工业炉设计手册PDF电子书下载

第一节 设计概述 1

一、炉型分类 1

目录 1

第一章 工业炉设计概述 1

二、设计要则 2

四、设计计算 3

三、设计原始资料 3

（二）气体燃料 4

（一）固体燃料 4

第二节 炉型选择 4

一、燃料选择 4

二、预热器选择 6

（三）液体燃料 6

三、燃烧装置选择 7

四、排烟方式选择 8

（一）煤的分类 9

一、固体燃料 9

第二章 燃料与燃烧计算 9

第一节 燃料性质 9

（二）煤的一般燃烧性质 11

（一）液体燃料的性质 12

二、液体燃料 12

（二）燃油标准及性能指标 15

（一）各种煤气 17

三、气体燃料 17

（三）恩氏粘度与运动粘度的换算 17

（二）油气 19

（三）液化石油气 20

（一）燃料发热量计算 21

一、燃烧计算 21

第二节 燃料燃烧 21

（二）燃烧计算表 22

（三）燃料理论燃烧温度计算 23

（四）空气量及燃烧生成气量计算 26

（五）燃料的不完全燃烧损失率 28

（二）着火极限 30

（一）着火温度 30

二、着火温度与着火极限 30

一、换算公式 31

第三节 燃料换算 31

二、计算举例 33

第一节 基本概念 34

第三章 钢材加热 34

一、炉温 35

二、加热温度 36

三、热处理加热 37

五、温度压头与钢材截面温差 39

四、“薄钢材”“与“厚钢材” 39

（一）导热系数λ 40

七、计算参数 40

六、加热、均热与保温时间 40

（三）重度γ 41

（二）热容量Cр 41

（六）综合给热系数α∑ 43

（五）热惰性系数b 43

（四）导温系数α 43

（二）加热“薄钢材”、加热温度＞1200°C时 44

（一）加热“薄钢材”、加热温度≤1200°C时 44

（七）钢材平均表面温度fjb 44

第二节 加热时间简易计算公式 44

一、恒温炉内加热时间 44

（四）加热“厚钢材”、加热温度＞1200°C时 45

（三）加热“厚钢材”、加热温度≤1200°C时 45

三、表面温度不变情况下加热 46

二、热流不变情况下加热 46

一、恒温炉内加热时间 49

第三节 加热时间计算图表 49

二、台车式炉内钢锭加热时间图表 51

（一）各计算参数 55

三、连续式炉内钢材加热时间计算图表 55

（二）计算例题 57

第四节 无氧化加热 60

一、无氧化加热工作原理 61

二、无氧化加热计算 62

三、计算例题 63

一、砂型及泥芯干燥炉 66

第一节 炉底（或容积）热强度指标 66

第四章 燃料消耗量计算 66

二、塞杆烘炉及烘包器 67

四、室式及台车式热处理炉 68

三、各种加热炉 68

七、燃油或燃煤气熔铜坩埚炉 69

六、燃油或燃煤气热处理用盐浴炉 69

五、井式热处理炉 69

第二节 单位热耗指标 70

一、热收入项 73

第三节 热平衡计算 73

二、热支出项 74

三、炉子热效率计算 85

四、用热平衡法计算燃料消耗量 86

一、DR型低压煤气烧嘴 95

第一节 煤气烧嘴 95

第五章 燃烧器 95

二、DT型低压天然气烧嘴 99

（一）使用预热气体的高压喷射式烧嘴 100

三、高压喷射式烧嘴 100

（三）使用冷煤气冷空气的高压喷射式烧嘴 110

（二）单独预热煤气的高压喷射式烧嘴 110

（四）改进后的高压喷射式烧嘴 112

（五）燃烧道设计 113

四、天然气喷射式烧嘴 114

五、天然气半喷射式烧嘴 116

七、焦炉煤气喷射式烧嘴 118

六、焦炉煤气扁烧嘴 118

八、扩散式煤气烧嘴 119

九、大气式煤气烧嘴 120

十、油、煤气烧嘴 121

（二）低压油嘴计算 123

（一）一般特性 123

第二节 燃油烧嘴 123

一、低压油嘴 123

（三）油嘴分类 124

二、高压油嘴 130

（一）高压油嘴计算 131

（二）高压油嘴分类 132

（三）高压油嘴使用的旋流式调风器 134

（一）工作原理 135

三、转杯式油嘴 135

（二）油嘴分类及性能数据 136

一、平焰烧嘴 137

第三节 新型烧嘴简介 137

二、高速烧嘴 141

三、油压自动比例调节油嘴 142

一、预热器的作用 144

第一节 预热器的作用及使用规定 144

第六章 预热器 144

（一）有关设计参数与计算数据 146

一、设计概述 146

二、预热器使用规定 146

第二节 预热器设计 146

（二）设计要点 148

（一）块状、管状预热器 150

二、预热器计算 150

（二）圆筒辐射预热器 156

（三）带筋片圆筒辐射预热器 164

（四）铁屑预热器 170

（五）蓄热室 171

一、蒸汽套管式燃油加热器 177

第三节 燃油加热器 177

二、油箱 178

（二）电加热计算 179

（一）蒸汽加热蛇形管计算 179

二、耐火材料分类 180

一、工业炉对耐火材料的要求 180

第七章 筑炉材料与砌体设计 180

第一节 耐火材料 180

（一）耐火材料的使用性能 181

三、耐火材料的热性能 181

（二）耐火制品的热学性能 183

（三）耐火制品的化学性能 184

四、常用耐火制品的形状及尺寸 186

（四）耐火制品的级别 186

（一）简介 194

五、耐火纤维 194

（二）分类 195

（三）纤维炉墙参考结构 196

（四）热工计算 197

（二）耐火泥浆 199

（一）耐火泥 199

六、耐火泥与耐火粉料 199

（三）涂料、填料、捣打料与密封泥料 200

第二节 耐火混凝土 203

一、铝酸盐水泥耐火混凝土 204

二、水玻璃耐火混凝土 207

三、磷酸盐耐火混凝土 208

四、镁质耐火混凝土 209

六、轻质耐火混凝土 210

五、硫酸铝耐火混凝土 210

七、耐火可塑料 211

二、硅藻土质绝热材料 212

一、绝热材料的主要性能 212

第三节 绝热材料 212

三、石棉制品 214

五、蛭石 215

四、矿渣棉 215

六、高温超轻质珍珠岩制品 216

二、水泥 217

一、普通粘土砖 217

第四节 普通筑炉材料 217

三、砂 218

四、常用胶结剂 219

六、铸石制品 222

五、促凝剂 222

七、常用筑炉材料的重度、导热系数、热容量 224

三、膨胀缝留法 225

二、砌体尺寸 225

第五节 砌体设计 225

一、砌体设计的一般要求 225

（二）拱形结构的设计要点 228

（一）拱顶厚度与中心角度 228

四、拱形结构设计 228

（三）拱形结构尺寸及每环用砖量 230

（一）炉墙厚度 238

五、炉墙结构设计 238

（二）炉墙结构 239

（三）炉底结构 240

三、设计要点 242

二、计算流速 242

第八章 炉前管道 242

第一节 炉前煤气管道设计 242

一、设计范 242

四、管件 244

五、阀门选用及布布置 245

六、放散吹扫系统 246

七、管道支架 247

八、管道阻力计算 249

九、施工及检验说明 250

一、设计范围 251

第二节 空气管道设计 251

（一）离心式风机 253

四、鼓风机（通风机） 253

二、设计要点与设计数据 253

三、设计布置 253

（三）风机性能的换算 255

（二）罗茨风机 255

（四）风机的选用与布置 256

（三）绝热层结构及施工说明 257

（二）检验说明 257

五、施工及检验说明 257

（一）施工说明 257

一、设计范围 259

第三节 燃油管道设计 259

三、设计要点 260

二、燃油流速及阀门选用 260

四、阻力计算 261

六、U形膨胀节 264

五、施工及检验说明 264

二、设计要点 265

一、水的计算流速 265

第四节 炉前冷却水管道设计 265

三、施工及检验说明 266

一、概述 267

第一节 炉架 267

第九章 炉用结构件 267

二、拱顶旁推力计算 268

四、拉杆受力计算 270

三、侧支柱承受的最大弯矩 270

六、前、后支柱长细比计算 272

五、拱脚梁承受的最大弯矩 272

七、钢材选用 273

（一）柱脚计算 275

八、钢支柱结构计算 275

（二）柱顶板计算 278

（三）缀板计算 279

（一）轨道安装 280

一、台车轨道 280

第二节 轨道与砂封 280

（二）轨枕弯矩计算 285

二、砂封装置 286

（一）平台结构 288

一、结构设计 288

第三节 操作平台 288

（二）扶梯结构 289

（一）正应力计算 292

二、结构计算 292

（四）受弯构件的容许挠度f 293

（三）容许长细比λ 293

（二）强度和稳定性计算 293

（一）室式炉用炉口装置 294

一、炉门与炉口装置的一般分类 294

第四节 炉门与炉口装置 294

（三）井式热处理炉炉口装置 300

（二）台车式炉用炉口装置 300

（一）室式炉炉门及炉口装置设计 301

二、炉门与炉口装置的结构设计 301

（四）室式干燥炉炉门 301

（二）台车式热处理炉炉门及炉门导板设计 304

（三）台车式加热炉炉门及炉门导板设计 305

（四）井式热处理炉炉盖 307

（五）室式干燥炉炉口装置 308

（一）台车式炉炉门计算 309

三、炉门与炉口装置的计算 309

（二）室式干燥炉炉口装置计算 310

（三）井式热处理炉炉盖计算 311

（一）铸铁烟道闸门 313

一、烟道闸门分类 313

第五节 烟道闸门 313

（三）转动烟道闸门 315

（二）水冷烟道闸门 315

（二）电动卷扬机 317

（一）手动卷扬机 317

二、烟道闸门配件 317

一、烟道布置 319

第一节 车间烟道 319

第十章 排烟系统 319

（二）烟气温度 321

（一）烟气流量 321

二、烟道计算 321

（五）烟道施工说明 322

（四）烟道截面尺寸 322

（三）烟气流速与阻力计算 322

（六）烟道结构温度计算 333

二、烟囱布置 340

一、排烟方式及特点 340

第二节 烟囱 340

三、烟囱高度与直径计算 341

（一）有关计算参数 343

一、带扩散段喷射器计算 343

第三节 喷射排烟计算 343

（四）喷射器各段压力变化 344

（三）喷射器最大效率 344

（二）喷射器空气喷出口速度 344

（五）喷射器结构参数计算 345

（一）喷射气体喷出口速度 348

二、简单喷射器（无扩散段） 348

（三）计算举例 349

（二）计算步骤 349

一、概述 351

第一节 室式炉 351

第十一章 常用炉型设计 351

（二）炉膛尺寸计算 355

（一）炉温计算 355

二、设计计算 355

（四）有关计算参数 356

（三）烧嘴数量及布置 356

（一）炉膛结构 357

三、炉型结构 357

（三）烟道结构 358

（二）炉底结构 358

四、计算举例 359

（四）热电偶与窥视孔的布置 359

一、概述 362

第二节 台车式炉 362

（三）烧嘴数量及布置 365

（二）炉膛尺寸计算 365

二、设计计算 365

（一）炉温 365

（四）有关计算参数 366

（五）炉子测量要求 367

（一）炉膛结构 368

三、炉型结构 368

（二）炉底结构 369

（三）烟道结构 370

（四）炉口结构 371

一、概述 373

第三节 井式炉 373

（五）炉后结构 373

（二）烧嘴数量及布置 374

（一）炉膛尺寸计算 374

二、设计计算 374

（一）炉膛结构 375

三、炉型结构 375

（三）有关计算参数 375

（四）热电偶、窥视孔、测压孔布置 375

（二）排烟方式 378

一、概述 379

第四节 振底式炉 379

（三）炉口结构 379

（二）振底式炉的分类 380

（一）振底式炉的特点 380

（二）有效炉底面积计算 385

（一）设计原始资料 385

二、设计计算 385

（三）炉底有效长度计算 386

（四）炉底推力计算 387

（五）基础受力计算 388

（六）燃料消耗量及燃料分配 389

（一）炉膛结构 390

三、炉子结构 390

（二）炉底结构 393

（三）其他有关结构 397

四、计算举例 399

（一）加热时间 401

二、设计计算 401

第五节 环形炉 401

一、概述 401

（三）炉子供热 402

（二）炉膛尺寸的确定 402

（一）炉膛区段 404

三、炉型结构 404

（四）砌体结构 406

（三）排烟 406

（二）炉内隔墙 406

（五）环缝及水封装置 410

（二）装、出料方式 411

（一）炉底传动 411

（六）金属结构 411

四、炉底传动和装、出料方式 411

一、概述 412

第六节 煤炉 412

（一）燃烧室分类及结构尺寸的确定 413

二、燃烧室 413

（二）炉篦类型与结构尺寸 418

（三）供风方式 419

三、排烟结构 420

（一）燃煤加热炉 421

四、炉型设计 421

（二）燃煤热处理炉 424

（三）燃煤室式干燥炉 425

（一）直炉膛冲天炉 428

二、设计计算 428

第七节 冲天炉 428

一、结构原理 428

（二）多排小风口曲线炉膛冲天炉 431

（三）多排交叉风口冲天炉 432

（四）中央送风冲天炉 433

（六）煤粉、燃油、天然气冲天炉 435

（五）大间距小风口冲天炉 435

（三）热平衡计算举例 442

（二）燃烧反应 442

三、冲天炉的热量平衡 442

（一）各项热参数 442

四、附录 445

（一）炉室尺寸及燃气道与排烟道的布置 450

二、炉室结构 450

第八节 室式干燥炉 450

一、概述 450

（三）炉顶结构 452

（二）燃气道结构 452

（四）炉内几何压力 455

（三）炉子填充率 455

三、设计计算 455

（一）炉温 455

（二）烧嘴数量及布置 455

（八）循环倍数与循环烟气量 456

（七）离炉烟气量与离炉烟气温度 456

（五）炉内烟气流速 456

（六）排烟阻力 456

（一）5×3.5×3室式干燥炉 457

四、炉型示例 457

（二）7×5.5×4.2室式干燥炉 459

五、计算举例 460

（一）固定式坩埚炉 462

一、简介 462

第九节 坩埚炉 462

（二）倾动式坩埚炉 463

（一）熔化金属所需热量 464

二、设计计算 464

（二）燃料消耗量 465

三、坩埚的选用 466

（二）钢铁在炉气氛中的氧化—还原反应 468

（一）钢铁与氧的反应 468

第十二章 可控气氛炉 468

第一节 可控气氛 468

一、钢铁与炉气氛间的化学反应 468

（三）钢铁在炉气氛中的脱碳—增碳反应 469

（四）炉气内部的化学反应 471

（二）炉气氛碳势控制的原理 473

（一）定义 473

（五）炉气氛中N2、NH3、S对钢铁的作用 473

二、炉气氛的碳势控制 473

三、可控气氛简介 474

四、可控气氛类型 476

五、可控气氛的选择 479

（一）经验指标 480

六、可控气氛的用量 480

（二）计算公式 481

（三）原料气的成分与性质 482

（二）原料选用原则 482

七、原料与用量 482

（一）原料种类 482

（四）原料的用量 486

一、炉型类别 490

第二节 炉型类别及特点 490

二、可控气氛炉特点 492

一、炉子砌体 493

第三节 炉用材料与构件 493

（二）砌体结构 494

（一）对抗渗碳耐火材料的性能要求 494

（三）火焰辐射管 495

（二）电辐射管 495

二、加热元件 495

（一）波形带 495

三、风机 503

五、火封装置 505

四、防爆装置 505

六、窥视孔 507

八、排气 508

七、供气 508

九、可控气氛的取样 509

十、烧净 510

（二）炉体设计 511

（一）机组类型 511

第四节 可控气氛热处理炉机组 511

一、室式多用炉热处理机组 511

（三）前室 514

（一）机组类型 518

二、推杆式炉热处理机组 518

（四）传送机构 518

（二）炉体设计 519

（六）回火炉 523

（五）清洗设备 523

（三）装料前室 523

（四）后室（淬火或缓冷室） 523

（九）动作控制 524

（八）料盘返回机构 524

（七）推料机 524

（十）附表 526

（二）台车式电阻炉 528

（一）室式电阻炉 528

第十三章 电阻炉 528

第一节 电阻炉设计 528

一、炉型 528

（五）立式电阻炉联合机组 529

（四）推杆式电阻炉 529

（三）井式电阻炉 529

三、安装功率计算 534

二、炉膛尺寸计算 534

（一）热平衡计算法 535

（二）指标计算法 536

四、安装功率的分配 537

五、砌体设计 538

（一）金属电热元件 539

六、电热元件设计 539

（二）非金属电热元件 555

（三）管状电热元件 567

（四）抗渗碳金属电热元件 573

一、炉型 575

第二节 空气循环电炉设计 575

（一）加热时间计算公式 577

二、热工计算 577

（二）对流给热系数 578

（四）气流速度、循环次数与炉温均匀度关系 582

（三）加热时间计算图表 582

三、电热元件计算 584

四、电热元件的安装 585

（一）风机的安装位置 586

五、空气循环装置设计 586

（二）风道的阻力计算及风机选择 587

（三）导流装置 588

（四）风机轴的冷却 591

六、结构件的膨胀缝 593

（一）插入式电极盐浴炉 596

一、炉型分类 596

第三节 电极盐浴炉设计 596

（二）埋入式电极盐浴炉 597

二、炉膛设计 598

三、电极设计 599

四、起动电极 602

六、电极盐浴炉用变压器 603

五、炉罐 603

七、排气装置 607

八、电极盐浴炉常用盐类及钢材的性能参数 608

一、硝盐炉功率计算 610

第四节 硝盐炉设计 610

二、管状电热元件的安装 611

三、汇流排 612

四、搅拌器 613

五、内槽 615

七、硝盐 616

六、槽漏警报装置 616

一、投产前的准备工作 619

第一节 火焰炉的投产 619

第十四章 火焰炉的投产、热工测定与调整 619

二、烘炉 620

（二）金属烧损率的测定与计算 623

（一）炉子生产力的测定与计算 623

三、热工指标的测定与计算 623

（三）炉子热效率的测定与计算 624

（四）单位燃料消耗量的测定与计算 627

（二）压力计使用方法 628

（一）热工测定时常用的压力计 628

第二节 火焰炉热工参数测定方法 628

一、压力的测定工具和方法 628

（二）毕托管使用方法 630

（一）常用的流速计和流量计 630

（三）测量压力时应注意的问题 630

二、流速及流量的测定工具和测量方法 630

（三）节流装置使用方法 633

（四）流量计算 637

（五）标准孔板的计算 641

（二）水银或酒精温度计使用方法 644

（一）常用的温度计 644

三、温度的测定工具与方法 644

（三）热电偶温度计使用方法 645

（四）光学高温计使用方法 648

（五）特殊温度的测定方法 649

（一）热工测定时常用的气体分析器 650

四、气体成分的测定工具与方法 650

（二）露点杯使用方法 651

（三）干湿球湿度计使用方法 652

（四）化学气体分析器使用方法 653

一、供风系统的测定与调整 655

第三节 火焰炉热工性能测定与调整 655

（五）采取气样时应注意的问题 655

二、排烟系统的测定与调整 656

四、供煤气系统的测定与调整 657

三、供油系统的测定与调整 657

五、炉膛内空气过剩系数的测定与计算 658

八、炉内气氛的测定与调整 659

七、炉压的测定与调整 659

六、炉膛温度的测定与调整 659

十、烧嘴的测定与调整 660

九、预热器性能的测定与调整 660

一、环形起重链及链轮 662

第一节 炉用机械零部件设计 662

第十五章 炉用机械 662

二、钢丝绳、绳轮及卷筒 664

三、板式起重链及链轮 669

四、套筒滚子链及链轮 670

五、销齿条及钝齿轮 671

六、心轴 674

七、转轴 675

九、滚球带 676

八、滚柱带 676

十、滚球 678

十二、齿轮 679

十一、轴承 679

十三、传动机构 684

一、手动炉门升降机构 689

第二节 炉门升降机构 689

二、气动炉门升降机构 692

三、电动炉门升降机构 693

一、台车类型 694

第三节 台车 694

（二）行走机构 699

（一）车架 699

二、台车结构 699

（三）加热炉及热处理炉台车的设计与计算 702

（二）车架计算温度 702

三、台车的设计与计算 702

（一）车架材料及容许弯曲应力 702

（四）干燥炉台车的设计与计算 708

（五）台车牵引构件 711

一、行车牵引机构 714

第四节 台车牵引机构 714

三、钢丝绳牵引机构 715

二、钝齿轮牵引机构 715

四、板式起重链牵引机构 716

六、行星摆线针轮减速器牵引机构 717

五、自行式牵引机构 717

八、往复小车牵引机构 718

七、蜗轮减速器牵引机构 718

第五节 气动 719

一、气缸分类 720

二、气缸牵引力计算 723

三、气动三大件及控制阀 724

（二）速度控制基本回路 731

（一）压力控制基本回路 731

第六节 液压传动 731

一、液压基本回路与炉用机械液压回路选例 731

（三）方向控制基本回路 736

（四）炉用机械液压回路选例 738

（五）图形符号 741

（一）油缸 745

二、液压件的选择与设计 745

（二）油泵 755

（三）控制阀的选择 756

（四）液压油及辅助设备 762

三、计算举例 775

第十六章 消烟除尘与噪声防治 779

第一节 消烟除尘 779

一、烟尘来源 779

二、烟尘危害 779

三、消烟除尘措施 779

（一）干法除尘 780

（二）湿法除尘 782

四、有害气体及防治 783

（一）二氧化硫（SO2） 783

（二）氮氧化物（NOx） 784

（三）一氧化碳（CO） 784

（四）光化学烟雾 784

（五）氟化氢（HF） 785

五、有害物质的排放标准 785

第二节 噪声防治 786

一、噪声的危害 786

二、噪声的物理量度 787

（一）噪声强度 787

（二）噪声频谱 788

（三）响度级 789

（一）风机噪声的产生 790

（二）风机噪声的控制方法 790

三、冲天炉用风机的噪声控制 790

四、消声器的设计原理 791

（一）阻性消声器 791

（二）扩张室消声器 792

（三）共振消声器 793

（四）阻抗复合消声器 794

五、消声器设计要点 796

六、几种风机的噪声级及共频谱特性 798

附录一 常用数学公式 799

一、三角函数表 799

附录 799

三、数学公式 800

（一）代数及指数 800

二、拱形结构尺寸计算 800

（二）对数公式 801

（三）三角函数公式 801

（四）级数近似计算式 802

（五）微分 802

（六）积分 803

（七）温度换算 804

四、理想气体的状态变化 804

附录二 热参数计算及选用图表 805

一、热参数选用图表 805

（三）按烟气成分近似计算烟气重度 813

（二）煤气及燃烧生成气的重度 813

（四）改变化学成分时钢重度的变化 813

（五）多孔物体的导热系数 813

（一）平均热容量 813

二、部分热参数的近似计算公式 813

（六）水流量计算 814

附录三 局部阻力系数表 814

附录四 地区气象表 823

附录五 铁水包、盛钢筒主要尺寸 825

附录六 图例 826

附录八 耐热钢与电热合金 827

涂漆类别（参考） 827

一、常用抗氧化钢和抗氧化合金 827

附录七 炉体及管道的 827

二、高电阻电热合金 830