50th燃烧高焦炉混合煤气环形加热炉设计设计说明书.docx

50t/h燃烧高焦炉混合煤气环形加热炉设计摘要：环形加热炉是借炉底的旋转，使放置在炉底上的坯料由装料口移到出料口的一种炉型。炉子用侧进料侧出料的方式，并且用侧烧嘴加热。本设计主要针对中径15米环形加热炉尺寸、燃料和排烟系统进行设计，具体包括燃料燃烧计算、钢坯加热时间计算、炉子基本尺寸的确定、热平衡计算及燃料消耗量的确定，排烟系统计算。炉子分为三段式，预热段为一段，加热段为一段，均热段为一段。本设计采用高焦炉混合煤气作为环形加热炉的主要燃料。本设计中环形加热炉的排烟方式采用机械排烟。由于炉子排烟系统阻力较大，故采用排烟机直接排烟的形式进行排烟。在排烟系统设计中，主要进行了烟道阻力的计算、烟囱的计算、炉膛内阻力的计算、掺冷风机的选取以及排烟机的选取等工作。本组设计是在6个人共同合作下完成的。关键词：环形加热炉、热平衡、排烟系统。AbstractThe design of the main diameter of 15 meters rotary hearth furnace，fuel and exhaust system design， including fuel combustion，the billet heating time，the furnace to determine the basic size，the heat balance calculation and the determination of fuel consumption，smoke extraction system calculation. Stove is divided into three parts, and warm for a period of heating period, for a long, hot for a period of time.Rotary hearth furnace using natural coke oven gas as main fuel。Rotary hearth furnace of this design approach of mechanical smoke exhaust. Stove smoke extraction system as a result of greater resistance， so the use of direct smoke smoke smoke form. Smoke extraction system in the design， the main resistance to the flue， the chimney of the calculation， the calculation of the resistance furnace， cooler-doped smoke machine selection and the selection and so on.This group is designed to work together in the 6 to complete. Key words: annular furnace，Thermal, smoke extraction system.目录50t/h燃烧高焦炉混合煤气环形加热炉设计I摘要：IAbstractII第一部分：设计说明部分1第一章 设计目的及基本条件11.1 加热炉炉型的选择11.2 设计的主要内容11.3 基本设计条件21.4 炉型特点与节能措施3第二章 工艺流程简介8第三章 环形炉主要技术参数93.1 炉子主要尺寸93.2 炉子主要技术参数93.3 燃料条件103.4 其它公用介质10第四章 环形炉本体工艺与结构说明114.1 炉体钢结构114.2 炉门及窥视孔124.3 排渣系统134.4 三道隔墙设计144.5 砌筑材料15第五章 排烟系统175.1 机械排烟175.2 烟道185.3 金属烟囱215.4 掺冷风系统225.5 排烟机23第六章 炉子供热及燃烧系统246.1 供热及燃烧控制246.2 助燃空气系统246.3 煤气及氮气管路系统25第二部分 设计计算部分26第七章 环形加热炉尺寸、燃料部分设计计算267.1燃料燃烧计算267.2钢坯加热时间的计算287.3炉子基本尺寸的确定437.4热平衡计算及燃料消耗量的确定48第八章 排烟系统设计计算588.1换热器烟气温度的确定588.2烟道的设计608.3烟囱的设计648.4炉膛内阻力损失计算678.5风机的选取72参考文献76附录77附录A（英文文献）77附录B（英文文献翻译）85附录C（中文文献）90中经35米环形加热炉烘炉90附录D（中文文献）95环形加热炉的电气控制95附录E（中文文献）106环形炉改造106致谢111通过这次的设计我又加深了对以往知识，有好多以前不太了解知识在这次设计中通过老师的指导和查找资料都得到了很好的理解。另外通过这次设计为我以后走上工作岗位奠定了很好的基础，通过这次设计不仅培养了我独立完成工作的能力，同时也锻炼了我查找资料和检索文献的能力，更重要的是在这次设计中充分的利用了我所学的知识也培养了我良好的心理素质。111第一部分：设计说明部分第一章 设计目的及基本条件1.1 加热炉炉型的选择环形炉是用炉底机械旋转运行的机械化炉底炉，主要用来加热圆钢坯和其他异性钢坯，也可以加热方坯。钢坯在炉内以放射性方式放置。在每一转动角度下，钢坯向前前进一定距离。从而保证钢坯的加热温度更均匀。环形炉沿炉长分为预热段、加热段和均热段。预热段不供热，以防止入炉钢坯骤然受到强大热流冲击产生变形。加热段和均热段采用分段供热，进行燃烧和温度控制，保证长度上的均匀性。在燃烧方式上本设计采用钢管式预热器预热空气助燃的方式燃烧。环形炉进、出料采用装、出料机进行。环形炉的炉底机械均采用销齿式传动机构。销齿传动机构是用液压缸传动。整个动作周期平稳、快速，采用液压比例控制，同时设备反向定心轮平衡方式进行定心，保证整个炉底的平稳、定心。环形炉的机械运动采用PLC自动控制，装、出料端设有工业电视，用于监视炉内钢坯的装、出料操作。1.2 设计的主要内容（1）选择合理的炉型结构：采用中径15米的环形加热炉。（2）燃料燃烧计算，包括理论空气需要量、实际空气需要量、燃烧产物量，理论燃烧温度的温度等。（3）钢坯加热时间计算，分为三个计算段，分别进行计算。（4）炉子基本尺寸的确定，包括炉膛宽度、炉膛高度、炉体长度、环形炉中径、各段长度的确定等。（5）热平衡计算及燃料消耗量的确定。（6）排烟系统的设计，包括烟道阻力计算、烟囱的计算、炉膛内阻力计算、掺冷风机的选取，排烟机的选取等。1.3 基本设计条件1.3.1 炉型及数量1座采用常规燃烧技术的环形加热炉。1.3.2 加热坯料的钢种及规格1) 钢种：碳素钢2) 坯料尺寸： 直径（mm ） 76 3) 长度（m ） 6 1.3.3 钢管坯加热要求装炉温度：常温出炉温度：12501280坯料加热后的温度要求为满足产品质量的要求，在加热炉的出炉侧，加热后的管坯温度必须满足以下要求： 管坯端面温度差：15 管坯径向温度的温差：10 管坯穿孔前温度： 1250-12801.3.4 环形炉生产能力环形加热炉小时产量：平均 45t/h，每小时出料根数为210根/h环形加热炉最大产量：最大50t/h，每小时出料根数为233根/h理论设计出钢周期：45s/支1.3.5 装出料方式采用装、出料机进行。1.3.6 燃料条件燃料种类：高焦炉混合煤气发 热 值：17604.186 kj/Nm3接点压力：9800 Pa1.4 炉型特点与节能措施1.4.1 环形加热炉炉型特点环形加热炉与其它型式的加热炉相比，有许多突出的优点：1、炉子的转速和料坯之间的间隔距离可以准确地控制，各段的温度可以根据需要通过调整供热及利用中间烟道实行控制。炉子的产量、热工制度等都有较大的灵活性。由于料坯之间有间隙，单面受热，温度均匀，没有水管黑印，加热质量好。2、可以加热推送式炉和步进式炉所不能加热的异形料坯。3、和斜底炉相比，加热圆坯时不需要翻料，沿炉长没有高度差，漏人的空气少，甚至可以采取微正压操作，烧损率比推送式连续加热炉减少1.5%2%。4、炉子可以排空，避免停扎时料坯在炉内长期停留，便于更换料坯规格。5、由于几乎没有什么水冷件，热耗比较低。环形加热炉的缺点：1、机械设备复杂，占地面积大，投资费用高。2、料坯之间有间隙，炉底面积利用率低，炉底强度只及推送式炉的一半做右。3、装料门和出料门相距很近，送料与出料的区域很窄，操作不方便。1.4.2 环形加热炉设计技术特点炉子采用侧加热和顶部加热相结合，按3个供热区进行控制。目的是最大限度的利用热能保证坯料的加热工艺和均热要求。为方便烧嘴安装和以后的维护工作，在炉子内外环各设置适宜的操作检修平台。按节能炉型确定炉子热回收段，充分利用烟气预热入炉坯料。在炉子烟道设有高效金属管状空气换热器，将助燃空气预热到400，以充分回收出炉烟气带走的热量，节约燃料消耗。烟气在炉子中与坯料运动方向逆向流动，从而对钢坯进行加热，废气由外环炉墙的排烟口经过预热器和烟囱排出。炉体钢结构，耐火材料及活动炉底的结构设计充分考虑膨胀变形对活动炉底正常运行的影响，使设备运行的稳定性及可靠性大为提高。炉顶、炉墙和炉底采用粘土结合浇注料加轻质保温材料的复合结构，最大程度上减少炉体散热损失。炉底耐火材料设计还考虑了抗渣性。环形炉的装、出料均采用液压驱动的侧开炉门，这种侧开炉门设计上使传动装置有效地避开炽热的炉气，以保证其良好的使用寿命。钢坯的装、出料机械采用成功、可靠地夹钳机构来完成，这种机构的机械手的动作是全自动的，可按事先的设定进行装、出料。两台机构都为电液混合驱动。活动炉底采用液压马达双向驱动，其定心采用液压定心方式。环形炉所有液压执行机构由一套中央液压站提供动力源。热工测量控制系统的主要功能包括：各区域的炉温自动控制、炉压自动控制、预热器自动保护以及煤气、空气管路故障自动应对、事故状态煤气自动安全切断功能等。采取先进实用、安全、可靠的电控、仪控设备。根据不同工况准确匹配炉子供热量，保证坯料按最佳的工艺曲线加热和保温；传动控制系统完成对装、出料炉底运行和物料的在线跟踪，实现操作自动化，并预留通讯端口与用户轧钢车间的计算机系统相连。1.4.3 环形加热炉节能措施（1）炉膛温度在加热炉内，根据钢坯分布和管坯温度信息，选择各控制段合理的炉温参数及钢坯停留时间，并确保各控制段的炉温稳定，才有可能使其在保证质量和产量的前提下，燃耗和氧化烧损最小。（2）加热时间应尽量避免在炉内同时加热不同大小的管坯，并针对不同大小的管坯，相应制定合理的加热制度，才能真正做到保证质量，并将燃耗和氧化烧损降到最小。（3）空燃比控制参数空燃比为进炉空气量和燃料流量的比值。只有在确定燃烧过程空气过剩系数的总体水平，对各段的空燃比分布进行最佳设定，使其在高温段形成弱氧化性气氛，以减少管坯的氧化烧损，有效减少能耗。（4）减少炉膛漏风炉膛漏风，使得炉内烟气量增加，为保证加热炉稳定的炉膛温度，造成燃料消耗增加；同时，由于炉膛漏风，使炉内烟气中氧含量增大，导致钢坯氧化加快，金属热损增大。因此，应最大限度减少漏风，这对加热炉有重大意义。（5）余热利用降低排烟温度出炉烟气约800，先通过钢管换热器将进炉空气预热至400左右，设置余热锅炉回收废热、废气，节约能源。第二章 工艺流程简介由连铸坯经上料台架实现单根上料，在炉外上料锟道上经测长、核对、测温，装料炉门打开，装料机向前移动到指定位置，夹钳向下运动到料坯上方，夹钳夹起料坯放入炉内指定位置后，装料机先向上移动，再向后移动到起始位置。炉底转动，使空料位对准装料炉门，装料机夹钳夹起料坯放入炉内，重复上述动作，直至装满加热炉。入炉后的钢坯通过旋转炉底进行旋转移动，料坯先后经过预热段加热段均热段。预热段不供热，以防止入炉钢坯骤然受到强大热流冲击产生变形，通过高温烟气进行钢坯预热，进入加热段后，通过炉墙两侧的直焰侧烧嘴加热钢坯，最后进入均热段，通过顶部平焰烧嘴使钢坯受热均匀，缩小钢坯表面与中心的温差。另外在出料口处加设3台顶部平焰烧嘴，以保证在出料延迟时出料口处坯料的温度。环形加热炉根据入炉钢坯的温度调整其供热制度，使钢坯在到达出炉端时其温度也加热到预定的出钢温度。当发生故障时，可通过旋转炉底退出所有钢坯。 当钢坯加热到预定的轧制要求温度后，按照轧制节奏出炉。钢坯运行至炉内最后一个料位上，其温度也正好被加热到轧机要求的出钢温度；此时，环形加热炉也收到扎线计算机的要钢信号，出料炉门打开，出料机夹钳深入活动梁将钢坯由固定梁托送到炉内出料悬臂锟道上，由锟道快速正转送往轧机进行轧制。在钢坯出炉后出料炉门关闭。第三章 环形炉主要技术参数3.1 炉子主要尺寸主要尺寸如下环形炉中径： 15000 mm；炉子有效炉长： 43600mm；炉子实际长度： 47100mm；炉膛内宽： 6550mm；预热段炉膛高： 1200mm；加热段炉膛高： 1500mm；均热段炉膛高： 1200mm；3.2 炉子主要技术参数炉子用途： 管坯轧制前加热；钢坯直径： 76mm；钢 种： 碳素钢装炉温度： 常温；出炉温度： 12501280；平均产量： 45t/h；最大产量： 50 t/h；燃料及发热值： 高焦炉混合煤气，17604.186 kj/Nm3；燃料消耗量： 13000m3/h；空气消耗量： 24310m3/h；烟气量： 35568 m3/h；空气预热温度： 400；布料方式： 单、双排布料；隔墙数量： 3道隔墙，水冷结构；3.3 燃料条件燃料种类：高焦炉混合煤气发 热 值：17604.186 kj/Nm3接点压力：9800 Pa3.4 其它公用介质（1）冷却水循环水用量： 20 t/h接点压力： 0.30.4Mpa水 质： 硬度810度，悬浮物20 mg/l温 升： 1015事故水（循环水）： 10 t/h (连续5小时)（2）工业氮气：用于煤气管道的吹扫放散（若没有氮气，可用蒸汽代替）。用 气 量： 150m3/h，每次20分钟 接点压力： 0.30.4MPa（3）压缩空气： 用 气 量： 8Nm3/min 接点压力： 0.6MPa（4）用电点： 助燃风机、排烟机、液压站、进出料机、炉底机械、润滑等 第四章 环形炉本体工艺与结构说明4.1 炉体钢结构炉子的钢结构稳定、结构合理。基本由型钢和钢板组成，根据不同方位采用螺栓或焊接结构。炉子钢结构处于较高温度下，而且工作温度波动较大，精确计算钢结构较困难，可粗略地凭经验选用。常用的钢结构型号如下：工字钢1656号；槽钢1656号；角钢512号；拉杆用圆钢直径3040mm；炉围钢板厚度520mm所有机构部件须经喷砂处理，并刷两遍底漆（高温部分使用高温底漆）和两遍面漆（高温部分使用高温面漆）。包括： 炉底座框架、支撑、连接支架以及侧墙 炉顶钢结构 炉底上层分段组件 炉底下层由分段框架组件与主传动框架 炉子操作和维护所必须得平台和梯子 钢结构烟道，包括预热器及支撑 还有其它必须的小的连接件，螺栓等4.1.1 炉墙钢结构设计特点环形炉炉体及炉墙钢结构的设计，充分考虑了大型环形炉长期高温作业所产生的膨胀问题。大型环形炉生产时整个炉体产生很大的径向膨胀变形，阻止膨胀是不可能的。但完全可以通过设计合理的结构，使生产免受炉体变形的影响。对炉体变形最为敏感的就是炉底支撑和驱动设备。本炉墙钢结构设计方案的最大特点就是将炉体支撑设备。炉底定心装置通过炉子侧墙钢结构底座连为一体，而不是将驱动支撑等机械设备直接固定在基础上。这样优点在于将炉底及其支撑。传动系统与炉壳的相对变形及位移控制在最小的范围里。从而大大地降低了炉底设备由于炉体变形产生的应力，使设备运行的稳定性和可靠性大为提高。4.1.2 炉底钢结构设计特点环形炉炉底分为上下两层框架：上层与耐火材料相接触的是由多个独立的扇形型钢柔性框架，相互间采用高强螺栓连接。可适应和约束耐火材料炉底的强烈膨胀。下层为倒V字型钢结构刚性框架，直接与炉底支承辊、定心辊和液压马达相接触。倒V字型钢结构刚性框架的优点在于：首先，将炉底的支撑点及传动设备分散于炉底高温区域之外，降低了机械设备的热变形和工作温度。其次，由于分为上下两层，上层钢结构的变形通过与下层的滑移，相当大部分膨胀被吸收，大大弱化了膨胀，保证了下层传动设备的稳定性。再次，V字型炉底框架结构炉底空间宽阔，具有良好的通风性能。可以明显地降低炉底钢结构表面温度，减少钢结构的膨胀量。4.1.3 平台、栏杆及梯子炉子平台采用钢格栅板结构，便于下层的通风和采光。为便于检修，炉子的内、外环、炉顶及炉底均设置了布置周到的平台，各层平台通过梯子相连，可以通到各区段操作点。平台均设有安全栏杆。4.2 炉门及窥视孔4.2.1 炉门加热炉除装料炉门和出料炉门外，在整个炉子四周炉墙上还装有必要的检修门、清渣门，其数量和尺寸的确定原则是使炉子获得最好的密封和操作过程中满足必要的维护和检修。通过内、外环的检修人孔维修人员可进入炉内维修炉膛和炉底。此外，还设2套自密封式观察炉门用于日常炉底的检查和维修。炉门包括： 装料炉门 1套 液压驱动 出料炉门 1套 液压驱动 出渣炉门 1套 气动 检修炉门 3套 观察炉门 4套 手动侧开式装出料炉门的特点：由于出料炉门工作环境恶劣，常用的提升式炉门较难满足频繁开闭的装出料的长期使用要求。侧开式装出料炉门开闭系统，是将炉门的驱动机构巧妙地安排在炉门口高温区之下，并通过液压系统和炉门连杆机构实现炉门的无摩擦运行和柔性自寻面密封。采用侧开式装出料炉门开闭系统，可以大大提高炉门密封的可靠性，降低能耗，改善工作环境。4.2.2 窥视孔 在炉子两侧墙处安设有多个窥伺孔，用于日常生产操作时观察炉况。 窥视孔为铸铁件，带玻璃视窗。4.3 排渣系统排渣系统分为炉底自动清渣系统和水封槽排渣系统2个部分。4.3.1 炉底自动清排渣系统根据经验，铸锭的加热期间会有大量的氧化铁皮剥落在炉底。一定时期积累后，会影响炉底的高度，并造成坯料滚动，从而影响自动装、出料。推荐采用自动清渣系统，完成自动清渣和排渣。自动清渣系统包括： 电动自动扒渣机 气动出渣炉门 气动排渣系统扒渣机采用特别的水冷结构，由电机驱动自动前进到炉内，液压驱动扒渣刮板下降到炉底，扒渣机后退出炉膛将炉渣带出。气动出渣炉门与扒渣机连锁，实现自动清渣。其传动机构设计有限动机构，防止扒渣板抖动，实现良好的清渣效果。炉渣进入水封槽后，由独特设计的排渣机构排除。这套干湿分离式气动排渣机构可将水封槽内的氧化铁皮与槽内水分离，并从渣斗排出炉外。能保证水封槽的水不会因出渣而排空，实现在线清渣。清渣系统将设置在炉子内环。4.3.2 水封槽清渣炉底和炉墙之间的环缝采用水封，水封系统由水封槽、活动刀、固定刀组成。活动刀安装在炉墙上不动。在活动刀底部装有刮板，这样炉底在转动时，通过刮板把水封槽内的氧化铁皮和其它一些杂质刮到水封槽的漏斗处，最后通过漏斗清渣。见图4.1 图4.1 环缝水封示意图4.4 三道隔墙设计为了使炉子各段的温度更符合加热工艺的要求，环形加热炉都设有水冷梁支托德吊挂式隔墙。见图4.2图4.2 隔墙位置示意图其中，隔墙A的作用是防止高温炉气直接从出料端短路至装料端，浪费能源降低加热质量。隔墙B的作用是防止从装料炉门进入的冷空气进入烟道，降低排烟温度影响换热器的热效率，浪费能源。隔墙C的作用是防止均热段管坯因靠近出料门产生温降，影响加热质量，同时使炉膛压力受炉门开闭的影响减小，利于炉压的稳定。4.5 砌筑材料炉子内衬的耐火材料根据耐热温度和承载压力的不同分成不同规格。炉体外表面温度达到以下水平：炉侧墙温度80，炉顶温度120，炉底温度100（热短路点除外，环境温度20时）。在炉子正常使用情况下，炉底首层可保两年，炉子内衬保证8年不用大修。4.5.1 炉子主要部位砌筑组成（1）炉墙（总厚度：582mm） 表层采用重质浇注料 280mm中层采用轻质保温砖 232mm外层采用耐火纤维 70mm（2）炉顶（总厚度：360mm） 表层采用重质浇注料 250mm中层采用轻质浇注料 80mm外层采用耐火纤维板 30mm（3）炉底（总厚度：630mm） 表层采用抗渣浇注料 230mm二层采用轻质粘土砖 204mm三层采用轻质保温砖 136mm外层采用耐火纤维 60mm4.5.2 炉子主要部位砌筑材料界面温度计算炉墙散热计算的计算模型如下图所示图4.3 散热计算的计算模型上图中为各层耐火材料厚度，为炉墙内表温度，为各层耐火材料间的接触面温度，为炉墙外面温度，为环境温度。耐火材料间为传导传热，炉墙外表面与环境间为对流传热。详细计算过程见热平衡计算中。第五章 排烟系统为了使加热炉能正常地工作，需要不断供给给燃烧所用的空气，同时又要不断地把燃烧后产生的废烟气排出炉外，因此炉子都有一套供风和排烟系统。排烟系统包括排烟机、排烟管道和烟囱。从余热锅炉出来的烟气温度以降至150以下，流经换向阀、烟道和排烟机，进入烟囱排入大气。5.1 机械排烟5.1.1 排烟方式工业炉的排烟方式分为自然排烟和机械排烟两种。自然排烟：在自然排烟方式中，烟囱自然排烟是工业炉采用的一种主要排烟方式。它是依靠烟囱的自然抽力排烟的。烟囱的抽力，其大小必须足够克服烟气在烟道流动的能量损失和动压头增量。强制排烟：当炉子排烟系统阻力较大不便于自然排烟或有其他特殊需要时，可以采用机械排烟排烟方式。机械排烟分为直接式和间接式两种。直接式：采用排烟机排烟。排烟机可以选用标准产品，其使用温度为200，最高不得超过250，排送温度超过250的烟气要将烟气预先掺冷或其他办法降温后进入排烟机。必须直接排送高温烟气时要采用特殊设计的高温排烟机。间接式：采用喷射器排烟。通常喷射器用的喷射介质为蒸汽、压缩空气或通风机送风。有些间断操作的炉子，为了能在点火后快速升温，并且减少排烟设施的基建投资，可以考虑采用喷射排烟。有些烟囱感到抽力不足时，也可以采用喷射器增加抽力。5.1.2 烟囱自然排烟和排烟机排烟的比较烟囱自然排烟和排烟机排烟各有其工作特点，适用于不同的排烟系统和不同的操作情况。这两种排烟方式的简单比较如下：（1）烟囱自然排烟产生的抽力不可能很大，而排烟机排烟的抽力比较大。（2）烟囱自然排烟中，根据烟囱产生抽力的原理，要求较高的烟气温度；排烟机要求通过的烟气温度一般不超过250。（3）烟囱自然排烟中，点火后必须有一段时间烘热烟道和烟囱，然后逐渐形成抽力，所以不便于快速升温；排烟机启动后就能达到额定的抽力，便于间断操作炉子的快速升温。（4）烟囱排烟的基础建设投资费用高，而排烟机排烟较低。（5）烟囱在生产中不需要消耗动力，而排烟机需要消耗动力。（6）烟囱基本上不用维修，工作可靠，而排烟机要定期维修。（7）烟囱排烟的占地面积大，而排烟机排烟较小。（8）烟囱排烟只能采用阻力小的除尘设施，而排烟机排烟可以采用阻力较大的除尘设施。5.1.3 采用机械排烟的设计特点在本次设计中，由于在烟道中出现了预热器、余热锅炉等热量回收系统以及在烟道中出现的各种闸阀，增加了整个排烟系统的阻力，不宜采用自然排烟，故决定采用机械排烟中用排烟机直接排烟的方式。具体的设计特点如下：（1）排烟系统中通过排烟机排烟，代替了烟囱的自然抽力作用，故烟囱的高度不受抽力的影响，可以预先取定H=25m。（2）环形加热炉环内空间小，将预热器、余热锅炉等设备放在环外。（3）增加了掺冷风机，在预热器和排烟机前设置了掺冷风管道，防止温度过高烧坏设备。（4）选用直径为1.8 m的钢烟囱，由于从余热锅炉出来的烟气温度（大约150）较低，故采用了无内衬的钢烟囱。5.2 烟道5.2.1 烟道布置布置烟道时要考虑下列情况：（1）要求烟道路程短，局部阻力损失小。（2）烟道要与厂房柱基、设备基础和电缆等保持一定距离，以免受烟道温度的影响，在本次设计中间距取200mm。（3）地下烟道不会妨碍交通和地面上的操作，因此一般烟道都尽量布置在到地下。烟道顶部最高点一般离地面不小于300mm，本次设计中取700mm，烟道底部最低点尽可能在地下水位线以上。（4）当地下水位较高时，为节省防水工程费用，也可以将烟道部分或全部建在地面上，此时烟道布置要尽可能减少对其他设施和交通的影响。5.2.2 烟道人孔烟道上一般要开设人孔，以便于清灰，检修和开炉时烘烤烟道。布置人孔时应从以下几方面考虑：（1）一般每隔2030米设置一个人孔。烟气含尘量大时，要适当缩短人孔之间的距离。（2）人孔的位置要能到达烟道的各个部位，例如预热器等人不能通过的设备前后都要设置人孔。（3）几个炉子共用一座烟囱时，一般在每个炉子的调节闸板和炉尾排烟口之间，设置人孔。（4）位于露天地段的人孔，其顶部高度一般应高出周围地平面150毫米以上，以免地表水灌入烟道，这种人孔的位置要尽量不妨碍交通。5.2.3 烟道闸板为了调节炉膛压力或阶段烟气，每座炉子一般都要设置烟道闸板。设计时应考虑：（1）闸板的位置要便于操作和维修，有条件时，闸板要尽可能安装在室内不妨碍交通的地方。（2）装在预热器前后的闸板，其位置和结构要尽量避免烟气通过预热器时产生偏流。（3）烟道闸板的断面可以适当小于主烟道的断面，以利于改善闸板的调节性能。注：在本次设计中，烟道是由地上的架空烟道和地下烟道组成，预热器。余热锅炉、排烟机等重要设备均在架空烟道中，当设备发生故障时，可立即拆卸维修或更换，若地下烟道出现问题时，可从地下入口进入维修，故可不设置人孔。排烟机前安装有一个闸阀，可以通过它进行调节炉膛压力或切断烟气，代替了烟道闸板的作用，不需要再设置烟道闸板。5.2.4 烟气的流速在排烟系统中，烟气的流速直接影响烟道断面的大小，系统的阻力损失和机械排烟的能力。因此要从基建投资和经常动力消耗等因素，通过阻力损失计算和投资比较等结合考虑。在一般情况下，自然排烟时烟道内烟气流速可取1.53m/s，机械排烟时可比自然排烟略高，这里取1.5 m/s。按照烟气流速确定烟道断面尺寸时要考虑：（1）烟气含尘量大时，烟道积灰将影响烟气的流通面积，因此要适当加大烟道断面。（2）最小烟道断面尺寸要考虑砌筑和清灰操作的方便。5.2.5 烟道内烟气的温降烟气流经烟道时，由于外部空气的渗入、不同温度烟气的汇合和烟道向周围散热等因素，烟气会产生温降。烟气经过烟道壁向周围的散热量，与烟道结构型式和土壤的传热条件有关。设计中烟道内的温降为2/m。5.2.6 烟道结构烟道结构设计要考虑下列方面：（1）拱顶角烟道常用的拱顶角为60和180。烟气温度较高，烟道断面较大或受震动影响大的烟道，一般用180拱顶。同样烟道断面积时，60拱顶的烟道高度可小些，但应注意防止因拱顶推力而使拱脚产生位移。（2）烟气温度烟道内衬粘土砖的厚度与烟气温度有关。当烟气温度为500800、烟道内宽小于1m，一般用113mm粘土砖，大于1m用230mm粘土砖。当烟道没有混凝土外框时，外层用红砖砌筑，其厚度应能保证烟道结构的稳定。（3）荷重地下烟道通过堆放钢料或有车辆通行、气锤振动等动载荷的区域时，烟道的结构要加固。用红砖外框的烟道要加厚红砖层厚度。当地面负荷大于7t/m2或土壤耐压力小于16 t/m2，一般用钢筋混凝土外框加固。（4）防排水地下烟道处于地下水位线以下时，要采取防排水措施，一般用区域排水或防水套。由于受烟道内温度影响，采用混凝土外框时往往会产生裂纹而造成渗水；有时地下水位线以上的烟道，地表水也会渗入，因此烟道底部一般要有排水坡度，并有排水设施。（5）沉降缝烟道与炉子、烟囱和大型预热器等基础负荷较大的构筑物之间的接口处，要留设沉降缝；压在烟道上的负荷有显著变化的区段与两端接口之间，也要留设沉降缝。有防水套的烟道沉降缝要采取防水措施。（6）膨胀缝烟道长度较短。烟气温度较低时，可以考虑不留设膨胀缝；当需要留设膨胀缝时，粘土砖内衬一般每隔3米左右留1015毫米的膨胀缝，烟道的内衬拱顶和外层拱顶之间放1020毫米锯末或草袋，以避免内层拱顶受热向上膨胀顶住外层拱顶而造成损坏。根据上述原则，经过计算，选择的烟道为：拱顶角180；烟道内宽1510mm；高度1840mm；当量直径1510mm；烟道周长6.05m；截面积2.53。5.3 金属烟囱5.3.1 适用条件当受布置得限制或烟气量较小，烟气温度较低时，有些炉子用穿出厂房屋面或侧墙的金属烟囱排烟。5.3.2 结构设计金属烟囱用412mm厚的钢板制作，当烟气温度高于350时要砌内衬，一般350500用红砖衬砌全高的1/3；500700全高用红砖衬砌；700以上全高用耐火砖衬砌。衬砖厚度一般为半砖。本次设计中，采用12mm厚的钢板制作烟囱，由于从余热锅炉出来的烟气温度较低，大约在150，所以不需要内衬。金属烟囱为焊接结构，沿高度方向按每23米为一段分成若干段。每段之间在筒内焊一角钢或钢板圈用以托住这段内的衬砖并留出膨胀缝。衬砖与筒身之间也要适当留出膨胀缝。金属烟囱通常用拉条固定，拉条用圆钢或钢丝绳制作，上端与烟囱上的法兰连接，下部与屋面或地面上的锚固件连接，每根拉条装有松紧螺栓，以便使拉条张紧。烟囱不大且周围有坚固的建筑物则可固定在建筑物上。5.4 掺冷风系统5.4.1 预热器前掺冷为保护预热器，在烟气侧配有掺冷风管道，在空气侧配有热风放散系统。当炉子发生故障时，出炉烟气温度过高，例如出炉烟气温度为950，为了防止烧坏预热器，需要掺入冷风，把温度降至850左右。5.4.2 排烟机前掺冷排烟机其使用温度为200，最高不得超过250，排送温度超过250的烟气要预先掺冷或用其他办法降温后进入排烟机。当余热锅炉或烟道其他设备发生故障时，导致进入排烟机的烟气温度超过250，这时就需要掺入冷风，将温度降至250以下。5.4.3 掺冷风机掺冷风机提供的最大风量要同时满足预热器前掺冷和排烟机前掺冷所需要的风量之和。根据计算出来的数据，选定型号。具体参数如下：掺冷风机的型号： G4-68NO.8D掺冷风机的转速： 1450 r/min掺冷风机的全压： 2178 Pa掺冷风机的流量： 16985 m3/h掺冷风机的内效率： 79.4 %掺冷风机的内功率： 11.97kw电动机型号： Y180M-4电动机功率： 18.5kw5.5 排烟机排烟系统中通过排烟机排烟，代替了烟囱的自然抽力作用排烟机输送的介质为烟气，最高温度不得超过250。当输送的烟气温度超过250时，需要掺入冷空气，降低其温度。选定的排烟机具体参数如下：排烟机的型号： Y4-68NO.12.5D排烟机的转速： 1450 r/min排烟机的全压： 2589 Pa排烟机的流量： 110772 m3/h排烟机的内效率： 82.2 %排烟机的内功率： 96.9 kw电动机型号： Y315M1-4电动机功率： 132kw第六章 炉子供热及燃烧系统6.1 供热及燃烧控制环形加热炉使用发热值为18004.18kj/Nm3的高焦炉混合煤气为燃料。共分成3个供热段，加热段均采用侧烧嘴进行加热，均热段均采用顶部平焰烧嘴进行加热，另外在出料口处加设3台顶部平焰烧嘴，以保持在出料延误时出料口处坯料的温度。所有烧嘴均选用成熟设计烧嘴。助燃空气通过集中预热器进行预热，与其他预热方式相比，集中预热器具有设备简单、可靠，运行稳定和维修量小等优点。为提高温度控制精度，满足较大的生产负荷变化和方便温度制度调节的需要，建议炉子各区均采用脉冲控制方式。较传统的燃料控制方式，脉冲燃烧控制方式具有以下优点：（1）对燃气品质波动适应较广。（2）具有很高的供热能力调节范围，因而能满足较大的生产负荷和炉子温度制