虑，烧嘴间距一般取0.696～0.928m；室式热处理炉的烧嘴数量按能量小、数量多的原则考虑，烧嘴间距取较小值。

炉膛宽度小于1.5m时，允许只在单侧炉墙上布置烧嘴，但为了改善炉内气流情况，更好地均匀炉温，炉膛宽度大于1m时，往往在双侧炉墙上均考虑布置烧嘴。

烧嘴安装高度应超过加热件装料高度，以避免火焰主流部分直接与加热件接触，防止过热和烧损。当炉膛高度不宜再提高，又需避免火焰与加热件直接接触时，可采取将烧嘴向上侧斜一定角度的安装方式。

（4）有关计算参数

1）离炉（入排烟口处）烟气温度。加热炉：低于正常炉温50～100℃；热处理炉：低于正常炉温30～50℃。

2）下排烟时烟道闸门前烟气温度。加热炉（t_l=1300℃）：950～1000℃；热处理炉（t_l=900℃）：650～700℃。

3）排烟速度。烟气在烟道各区段内的流动速度称为排烟速度，按表12-7推荐的数据采用。

表12-7 排烟速度选用表

当实际选用的烟囱抽力有较大富裕时，可采用比表内数据适当加大的烟气流速，但排烟口的最小截面尺寸不应小于116mm×116mm。

4）离炉烟气量计算公式为

V_y=KBV_a （12-4）

式中 V_y——标态下离炉烟气量（m³/h）；

K——系数，对于室式及台车式炉，K=0.95～1.05；对于开隙式炉，K=0.85～0.9；

B——炉子最大燃料消耗量（m³/h或kg/h）；

V_a——标态下单位燃烧生成气量（m³/m³或m³/kg）。

5）炉膛压力。计算炉子排烟阻力时，规定炉膛零压线在炉底平面上，此为正常的炉内压力分布。