工业炉设计基础.docx

1、21 世 纪 应 用 型 本 科 教 材上 海 市 教 育 委 员 会 高 校 重 点 教 材 建 设 项 目工 业 炉 设 计 基 础徐 兆 康 编 著上 海 交 通 大 学 出 版 社内 容 提 要本书 是 由 上 海 市 教 委 组 编 的 上 海 市 “十 五 ”重 点 教 材 建 设 项 目 , 是 21 世 纪 应 用 型 本科 通 用 教 材 。 本 书 详 细 论述 了 工 业 炉 设 计 的 基 本 原 理 、 典 型 的 工 业 炉 设 计 计 算 方 法 , 突 出 应 用 性 与 实 用 性 , 尤 其 注 重 学 生 综 合 运 用 专 业 知 识 能 力 的 培 养

2、 。 全 书 共 分 九 章 。 第 1 章 为 设 计 概 论 , 第 2 章 为 初 步 设 计 , 第 3 章 详 细 介 绍 了 技 术 设 计 的 基 本 内 容 , 第 4 章 介 绍 了 焚 烧 炉 的 设 计 , 第 5 7 章 论 述 了 与 工 业 炉 有 关 的 安全 与 环 保 及 投 产 和 开 炉 前 所 要 做 的 工 作 , 第 8 章 介 绍 概 预 算 的 内 容 , 第 9 章 阐 述了 工 业 炉 制 图 要 点 。本 书 是 高 等 院 校 热 能 工 程 专 业 和 环 境 科 学 与 工 程 专 业 的 教 材 , 同 时 也 可 供 从事 热 能

3、工 程 、 环 境 保护 、 资 源 利 用等 工 作 的 工 程 技 术 人 员 参 考。图 书 在 版 编 目 ( CIP ) 数 据工 业 炉 设 计 基 础 / 徐 兆 康 编 著 . 上 海 : 上 海 交 通 大 学 出 版 社 , 200421 世 纪 应 用 型 本 科 教 材ISB N7 - 313 - 03504 - 7 . 工 . . . . 徐 . . . . 工 业 炉 设 计 高 等 学 校 教 材 . T K175中 国 版 本 图 书 馆 CI P 数 据 核 字 ( 2003 ) 第 113985 号工 业 炉 设 计 基 础徐 兆 康 编 著上 海 交 通

4、大 学 出 版 社 出 版 发 行( 上 海 市 番 禺 路 877 号 邮 政 编 码 200030 )电 话 : 64071208 出 版 人 : 张 天 蔚 上 海 锦 佳 装 璜 印 刷 发 展 公 司 印 刷 全 国 新 华 书 店 经 销 开 本 : 787mm960mm 1/ 16 印 张 : 14 .5 字 数 : 262 千 字2004 年 1 月 第 1 版 2004 年 1 月 第 1 次 印 刷印 数 : 1 - 1 050ISBN7 - 313 - 03504 - 7/ TK073 定 价 : 26 .00 元版 权 所 有 侵 权 必 究前 言为 贯 彻 国 家 教

5、 育 部 关 于 “ 十 五” 期 间 普 通 高 等 教 育 教 材 建 设 与 改 革 的 意 见 的 精 神 , 上 海 市 教 委 决 定 实 施 一 批 市 重 点 教 材 项 目 。 工 业 炉 设 计 基 础 属 上 海 市 教 委 资 助 的 高 校 重 点 教 材 建 设 项 目 之 一 。本 书 是 编 者 依 据 自 己 多 年 讲 授 本 课 程 的 基 本 内 容 和 体 系 , 对 工 业 炉 设 计 基 础 ( 讲 义 ) 进 行 充 实 、 完 善 , 在 市 教 委 组 织 评 审 的 基 础 上 修 改 而 成 的 。工 业 炉 范 围 很 广 , 编 写

6、本 教 材 的 指 导 思 想 是 : 以 工 程 实 用 为 主 , 同 时 结 合 必要 的 基 础 理 论 知 识 , 力 图 使 学 生 通 过 本 课 程 的 学 习 , 根 据 工 业 炉 的 具 体 状 况 , 学 会 一 定 的 实 际 工 作 能 力 , 为 工 业 炉 的 设 计 和 管 理 操 作 打 下 良 好 的 基 础 。全 书 共 分 九 章 。 第 1 章 为 工 业 炉 设 计 概 论 ; 第 2 章 为 初 步 设 计 , 讲 述 工 业 炉 设 计 的 原 则 ; 第 3 章 为 技 术 设 计 , 按 照 工 业 炉 的 热 工 特 性 , 重 点 以

7、连 续 式 加 热 炉为 例 , 介 绍 了 各 系 统 的 设 计 计 算 方 法 ; 第 4 章 为 固 体 废 物 焚 烧 炉 设 计 , 作 为 工 业炉 的 一 个 分 支 , 焚 烧 炉 有 其 特 殊 的 内 容 , 本 章 作 了 一 个 简 要 的 介 绍 ; 第 5 章 为 工业 炉 安 全 与 防 爆 , 介 绍 了 工 业 炉 事 故 现 象 及 采 取 的 防 爆 措 施 ; 第 6 章 为 工 业 炉 污 染 及 防 治 , 介 绍 了 工 业 炉 燃 烧 污 染 及 其 防 治 ; 第 7 章 为 工 业 炉 的 投 产 及 开 炉 准 备 工 作 , 说 明 了

8、 在 工 业 炉 投 产 及 开 炉 前 所 需 要 做 的 工 作 ; 第 8 章 为 概 预 算 初 步 , 主 要 介 绍 了 概 预 算 在 工 业 炉 基 建 中 的 作 用 ; 第 9 章 是 工 业 炉 的 制 图 要 点 , 主 要 是 针 对 与 机 械 制 图 的 不 同 之 处 作 一 个 补 充 说 明 。本 书 由 上 海 应 用 技 术 学 院 徐 兆 康 主 编 , 并 编 写 了 前 言 、 第 1 章 、 第 3 章 、 第 4章 、 第 6 章 ; 苑 安 民 同 志 编 写 了 第 8 章 、 第 9 章 ; 郭 静 同 志 编 写 了 第 2 章 、 第

9、 5 章 、第 7 章 。在 本 书 的 编 写 过 程 中 , 先 后 征 求 了 承 担 审 稿 工 作 的 郑 金 标 教 授 ( 华 东 理 工 大 学 ) 和 刘 聿 拯 副 教 授 ( 上 海 理 工 大 学 ) 的 意 见 , 得 到 了 他 们 的 热 情 帮 助 和 指 正 , 同 时 , 也 得 到 了 许 多 同 行 的 支 持 帮 助 ; 本 书 还 参 考 引 用 了 一 些 从 事 教 学 、 科 研 、 生 产 工 作 的 同 志 撰 写 的 教 材 、 论 文 等 有 关 资 料 文 献 ; 徐 惟 能 同 志 承 担 了 图 文 的 打 印 编 辑 工 作 ;

10、 本 书 的 编 写 还 得 到 了 上 海 市 教 委 重 点 教 材 建 设 项 目 的 资 助 , 谨 在 此 一 并 表 示 衷 心 的 感 谢 !限 于 编 者 的 水 平 有 限 及 经 验 不 足 , 书 中 缺 点 错 误 当 在 所 难 免 , 敬 请 读 者 批 评 斧正。徐 兆 康2003 年 12 月目 录1 工 业 炉 设 计 概 论 11 .1 绪 论 11 .2 设 计 的 基 本 环 节 32 初 步 设 计 62 .1 设 计 任 务 书 62 .2 设 计 所 需 的 已 知 条 件 62 .3 能 ( 热 ) 源 的 选 择 72 .3 .1 固 体 燃

11、料 82 .3 .2 液 体 燃 料 82 .3 .3 气 体 燃 料 82 .4 选 择 炉 型 92 .4 .1 工 业 炉 特 性 92 .4 .2 物 料 的 受 热 面 和 料 坯 在 炉 内 的 放 置 112 .4 .3 料 坯 装 出 炉 方 式 122 .5 选 择 燃 烧 装 置 的 形 式 及 确 定 其 安 放 位 置 122 .6 选 择 换 热 装 置 的 形 式 及 确 定 其 安 放 位 置 152 .7 工 业 炉 的 供 风 和 排 气 系 统 及 其 设 置 位 置 的 确 定 172 .8 燃 烧 污 染 和 环 境 保 护 192 .9 工 业 炉 机

12、 械 化 与 自 动 控 制 212 .10 编 制 文 件 , 绘 制 炉 型 示 意 简 图 233 技 术 设 计 243 .1 设 计 计 算 的 一 般 步 骤 253 .2 燃 料 燃 烧 计 算 253 .2 .1 计 算 的 内 容 及 其 目 的 253 .2 .2 燃 烧 计 算 的 已 知 条 件 263 .2 .3 燃 料 燃 烧 计 算 步 骤 263 .3 工 业 炉 的 热 工 制 度 3213 .3 .1 炉 温 制 度 343 .3 .2 供 热 制 度 413 .3 .3 炉 压 制 度 423 .4 金 属 加 热 计 算 433 .4 .1 计 算 的

13、简 化 463 .4 .2 预 热 时 间 的 计 算 473 .4 .3 加 热 时 间 的 计 算 513 .4 .4 均 热 时 间 的 计 算 583 .4 .5 恒 温 炉 内 的 薄 材 加 热 时 间 计 算 623 .4 .6 变 温 炉 内 的 薄 材 加 热 计 算 633 .4 .7 几 项 指 标 的 关 系 643 .4 .8 有 关 金 属 加 热 计 算 中 一 些 参 数 的 确 定 643 .5 工 业 炉 主 要 结 构 的 设 计 923 .5 .1 炉 膛 尺 寸 的 确 定 923 .5 .2 炉 底 结 构 983 .5 .3 出 料 端 结 构 1

14、003 .6 炉 底 水 冷 构 件 的 设 计 1023 .6 .1 炉 内 水 管 形 式 选 择 与 管 件 计 算 1023 .6 .2 水 冷 系 统 1063 .6 .3 炉 底 水 管 的 强 度 计 算 1063 .7 炉 体 砌 筑 材 料 和 尺 寸 的 确 定 1083 .7 .1 炉 膛 内 壁 温 度 及 其 炉 壁 材 料 的 选 用 1083 .7 .2 炉 体 砌 砖 及 其 尺 寸 1093 .7 .3 炉 底 的 砌 筑 1103 .7 .4 炉 墙 的 砌 筑 1123 .7 .5 炉 顶 的 砌 筑 1123 .7 .6 炉 衬 厚 度 的 选 择 11

15、43 .8 钢 架 结 构 的 确 定 1143 .8 .1 拱 顶 的 体 积 和 重 量 1163 .8 .2 钢 结 构 计 算 1163 .9 工 业 炉 热 平 衡 和 燃 料 消 耗 量 的 计 算 1183 .9 .1 热 量 收 入 1193 .9 .2 热 量 支 出 1203 .9 .3 燃 料 消 耗 量 及 热 耗 1273 .9 .4 工 业 炉 热 效 率 12923 .10 燃 烧 装 置 的 选 择 和 烧 嘴 的 点 火 1293 .10 .1 燃 烧 装 置 的 选 择 1293 .10 .2 烧 嘴 的 点 火 1323 .11 换 热 器 的 设 计 计

16、 算 1333 .11 .1 换 热 器 的 种 类 和 用 途 1333 .11 .2 换 热 介 质 的 流 动 形 式 1343 .11 .3 计 算 的 已 知 条 件 1353 .11 .4 计 算 的 内 容 1363 .12 管 道 系 统 的 设 计 及 计 算 1483 .12 .1 炉 前 煤 气 、 空 气 管 道 1493 .12 .2 炉 前 重 油 和 蒸 汽 管 路 1573 .12 .3 炉 前 冷 却 水 管 道 1603 .13 排 烟 系 统 设 计 计 算 1603 .13 .1 烟 道 设 计 计 算 1613 .13 .2 烟 囱 设 计 计 算 1

17、653 .14 工 业 炉 机 械 种 类 及 特 性 、 设 计 参 数 的 确 定 1713 .14 .1 推 钢 机 和 出 钢 机 1713 .14 .2 步 进 炉 机 械 1733 .14 .3 环 形 炉 机 械 1744 固 体 废 物 焚 烧 炉 设 计 1764 .1 概 述 1764 .2 固 体 废 物 的 特 性 1774 .2 .1 固 体 废 物 的 物 理 特 性 1774 .2 .2 固 体 废 物 的 化 学 特 性 1784 .2 .3 固 体 废 物 的 毒 害 性 1804 .3 影 响 固 体 废 物 焚 烧 的 主 要 因 素 1804 .3 .1

18、 固 体 废 物 的 性 质 1804 .3 .2 停 留 时 间 1814 .3 .3 温 度 1814 .3 .4 湍 流 度 1814 .3 .5 空 气 消 耗 系 数 1824 .3 .6 其 他 因 素 1824 .4 固 体 废 物 焚 烧 过 程 中 物 料 平 衡 及 热 平 衡 1824 .4 .1 物 料 平 衡 18234 .4 .2 热 平 衡 1834 .5 焚 烧 技 术 的 特 点 1864 .6 焚 烧 炉 炉 型 1865 工 业 炉 安 全 及 防 爆 1935 .1 工 业 炉 事 故 现 象 及 其 原 因 1935 .1 .1 燃 烧 爆 炸 事 故

19、 1935 .1 .2 熔 剂 蒸 汽 的 爆 炸 1935 .1 .3 可 燃 性 可 控 气 氛 的 爆 炸 1945 .1 .4 蒸 汽 爆 炸 1945 .1 .5 粉 煤 爆 炸 1945 .2 防 止 爆 炸 1955 .2 .1 安 全 燃 烧 的 基 本 条 件 1955 .2 .2 提 高 燃 烧 设 备 安 全 程 度 的 措 施 1956 工 业 炉 污 染 及 防 治 1966 .1 消 烟 除 尘 1966 .2 有 害 气 体 及 其 防 治 1966 .2 .1 二 氧 化 硫 ( SO2 ) 1966 .2 .2 氮 氧 化 物 ( N Ox ) 1976 .3

20、 垃 圾 焚 烧 与 污 染 控 制 及 防 治 1976 .4 垃 圾 焚 烧 烟 气 排 放 标 准 1997 工 业 炉 的 投 产 及 开 炉 准 备 工 作 2017 .1 投 产 前 的 准 备 工 作 2017 .1 .1 炉 体 2017 .1 .2 管 道 系 统 2017 .1 .3 排 烟 系 统 2027 .1 .4 燃 烧 装 置 2027 .1 .5 测 量 与 调 节 仪 表 2027 .1 .6 附 属 机 械 设 备 2027 .2 烘 炉 2037 .2 .1 烘 炉 步 骤 2037 .2 .2 确 定 烘 炉 制 度 的 原 则 2037 .2 .3 烘

21、 炉 方 法 20447 .2 .4 烘 炉 操 作 2047 .3 使 用 保 护 气 体 的 工 业 炉 的 开 炉 、 停 炉 操 作 2057 .3 .1 开 炉 操 作 2057 .3 .2 停 炉 操 作 2058 概 预 算 初 步 2068 .1 概 预 算 制 度 2068 .1 .1 概 预 算 必 须 符 合 市 场 经 济 的 要 求 , 适 应 建 设 工 程 的 特 点 2068 .1 .2 概 预 算 必 须 具 有 特 殊 的 程 序 2068 .2 工 业 炉 概 预 算 的 作 用 2078 .2 .1 设 计 概 算 在 基 建 中 的 作 用 2078

22、.2 .2 施 工 图 预 算 在 基 建 中 的 作 用 2078 .3 设 计 概 算 、 施 工 预 算 和 施 工 图 预 算 的 区 别 2088 .3 .1 设 计 概 算 和 施 工 图 预 算 的 区 别 2088 .3 .2 施 工 预 算 和 施 工 图 预 算 的 区 别 2088 .4 基 建 工 程 项 目 的 划 分 2098 .4 .1 建 设 项 目 2098 .4 .2 单 项 工 程 2098 .4 .3 单 位 工 程 2098 .4 .4 分 部 工 程 2108 .4 .5 分 项 工 程 2108 .5 工 程 量 2108 .6 工 程 预 算 书

23、 的 编 制 2119 工 业 炉 制 图 要 点 2139 .1 工 业 炉 总 图 布 置 2139 .2 总 图 上 的 表 格 填 写 内 容 2149 .2 .1 如 何 在 标 题 栏 内 填 写 图 纸 名 称 2149 .2 .2 金 属 部 件 表 2149 .2 .3 耐 火 材 料 表 2159 .2 .4 技 术 性 能 表 2159 .2 .5 图 例 2169 .3 若 干 细 节 2169 .3 .1 标 高 对 于 操 作 者 的 重 要 性 2169 .3 .2 砌 筑 施 工 图 21759 .3 .3 金 属 部 件 组 装 图 217附 录 218参 考

24、 文 献 22061 工 业 炉 设 计 概 论1 .1 绪 论一 般 认 为 , 工 业 原 材 料 在 冶 炼 、 加 工 或 成 品 的 制 造 过 程 中 , 为 实 现 预 期 的 物理 变 化 或 化 学 变 化 所 需 要 的 加 热 装 置 , 统 称 为 工 业 炉 。作 为 一 种 重 要 的 热 工 设 备 , 工 业 炉 广 泛 应 用 于 物 料 的 焙 烧 、 干 燥 、 熔 化 、 熔 炼 、 加 热 和 热 处 理 等 各 种 生 产 过 程 中 , 不 仅 数 量 众 多 , 而 且 种 类 繁 多 。 工 业 炉 工作 的 好 坏 将 直 接 关 系 到 产

25、 品 的 产 量 、 质 量 、 能 耗 、 成 本 和 环 境 污 染 等 多 项 技 术 经济 指 标 , 因 而 在 各 工 业 部 门 的 生 产 中 都 占 有 重 要 的 地 位 。对 工 业 炉 的 基 本 要 求 是 : 产 品 的 质 量 和 产 量 首 先 要 满 足 要 求 ; 燃 料 或 其 他 能 源 的 消 耗 要 低 ; 建 炉 投 资 和 运 行 费 用 要 低 ; 使 用 寿 命 长 ; 操 作 人 员 的 生 产 条 件 要好 ; 污 染 物 的 排 放 量 要 符 合 环 保 的 要 求 。 一 座 好 的 工 业 炉 应 尽 可 能 同 时 满 足 上述

26、 各 项 要 求 。 为 保 证 产 品 的 质 量 , 要 准 确 地 控 制 炉 内 的 温 度 和 气 氛 , 选 择 合 适 的 筑 炉 材 料 。 工 业 炉 的 生 产 能 力 必 须 与 生 产 过 程 所 要 求 的 产 量 相 适 应 。 为 了 节 约 燃 料 , 在 工 业 炉 的 设 计 和 操 作 中 , 必 须 重 视 热 量 在 炉 膛 内 的 充 分 利 用 , 并 要 充 分回 收 余 热 。 为 了 降 低 建 炉 的 投 资 和 运 行 的 费 用 , 应 提 高 工 业 炉 单 位 容 积 ( 或 炉 底 面 积 ) 的 生 产 能 力 , 简 化 工

27、业 炉 结 构 。 工 业 炉 的 废 气 、 废 水 、 废 渣 中 往 往 含 有 有 害 物 质 , 必 须 采 取 措 施 , 使 各 种 有 害 物 质 的 排 放 量 不 超 过 国 家 或 地 区 的 规 定 标 准 。 工 业 炉 按 工 艺 用 途 分 , 有 冶 金 工 业 中 的 各 种 冶 炼 炉 、 加 热 炉 、 热 处 理 炉 , 机 电 工 业 中 的 锻 造 炉 、 干 燥 炉 、 热 处 理 炉 , 陶 瓷 工 业 中 的 隧 道 窑 、 各 种 玻 璃 熔 炼 炉 、 热 处 理 炉 , 石 化 工 业 中 的 焦 化 炉 、 加 热 炉 、 裂 解 炉

28、, 环 保 工 业 中 的 废 料 焚 烧 炉 , 建 材 工 业 中 的 水 泥 窑 等 。 按 热 源 分 , 有 煤 气 炉 、 油 炉 、 煤 炉 、 电 炉 ; 按 热 工 制 度 及 操 作 方 式 分 , 有 恒 温 炉 、 周 期 炉 及 连 续 炉 等 。 按 结 构 形 式 分 , 由 于 涉 及 各 个 行 业 , 更 是 不 胜 枚 举 。 由 于 工 业 炉 所 涉 及 的 工 艺 过 程 繁 多 , 我 们 可 以 通 过 掌 握 工 业 炉 的 基本 原 理 来 学 习 工 业 炉 设 计 的 基 本 方 法 。 本 书 所 介 绍 的 工 业 炉 设 计 只 是

29、 最 常 用 的 一 些 典 型 炉 型 设 计 。 掌 握 好 这 方 面工 业 炉 设 计 的 基 本 方 法 , 将 有 助 于 其 他 类 型 工 业 炉 的 设 计 。 虽 然 工 业 炉 的 范 畴 如 此 之 宽 , 涉 及 的 工 艺 过 程 如 此 众 多 , 但 作 为 工 业 炉 , 热源 向 物 料 的 传 热 是 一 个 基 本 过 程 , 每 一 个 工 业 炉 都 会 有 此 过 程 。 因 此 , 要 使 工 业 炉 的 工 作 达 到 “优 质 、 高 产 、 低 消 耗 、 少 污 染” 的 基 本 目 标 , 除 了 掌 握 正 确 的 工 艺 操1作 之

30、 外 , 还 必 须 要 有 合 理 的 炉 体 结 构 予 以 保 证 。 工 业 炉 的 设 计 从 来 都 离 不 开 工 艺 而 单 独 进 行 。 设 计 人 员 在 设 计 时 , 首 先 必须 根 据 工 艺 的 要 求 进 行 设 计 , 使 工 业 炉 能 够 满 足 工 艺 制 度 所 规 定 的 要 求 。 而 从能 源 角 度 看 , 工 业 炉 又 是 国 民 经 济 中 的 耗 能 大 户 。 因 此 , 如 何 提 高 工 业 炉 热 效 率 , 合 理 使 用 一 次 能 源 , 充 分 而 有 效 地 回 收 并 利 用 二 次 能 源 , 在 当 今 能 源

31、 紧 缺 的形 势 下 , 更 显 出 其 必 要 性 。 在 工 业 炉 的 设 计 中 , 所 有 降 低 能 耗 的 有 效 措 施 , 都 应 力 图 采 用 。工 业 炉 设 计 的 目 的 是 参 考 现 有 炉 型 , 以 热 工 理 论 为 指 导 , 设 计 出 结 构 更 完 善 的 炉 体 结 构 。 优 秀 的 设 计 者 不 应 是 现 有 工 业 炉 的 抄 袭 者 , 而 应 该 是 把 现 有 工 业炉 变 成 更 新 、 更 完 善 的 工 业 炉 的 创 造 者 。 对 已 定 型 的 有 成 熟 经 验 的 工 业 炉 , 有 时 设 计 时 不 进 行

32、理 论 计 算 , 而 是 凭 经 验 数 据 直 接 确 定 加 热 时 间 或 者 通 过 选 用 有 效炉 底 强 度 , 从 而 确 定 出 工 业 炉 的 基 本 尺 寸 。 这 样 不 仅 简 单 易 算 , 而 且 排 除 了 理 论 计 算 时 因 各 种 系 数 或 参 数 选 取 不 当 而 造 成 的 误 差 , 这 种 方 法 稳 妥 可 靠 。 但 当 设计 新 炉 型 或 采 取 特 殊 的 温 热 制 度 时 , 可 参 考 的 经 验 不 足 , 而 理 论 计 算 恰 好 能 把 工 业 炉 的 热 交 换 条 件 和 物 料 加 热 时 间 联 系 起 来

33、, 反 映 出 工 业 炉 的 热 工 特 点 。 所 以对 新 炉 型 和 采 用 特 殊 温 热 制 度 的 工 业 炉 , 理 论 计 算 是 必 需 的 。 对 一 般 连 续 加 热炉 , 理 论 计 算 虽 然 只 具 有 一 定 的 参 考 价 值 , 但 是 作 为 一 种 设 计 方 法 , 特 别 是 科 技水 平 快 速 发 展 的 今 天 , 理 论 计 算 法 仍 然 相 当 重 要 。 即 使 是 凭 经 验 设 计 , 也 是 在 专 业 理 论 的 基 础 上 , 广 泛 采 纳 国 内 外 先 进 经 验 , 进 行 优 化 设 计 并 加 以 改 进 。工

34、业 炉 的 结 构 ( 几 何 形 状 、 尺 寸 、 筑 炉 材 料 的 种 类 等 ) 和 热 工 操 作 ( 燃 料 量 及 其 分 配 、 空 气 量 及 其 分 配 、 闸 门 的 开 启 度 等 ) 的 变 动 , 会 影 响 炉 内 的 热 工 过 程 ( 包括 传 热 、 燃 烧 及 气 体 运 动 等 ) 。 而 热 工 过 程 的 变 动 又 会 影 响 工 业 炉 的 生 产 指 标 ( 产 品 质 量 、 单 位 生 产 率 、 单 位 热 耗 、 工 业 炉 使 用 寿 命 、 污 染 物 的 排 放 量 等 ) 。 人 们 的 目 的 是 提 高 生 产 指 标 ,

35、 但 人 们 所 能 直 接 规 定 或 操 纵 的 因 素 , 既 不 是 热 工 过 程 参 数 , 也 不 是 生 产 指 标 , 而 是 结 构 和 操 作 参 数 。 因 此 , 工 业 炉 的 结 构 和 操 作 之 间 , 必 须 相 互 适 应 , 各 热 工 过 程 之 间 也 必 须 相 互 配 合 。 同 时 , 各 生 产 指 标 之 间 也 要 相 互 关 联 。一 座 新 的 工 业 炉 的 性 能 好 坏 将 直 接 影 响 其 生 产 质 量 和 能 源 消 耗 , 而 原 始 设计 合 理 与 否 将 起 决 定 性 的 作 用 。 试 想 一 座 设 计 不

36、 合 理 的 工 业 炉 , 势 必 显 得 先 天不 足 , 即 使 以 后 经 操 作 调 整 , 也 难 以 达 到 理 想 的 境 界 。 而 一 座 设 计 合 理 的 工 业 炉 , 加 上 操 作 人 员 的 精 心 管 理 , 则 如 虎 添 翼 , 定 能 创 造 出 良 好 的 技 术 经 济 指 标 。 作 为 设 计 者 , 设 计 出 技 术 先 进 、 结 构 合 理 完 善 的 工 业 炉 , 则 是 首 要 的 任 务 。21 .2 设 计 的 基 本 环 节与 其 他 设 计 相 同 , 工 业 炉 设 计 也 是 利 用 人 们 所 掌 握 的 理 论 知

37、识 和 经 验 , 对 要 制 造 的 设 备 进 行 预 先 的 计 算 , 确 定 结 构 , 绘 出 图 纸 ( 指 导 施 工 ) 的 过 程 。 因 此 , 同 纯 理 论 演 绎 相 比 , 它 需 要 一 定 的 实 践 经 验 , 有 较 多 的 经 验 确 定 部 分 。无 论 什 么 设 计 , 对 设 计 项 目 及 工 艺 的 仔 细 研 究 , 对 相 关 设 备 及 环 境 的 调 查 是 必 不 可 少 的 。 在 作 了 充 分 的 调 查 研 究 之 后 , 才 有 可 能 进 行 优 良 的 设 计 。 在 完 成了 调 研 之 后 , 正 规 的 设 计

38、一 般 由 初 步 设 计 、 技 术 设 计 和 施 工 设 计 等 基 本 环 节 组 成 。由 于 各 种 工 业 炉 的 工 艺 和 热 工 特 点 不 同 , 工 业 炉 的 设 计 步 骤 和 方 法 也 不 尽一 致 , 须 视 具 体 情 况 而 定 。 设 计 过 程 中 , 可 以 作 适 当 的 调 整 。(1 ) 初 步 设 计 。 根 据 工 艺 的 要 求 、 国 家 的 技 术 经 济 政 策 和 工 厂 的 具 体 情 况 ,从 所 掌 握 的 理 论 知 识 和 实 践 经 验 出 发 , 通 过 广 泛 的 调 查 研 究 , 查 阅 国 内 外 资 料 ,

39、 归 纳 总 结 后 , 选 择 炉 型 、 热 源 、 装 出 料 方 式 和 各 种 主 要 辅 助 装 置 的 形 式 , 并 确 定 工 业 炉 在 车 间 的 布 置 情 况 。 初 步 设 计 不 需 要 作 仔 细 计 算 , 只 是 一 个 初 步 选 择 , 但 在 很 大 程 度 上 又 决 定 了 工 业 炉 的 结 构 及 其 生 产 概 貌 。 为 了 使 设 计 方 案 最 优 , 往 往 要 做 出 几 个 初 步 设 计 方 案 , 在 综 合 考 虑 工 业 炉 的 技 术 经 济 指 标 和 生 产 规 模 的 基础 上 , 确 定 工 业 炉 应 采 用

40、的 机 械 化 和 自 动 化 程 度 , 经 分 析 对 比 后 , 选 择 最 佳 方 案 。所 谓 的 最 佳 方 案 指 的 是 投 资 少 、 产 出 率 高 、 能 耗 低 、 机 械 化 和 自 动 化 程 度 高 、 操 作 方 便 、 不 污 染 环 境 的 方 案 。 同 时 , 做 了 几 个 初 步 方 案 往 往 不 可 能 有 一 个 在 各 个 方 面 都 同 时 达 到 最 佳 的 技 术 经 济 指 标 。 此 时 在 作 方 案 论 证 时 , 应 该 综 合 考 虑 , 权 衡 利 弊 。 分 析 主 次 后 , 再 选 一 种 在 各 个 方 面 相 对

41、 较 好 的 初 步 方 案 。在 整 个 初 步 方 案 的 确 定 过 程 中 , 需 要 大 量 的 理 论 论 证 和 丰 富 的 实 践 经 验 , 作 多 方 面 的 考 虑 。 必 须 指 出 的 是 , 一 个 车 间 中 工 业 炉 方 案 确 定 得 好 坏 与 否 , 会 影 响 到 整 个 工 厂 的 生 产 、 能 源 供 应 情 况 , 甚 至 是 地 区 供 电 情 况 、 环 保 情 况 。 所 以 , 有 必 要 做 一 个 全 面 仔 细 的 考 虑 。 事 实 上 , 往 往 要 花 去 大 量 的 时 间 , 作 反 复 论 证 之 后 才 能 确 定

42、初 步 方 案 。(2 ) 技 术 设 计 。 初 步 方 案 确 定 后 , 即 可 进 行 技 术 设 计 。 它 在 初 步 设 计 的 基础 上 进 行 全 面 的 热 工 计 算 、 力 学 计 算 、 炉 体 总 图 及 其 他 重 要 系 统 图 的 绘 制 、 建 炉 费 用 的 计 算 等 。 如 图 1 -1 所 示 。热 工 计 算 指 的 是 燃 烧 计 算 或 电 功 率 计 算 、 传 热 计 算 、 气 体 力 学 计 算 及 管 ( 烟 ) 道 计 算 等 。 力 学 计 算 指 的 是 炉 用 构 件 及 其 他 运 动 部 件 的 机 械 强 度 计 算 及

43、 运 动 计 算 , 如 梁 、 柱 、 杆 的 尺 寸 确 定 、 液 压 缸 或 电 动 缸 所 需 的 推 力 计 算 。 炉 体 总 图 及 其 他 重 要 系 统 图 将 技 术 设 计 的 结 果 以 图 纸 的 方 式 表 示 出 来 。 先 绘 制 出 草 图 , 通 过 对3图 1 -1 技 术 设 计 框 图设 计 作 仔 细 分 析 、 改 进 , 做 出 相 应 的 调 整 后 , 才 能 绘 出 白 图 。 建 炉 费 用 计 算 不 包括 施 工 费 用 。由 于 技 术 设 计 不 是 最 后 付 以 施 工 的 设 计 , 因 此 , 设 计 本 身 还 要 在

44、 施 工 设 计 中 作 出 调 整 。 费 用 计 算 也 不 是 最 后 准 确 的 建 炉 费 用 , 但 这 种 建 炉 费 用 与 最 终 的 建炉 费 用 大 体 相 等 。整 个 技 术 设 计 阶 段 以 热 工 热 能 专 业 设 计 计 算 为 主 , 但 设 计 人 员 必 须 考 虑 其他 设 备 或 系 统 的 设 计 条 件 及 限 定 因 素 , 需 要 与 其 他 专 业 人 员 进 行 磋 商 。 比 如 , 与 机 械 专 业 人 员 磋 商 工 业 炉 机 械 的 设 计 ; 与 自 控 专 业 人 员 磋 商 自 动 化 系 统 的 设 计 ; 与 环

45、保 专 业 人 员 磋 商 环 保 设 备 的 设 计 ; 等 等 。工 业 炉 的 技 术 设 计 是 建 筑 工 业 炉 的 基 本 技 术 经 济 资 料 和 依 据 。(3 ) 施 工 设 计 。 技 术 设 计 之 后 便 可 进 行 施 工 设 计 。 施 工 设 计 是 各 专 业 人 员全 方 位 合 作 , 以 技 术 设 计 为 基 础 , 把 技 术 设 计 的 总 图 按 专 业 拆 成 系 统 图 、 零 件 图 的 设 计 阶 段 。 如 由 土 建 专 业 人 员 负 责 工 业 炉 的 土 建 工 程 设 计 ; 由 机 械 专 业 人 员负 责 工 业 炉 的

46、 机 械 设 计 或 其 他 工 业 炉 大 型 部 件 设 计 ; 由 工 业 自 动 化 专 业 人 员 负责 工 业 炉 的 自 动 控 制 设 计 、 机 电 自 动 化 设 计 ; 由 动 力 专 业 人 员 负 责 余 热 锅 炉 设 计 ; 由 环 保 专 业 人 员 负 责 除 尘 设 备 的 设 计 ; 等 等 。在 审 定 技 术 设 计 总 图 正 确 无 误 后 , 由 各 专 业 人 员 进 行 施 工 设 计 。 为 了 能 让其 他 专 业 人 员 进 行 施 工 设 计 , 热 工 热 能 专 业 人 员 在 技 术 设 计 定 稿 后 , 应 向 机 械 专

47、业 人 员 提 供 炉 底 机 械 最 大 水 平 行 程 、 升 降 距 离 、 炉 底 总 重 量 、 总 体 尺 寸 限 制 等 数据 资 料 。在 这 个 阶 段 , 各 专 业 人 员 间 会 相 互 接 触 进 行 磋 商 , 以 找 出 一 个 各 方 面 都 较 容 易 做 到 的 参 数 或 条 件 。4同 时 , 由 于 在 技 术 设 计 中 细 部 结 构 没 能 仔 细 表 现 , 因 此 在 施 工 设 计 中 不 仅 要 仔 细 表 现 数 量 , 要 将 总 图 拆 成 可 供 指 导 加 工 的 零 件 图 ; 而 且 , 当 零 件 图 和 总 图 发生 矛

48、 盾 时 , 必 须 对 某 一 方 做 出 调 整 或 两 方 面 各 调 整 一 部 分 。在 施 工 设 计 图 完 成 之 后 , 经 审 核 无 误 , 再 进 行 编 制 材 料 概 预 算 、 工 程 量 计 算 并 制 定 施 工 进 度 等 计 划 , 从 而 完 成 施 工 前 的 全 面 准 备 工 作 。以 后 的 工 作 是 进 行 零 部 件 加 工 、 制 作 、 订 货 和 总 装 , 虽 然 和 设 计 计 算 没 有 直接 关 系 , 但 设 计 人 员 是 必 须 负 责 的 。 如 施 工 服 务 就 是 指 设 计 人 员 在 现 场 为 施 工做 各

49、 种 咨 询 工 作 , 一 旦 出 现 问 题 不 能 在 施 工 中 解 决 , 那 么 , 必 须 对 施 工 图 作 局 部调 整 改 动 。作 为 工 业 炉 的 设 计 基 础 , 本 书 着 重 介 绍 工 业 炉 的 初 步 设 计 和 技 术 设 计 。52 初 步 设 计2 .1 设 计 任 务 书设 计 任 务 书 是 设 计 工 作 的 依 据 。 它 给 出 了 设 计 的 原 则 、 要 求 和 指 示 。 设 计 任 务 书 必 须 明 确 、 具 体 和 详 细 , 一 般 应 包 括 以 下 内 容 :(1 ) 设 计 项 目 名 称 、 设 计 指 导 思 想 。(2 ) 产 品 规 格 、 数 量 和 质 量 指 标 。(3 ) 原 材 料 ( 料 坯 ) 及 生 产 工 艺 流 程 。(4 ) 总 投 资 ( 包 括 耐 火 材 料 、 金 属 材 料 、 附 属 设 备 及 部 件 、 施 工 及 其 他 费 用 ) 。(5 ) 总 建 筑 面 积 ( 除 工 业 炉 本 体 外 , 还 应 包 括 原 材 料 、 成 品 及 备 品 备 件 堆 放 地 ) 。(6 ) 其 他 事 项 ( 如 设 计 、 施 工 单 位 的 配 合 和 分 工 , 以 及 由 各 有 关 单 位 明 确