第六章 热处理燃料炉分解

第六章热处理燃料炉二、燃料炉的炉型三、燃料炉的设计步骤由于燃料炉是以燃料燃烧产生的热烟气作为媒介进行加热工件的，在设计时要考虑如下问题：1．尽可能使燃料完全燃烧，充分发热，节省燃料。在设计时要分析燃料的燃烧过程，进行燃烧计算，计算出燃烧温度，燃料消耗量，确定燃烧的需要空气量及燃烧产物量，选择燃烧装置。2．引导炉气在炉内合理流动．并及时将废气排除，创造良好的传热及劳动条件。在设计时要设计烟囱，选择鼓风机，根据工件特点，选择炉型，确定结构尺寸，合理布置燃烧装置，控制气体流向，使炉内温度均匀。3．炉体结构需满足炉子耐热、保温、减少热损失的要求，并使炉子有足够的强度此，要认真进行炉体强度、钢结构计算。燃料炉的主要设计步骤：①根据工件形状、尺寸、数量、工艺要求和燃料种类确定炉型和基本结构方案；②确定基本尺寸，首先确定炉底面积；③确定砌体材料及厚度；④确定钢架结构和钢材的规格型号；⑤确定燃料消耗量，选择或设计燃烧装置；⑥计算燃烧所需空气量和所生成烟气量；⑦设计排姻口、烟道、烟囱和选择鼓风机；⑧设计炉门升降机构和装、出料机构及其控制系统；⑨设计炉前管路等辅助设施。二、燃料的发热量单位质量或单位体积燃料完全燃烧所放出的热量。高发热量(Q高)：燃料燃烧后，生成产物中的水分冷凝到0℃以液态存在时，单位燃料完全燃烧所放出的热量叫高发热量。低发热量(Q低)：燃料燃烧后．生成产物中的水分冷却成20℃以气态存在时，单位燃料完全燃烧所放出的热量，叫低发热量。高发热量常作为实验室内鉴定燃料的指标，而在实际应用中常用使用状态燃料的低发热量，习惯写成Q低。燃料的发热量，可根据可燃成分的发热量经计算求得，也可通过实验测得，工程上通常采用实验值。三、燃料燃烧计算燃料燃烧需计算燃烧空气需要量、燃烧产物量以及燃烧温度等，为设计燃烧装置计烟道、烟囱和选择鼓风机等排气系统提供理论依据。1．理论空气需要量和理论燃烧产物量按燃料燃烧反应式计算出来的单位燃料燃烧所需空气量称为理论空气需要量，其计算方法是分别计算燃料中各可燃成分的理论空气需量，加在一起，得其总和。单位燃料按理论空气需要量完全燃烧后所产生的全部燃烧气体称为理论燃烧产物量。在实际设计中常采用近似计算式计算单位质量(或标准状态下的体积)燃料的空气需要量和燃烧产物量，如表6—6所示。2．空气过剩系数燃料燃烧时，燃料与空气的混合难于达到十分完善的程度，为保证燃料完全燃烧，实际供应的空气量(Ln)应超过理论空气需要量(L0)，实际供应空气量与理论空气量的比值，称为空气过剩系数。n值的大小与以下因素有关：(1)燃料的种类各种燃料与空气的混合程度不同n值也不一样。通常气体燃料1．05—1．1，液体燃料1．1-1．2，固体燃料1．2—1．70(2)燃烧装置的构造燃烧装置的种类和结构会影响到燃料与空气的混合程度．若油喷嘴将泊雾化得很细小时，混合就好，n值就可取下限o(3)燃料的准备状况固体燃料在燃烧前要加工粉碎，其粉碎程度对混合有所响．如采用煤粉燃烧可改善煤与空气的混合状况，n值可取小些。实际生产中，在保证燃料完全燃烧的前提下，应尽量减少过剩空气量，若过剩空气过多，会增加废气带走烟气量，降低炉温，且易使工件氧化。实际生产中，实际燃烧产物量应为理论燃烧产物量再加上过剩的那部分空气。§6-4燃料炉的经济技术指标即提高热效率途径1、炉子的热效率（η）η=Q件/Q总(Q总=Q烧+Q空+Q燃)不回收烟气的周期炉热效率为5%-25%2、单位标准燃料消耗量B0=BQ低/29310p一般热处理炉的B0在0.1-0.5kg/(kg工件)二、提高热效率的途径炉子的热损失与炉子的结构尺寸、燃料种类、装炉状况、工艺操作等因素有关，要提高炉子的热效率就要尽可能减少或回收各种热损失。1.减少烟气带走的热量(30%-80%),即需降低烟气温度或减少烟气体积（即控制好过剩空气量).2.有效地利用烟气余热：①预热空气或燃料气②预热工件或辅助工具③作为回火的热源④作为废热锅炉生产蒸汽等。３．改进燃烧装置（减少和避免燃料的化学及机械的不完全燃烧）４．减少炉壁的热损失5.提高炉子的生产率和改进生产管理（满载、连续）§６－５炉内气体的合理运动合理运动→炉内气体分布均匀（温度均匀）炉内保持最低正压（确保温升、燃料利用率）炉内气体产生循环（防止工件过热）影响炉内气体的合理运动的因数：一、烧咀或喷嘴的布置二、烟道口的和布置三、火墙、火口布置四、烟囱的设计五、通风机一、烧咀或喷嘴的作用及布置方法1、作用：把周围的气体（包括热气体）吸过来烧咀或喷嘴的选择原则：小、多、匀2、布置方法①小的箱式炉炉宽1m：单侧②稍大的箱式炉炉宽1m：可双侧③台车式、长、连续炉对面交叉布置，各自形成环流炉膛高度1.5m：单排1.5m：双排。上排数量少，占30-35%要有一定的倾斜角度15度④井式炉二、烟道口的作用和布置1、作用：有负压、有吸力2、布置方法：①小炉子：炉口处和炉后墙处布置4个②稍大炉：平均分布（炉口截面尺寸可大一点）小、多、匀、错③台车式炉：（不超过垫铁高度）④井式炉：很小的炉子采用上排烟（炉膛高度3m稍大的炉子采用上、下排烟（炉膛高度10m）再小的炉子采用上下结合排烟（炉膛高度10m）⑤烟道口的截面尺寸SS=(BVn+⊿V)／3600V分烟道流速0.8-1.5m/s支烟道流速1-2m/s总烟道流速2-3m/s（截面要足够大，便于维修）三、火墙（固体燃料炉）、火口作用及布置四、烟囱的设计五、通风机（1KG重油→表面积增加2500倍，雾化后的油滴经加热并蒸发成可燃气，与空气中的氧混合燃烧。低压雾化980-8820Pa的空气作为雾化剂，完全燃烧所需的全部空气量高压雾化19.6x104-78.4x104Pa的压缩空气，只作雾化剂，另外再共给完全燃烧的二次空气）