曾磊文热风炉设计

[键入文字]-1-WRFL-4-Q型燃气热风炉设计作者姓名：曾磊文指导教师：赵岩讲师单位名称：材料与冶金学院专业名称：热能与动力工程东北大学2012年6月[键入文字]-2-[键入文字]-3-TheDesignofWRFL-4-QHotBlastFurnaceByZengLeiWenSupervisor:LecturerZhaoYanNortheasternUniversityJune2012[键入文字]-4-[键入文字]i毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：WRFL-4-Q型燃气热风炉设计设计（论文）的基本内容：1.燃料的燃烧计算2.换热体结构设计计算3.空气侧和烟气侧阻力计算4.鼓风机的选择5.引烟机的选择毕业设计（论文）专题部分：学生接受毕业设计（论文）题目日期第4周指导教师签字：年月日[键入文字]ii东北大学毕业设计（论文）摘要iiiWRFL-4-Q型燃气热风炉设计摘要通过长时间的生产实践，人们已经认识到，只有利用热风作为介质和载体才能更大地提高热利用率和热工作效果。传统电热源和蒸汽热动力在输送过程中往往配置多台循环风机，使之最终还是间接形成热风进行烘干或供暖操作。热风炉是干燥设备里面最重要的辅助设备，是一门跨行业的加工设备，热风炉广泛应用于纺织漂染、橡胶涂层的热定型；印铁涂料烘房、彩钢板生产线烘房、金属表面除锈处理后的烘干及油漆烘干，造纸工业的烘干，粮食饲料；胶合板、石膏板的成型干燥，木材干燥，化工物料、动植物油脂的喷雾干燥以及工业厂房的采暖等等。取代目前使用的以蒸汽、油锅炉或电加热空气的方式，减少了热交换环节及相应的热交换设备，具有系统热效率高，设备简化，操作方便，安全可靠，运行成本低等优点。本文简要介绍了热风炉的原理、分类、参数和技术指标等内容，研究了热风炉换热系统的特性和设计要点。对WRFL-4-Q型燃气热风炉进行了燃料的燃烧计算、燃烧装置设计、换热体设计、烟道阻力损失计算以及所用鼓风机和引烟机选择。其中最主要的是换热体的设计，本热风炉换热体由光管插件换热体和翅片管插件管换热体组成。关键词：热风炉，燃气，效率，换热体东北大学毕业设计（论文）摘要iv东北大学毕业设计（论文）AbstractvTheDesignofWRFL-4-QHotBlastFurnaceAbstractThroughlongtimepractice,ithasbeenuniversallyrecognizedthatonlyusingairasthemediumandcarriercangreatlyimprovetheheatutilizationrateandthermaleffectofthehotblastfurnace.Traditionalelectricheatsourceandsteamheatpoweroftendeploysseveralcirculatingfansduringtheconveyanceprocess,whichfinallyformedhotairindirectlytorealizedryingorheatingoperation.Hotblastfurnaceisthemostimportantauxiliaryequipmentofallkindsofdryingequipmentsandalsoakindofcross-industryprocessingequipment.Itiswidelyusedintextiledrying,rubbercoatedheatsetting,printingcoatingdryingroom,colorsteelplateproductionlinedryingroom,metalsurfacerusttreatmentofdryingandpaintdrying,thedryinginpaperindustry,feedinggrain,plywood,gypsumboarddrying,thewooddrying,chemicalmaterials,plantandanimaloilspraydryingandindustrialheatingetc.Italsoreplacesthecurrentwayofheatingairbysteam,oilboilerorelectricandreducestheheatexchangepartandrelevantheat-exchangeequipments,whichendowsitmanyadvantages,likesystematicness,highheatefficiency,simpleequipment,convenientoperation,safetyandreliability,andlowoperatingcost.ThepurposeofthisdesignisthedesignofWRFL-4-Qhotblastfurnace.Thispaperintroducestheindustrybackground,theprinciple,theclassification,themainparametersandthetechnicalindexofhotblastfurnace,andresearchesaseriesofcharacteristicsanddesignessentialsofitsheatexchangersystem.ThisthesisismainlycomposedofthefuelcombustioncalculationoftheWRFL-4-Qhotblastfurnace,thedesignofcombustiondevice,thedesignofheatexchanger,theflueresistancelosscalculationandthechooseofairblowerandventilatorneeded,amongwhichthemostimportantisthedesignofheat东北大学毕业设计（论文）Abstractviexchanger,whichiscomposedofstainlesssteeltubeheatexchangerandfinnedtubepluginheatexchanger.Keywords:hotblastfurnace,gas,efficiency,heatexchanger东北大学毕业设计（论文）第一章绪论1第一章绪论作为热动力机械的热风炉于20世纪70年代末在我国开始广泛应用，它在许多行业已成为电热源和传统蒸汽动力热源的换代产品。热风作为湿热交换介质，除用于各类物料的干燥外，还广泛地用于各种空间的冬季供暖等。干燥技术是一门跨行业的加工技术，涉及农产品加工、食品加工、轻工、木材、化工、制药、冶金、纺织等。热风炉是干燥设备最重要的辅助设备，也同样涉及这么多的领域，满足这些物料对热风温度的不同要求。通过长期的生产实践，人们认识到，利用热风作为热介质载体能够更大地提高热利用率和热工作效果。传统电热源和蒸汽热动力在输送过程中往往配置多台循环风机，使之最终还是间接形成热风进行烘干或供暖操作。干燥作业是一个耗能巨大的操作，干燥成本很大一部分来源于能耗，耗能指标一直是评价干燥设备的一项重要指标，因此寻求低耗能干燥方法是干燥设备设计人员奋斗的目标之一。降低能耗的最基本方法就是选择一套高效率的热风炉。热风炉是用于气流干燥、喷雾干燥、流化干燥、塔式干燥以及回转干燥等装置的主要辅助设备，也是温室及家畜饲养场加温的主要设备，广泛应用于纺织漂染、橡胶涂层的热定型；印铁涂料烘房、彩钢板生产线烘房、金属表面除锈处理后的烘干及油漆烘干，造纸工业的烘干，粮食饲料；胶合板、石膏板的成型干燥，木材干燥，化工物料、动植物油脂的喷雾干燥以及工业厂房采暖等等。取代目前使用的以蒸汽、油锅炉或电加热空气的方式，减少了热交换环节及相应的热交换设备，具有系统热效率高，设备简单，操作方便，安全可靠，运行成本低等优点。1.1热风炉原理（此段介绍的还是热风炉的分类）燃料在燃烧室内燃烧产生的高温烟气，经过热风炉换热体将高温烟气的热量传给空气或者其他介质，以加热空气或者其他介质，而高温烟气经换热后温度降至200~250℃排入大气。加热的空气将成为热风，热风就是热风炉的产品。东北大学毕业设计（论文）第一章绪论21.2热风炉的分类长期以来，根据不同的需要以及燃料的不同，人们开发了各种各样的热风炉。目前用于热风炉的热源主要有天然气、煤、电、油以及太阳能。加热形式主要有直接烟道气是和间接换热式。换热器的类型更是复杂多变，有列管式、无管式及热管式等。在功率上有大型小型之分。烘干设备热源热风炉品种多，称谓不同，但大体一般按照以下方式分别：按照输出介质洁净度不同可以分为直燃烟道式热风炉和间接换热式式热风炉。烟气炉输出的介质为燃料燃烧直接产生的烟气，经过预除尘后可配套应用于热介质温度较高、对热介质洁净度无严格要求的物料干燥（如：复合肥、城市污泥、部分饲料、煤泥等），输出温度可以高达1200℃，且不受钢材的限制；间接式热风炉输出的介质为经过换热器充分热交换后的洁净热空气，介质温度为100～550℃。并且间接式热风炉还可以根据热载体的不同分为导热油热风炉、蒸汽式加热风炉、烟气热风炉。根据换热器形式不同分为无管式热风炉、列管式热风炉、热管式热风炉等。根据燃烧方式不同可以分为固定炉排热风炉、机烧热风炉，沸腾燃烧燃煤热风炉。一般情况下，根据输出热量大小不同、可以选择不同燃烧形式。其中LRF型立式燃煤热风炉又称手烧炉，人工上煤，采用固定炉排，提供热量较小：10～80Wkcal/h；WRF型卧室燃煤热风炉采用机械链条炉排，机械上煤、出渣，提供热量60～1500Wkcal/h。FFB型沸腾燃烧燃煤热风炉采用流化燃烧方式，提供热量60～5000Wkcal/h。上述可见，限于热量及结构形式，燃烧方式有一定的变化。按不同燃料可以分为煤、油、气热风炉，燃料种类的不同意味着燃烧装置的改变。输出热量相等情况下，固定炉排燃烧效率较低，链条炉排和沸腾燃烧炉燃烧效率较高，其中尤以沸腾燃烧效率最高。特别是在大型燃煤炉的应用上。按输出热风温度不同，分为高温热风炉、中温热风炉、低温热风炉。输出热风温度不同，换热体材料和结构需要调整。输出温度低于250℃称为低温热风炉，换热器高温段材质采用20g钢管即可以满足要求；输出温度为高于250℃低于450℃称为中温热风炉，换热器材质要求为普通耐高温不东北大学毕业设计（论文）第一章绪论3锈钢即可，温度高于450℃称为高温热风炉，换热器材质要求为特殊耐高温不锈钢或耐高温渗铝合金钢。以热风炉换热体的摆布形式可以分为合置式和分置式，一般情况下，根据用户厂房情况合理选择，并不能完全就说哪一种就好。大型热风炉一般由燃烧室、除尘室和换热体组成，换热体一般分体组合使用。从检修调节方便性上来看一般大型热风炉采用分置式要相对合理一些。根据功率的大小可分为大型热风炉和小型热风炉。功率在100Wkcal以上的为大型热风炉，功率在100Wkcal以下的为小型热风炉根据司炉方式可分为机烧式和手烧式热风炉。根据炉体结构可分为卧式热风炉和立式热风炉。根据炉排的分布形式可分为水平炉排热风炉和倾斜炉排热风炉。1.3热风炉的技术参数及评价指标1.3.1温度参数热风炉温度参数主要有：燃烧温度、烟气出口温度、热风温度、换热体器壁温度。燃烧温度为燃料燃烧时燃烧产物的温度，可近似认为是产生的烟气温度。燃料不同，燃烧温度不同。烟气出口温度是热风炉的排烟温度，排烟温度低说明换热效率高。不过为了防止低温烟气腐蚀，以及烟气温度过低时换热面积急剧增加导致成本增加和阻力损失的增加，排烟温度一般取200~250℃。热风温度是指热风炉能将洁净空气加热到的温度，热风温度是选择热风炉的一个重要指标，一般情况下热风温度与燃料的燃烧状况、空气量及空气入口温度有关。换热体壁温度涉及到采用什么材质，换热体最高壁温