摘要：本次设计对象为8t/h燃天然气热处理炉设计用于不锈钢的热处理。期间选用合适的台车炉设计，让炉膛可以不分温度的区段，炉温按照相应规定的加热程序随时间的变化，使得钢坯随着热工制度也进行相应变化。将160mm×160mm

×1800mm钢坯料以50℃/h的速度加热到850℃并在850℃保温8小时，一炉热处理周期为25小时。主要由炉体结构，烧嘴，炉衬，台车，炉底，炉底布置，空气换热器，空气管道，炉门及烟囱等部分组成，为了减少能量损失，采用全纤维炉衬。本设计计算主要包括：燃料与燃烧的计算、钢坯加热的计算、炉膛尺寸的确定、炉体砌筑材料和尺寸的确定、钢架结构的确定、炉子热平衡和燃料量的确定、换热器的设计、管道系统的设计、排烟系统设计等十几个部分。

关键词：燃天然气；全纤维；热处理炉；热平衡

Design of Natural Gas Heat Treatment Furnace

Abstract: This design object is a natural gas heat treatment furnace designed for heat treatment of stainless steel. During the selection of a suitable trolley furnace design, the furnace can be pided into sections of temperature, and the furnace temperature changes according to the corresponding prescribed heating program over time, so that the billet changes correspondingly with the thermal system. A 160 mm x 160 mm x1800 mm steel billet was heated to 850℃ at a rate of 50  ℃/h and held at 850℃  for 8 hours. The furnace heat treatment cycle was 25 hours. Mainly consists of furnace structure, burner, furnace lining, trolley, furnace bottom, furnace bottom layout, air heat exchanger, air duct, furnace door and chimney, etc. In order to reduce energy loss, a full fiber furnace lining is used. The design calculation mainly includes   calculation of fuel and combustion, calculation of billet heating, determination of furnace size, determination of furnace masonry materials and dimensions, determination of steel frame structure, determination of furnace heat balance and fuel quantity, and design of heat exchangers , piping system design, exhaust system design and more than a dozen parts.

Keywords: natural gas; whole fiber; heat treatment furnace; heat balance

目录

1绪论 1

2初步设计 2

2.1能源 2

2.2炉型 2

2.3燃烧装置 3

2.4换热装置 3

2.5供风和排烟系统 3

3燃料燃烧 4

3.1低位发热量 4

3.2空气需要量 4

3.2.1理论空气需要量 4

3.2.2实际空气需要量 4

3.3燃烧产物系列参数 5

3.3.1理论燃烧产物生成量 5

3.3.2实际燃烧产物生成量及成分 5

3.3.3燃烧产物密度 6

3.4燃烧温度 6

3.4.1理论燃烧温度 6

3.4.2实际燃烧温度 7

3.5一炉钢坯数 7

4综合传热系数 8

4.1炉膛主要尺寸 8

4.1.1炉宽 8

4.1.2炉长 8

4.1.3炉高 8

4.1.4炉底炉顶面积 8

4.1.5炉底炉壁面积 9

4.1.6围绕气体面积 9

4.1.7炉膛体积 9

4.2综合传热系数 9

4.2.1气层有效厚度 9

4.2.2炉气平均温度 9

4.2.3金属平均温度 10

4.2.4炉气中CO2和H2O分压 10

4.2.5加热期炉气黑度 10

4.2.6钢坯表面黑度 11

4.2.7钢坯表面积 11

4.2.8钢坯表面黑度 11

4.2.9钢坯间角系数 11

4.2.10炉壁对钢坯表面角系数 11

4.2.11炉气，炉壁对钢坯表面辐射传热系数 11

4.2.12钢坯表面对流传热系数 12

4.2.13炉气，炉壁对钢坯表面综合传热系数 12

5钢坯加热时间 13

5.1钢坯的薄厚材 13

5.1.1钢坯厚度 13

5.1.2钢坯平均导热率 13

5.1.3斯特罗克准数 13

5.1.4比沃准数 13

5.2加热时间 14

5.3热处理温度曲线 14

6加热期炉膛热平衡 15

6.1炉膛热收入 15

6.1.1燃料燃烧化学热 15

6.1.2预热空气进入炉膛内的物理热 15