环形加热炉设计与仿真说明书

加热炉设计手册第一章序言加热炉是一种广泛应用的工业设备，在金属加工、玻璃制造、陶瓷生产等领域均有重要作用。

本手册旨在为工程师、设计师和操作人员提供有关加热炉设计、安装、使用和维护的全面指南。

通过本手册的学习,读者将了解关于加热炉设计与性能优化的基本原理,并从中受益。

第二章加热炉的基本原理在设计加热炉之前,必须理解加热炉的基本原理。

加热炉的主要功能是将物体加热到所需温度。

对于金属、玻璃和陶瓷等材料的加热处理,通常采用燃气、电力或其他热源来达到所需温度。

在设计加热炉时,必须考虑热源的类型、加热方式、热传导方式、温度控制等因素。

第三章加热炉设计与选型在加热炉的选型过程中,需要根据具体的工艺要求和加热材料的性质选择合适的加热炉类型。

例如,对于金属加热处理,可以选择电阻加热炉、感应加热炉或气体加热炉。

而对于玻璃或陶瓷的加热,可能需要考虑辐射加热炉或者间接加热炉等。

第四章加热炉的结构与材料加热炉的结构和材料直接影响着其使用性能和寿命。

在设计加热炉时,必须考虑其结构强度、耐高温性能、热损耗等因素。

同时,还需选择合适的隔热材料、加热元件和热交换设备,以确保加热炉的稳定运行和高效加热。

第五章加热炉的安装与调试加热炉的安装与调试是确保其正常运行的重要环节。

在安装加热炉时,需要注意设备的周围环境、通风情况、安全防护等问题。

在调试阶段,需要进行各项参数的检查和调整,如温度控制、加热均匀性等。

第六章加热炉的操作与维护加热炉的日常操作与维护是确保设备运行稳定的关键。

操作人员需要了解加热炉的使用规程,并严格按照规定进行操作。

同时,定期对加热炉进行维护检查,以确保设备的性能和安全。

第七章加热炉的能耗管理与环保在加热炉的设计和使用过程中,需要关注能源消耗和环境保护的问题。

设计合理的加热炉结构和控制系统,可以降低能耗和排放,减少对环境的影响。

第八章加热炉的安全管理与预防加热炉在运行过程中涉及高温、高压等危险因素,因此安全管理至关重要。

第四节环形加热炉一、环形加热炉特点环形加热炉具有以下特点:(1)能够加热圆形或异形钢坯;(2)按照需要能够改变钢坯在炉内的散布,从而改变加热制度,在生产中有较大的灵活性;(3)钢坯在整个加热进程中,随炉底的转动没有相对摩擦和振动,氧化铁皮不易脱落;(4)钢坯在炉底上彼此距离放置,三面受热,加热时刻短,温度均匀,没有水冷"黑印",加热质量较好(温度差≤±10℃);(5)与推钢式持续加热炉比较,炉子容易排空,可避免钢坯在炉内长时刻停留,同时便于改换钢坯规格;(6)环形炉的机械化与自动化程度较高,装出料与钢坯在炉内输送都可自动运行.另外,燃烧及管理可自控;(7)环形炉的转动炉底与固定的内外环墙之间的环缝,由环状水封槽进行水封.由于环状炉底钢结构高温时向外热膨胀,冷态的内外环缝大小是不同的,一般按照炉子的中径大小不同相差约40~70mm,故活动的炉底中心与固定的炉膛中心在冷态是不一致的,而热态则趋向一致.环形炉尺寸是以炉膛的平均直径(中径)和炉膛的内宽来表示的.环形加热路属特殊工艺所要求的加热设备,与长形持续加热炉相较有其自身缺点:1)炉子是圆环形的,专门是大直径的环形炉,占用厂房面积较大;2)环形炉一经建成,改建或扩定都比较困难,因此进展的余地、潜力都较小;3)钢坯在炉内呈辐射状距离散布,炉底面积利用较差.专门是炉膛较宽的炉子,炉底外半环利用更低.环形加热炉的炉子有效长度内的利用率(按照装出料机夹钳夹钢所要求的不了间距与料长等有关)仅为30%~50%.二、钢坯的加热与加热时刻环形加热炉相当于一座头尾相接的长形持续加热炉,所以炉子的热工制度及分段(预热段、加热段、均热段)原则,均与推钢式持续加热炉等类似.但环形炉内的钢坯加热有其自身特点.(一)距离布料的影响由于装出料机夹钳操作的需要,炉底上钢坯与钢坯之间必需留有必然间隙,其大小视夹钳操作所必需的空间而定.钢坯三面加热,加热时刻较单纯上加热可大大缩短,钢坯内外温差较少.但炉内的单位炉底过钢面积的产量却很低,一般管坯在300kg/m2·h左右.(二)热炉底的影响环形炉炉底由高温的均热段过度到预热段时,由于他积蓄的热量只散失很少一部份,所以它的温度仍高于预热段炉膛的温度约200℃左右,对刚入炉的冷坯有明显的加热作用.(三)加热时刻据有关文献统计,环形加热炉内管坯的加热由于距离布料和热炉底影响,加热速度约5.5~6.5min/cm,普通钢取5.5~5.7min/cm,合金钢取6.0~6.5min/cm,.低碳钢管坯的加热时刻可按有关计算手册进行计算,也可按式3.5-3的经验公式计算:τ=(5.1+0.034d)d (3.5-3)式中τ-加热时刻,min;D-管坯直径,cm.三、炉子产量和装载量的肯定环形炉的装载量按式3.5-4肯定:P=Gτ1 (3.5-4)式中P-炉子装载量,t;G-炉子产量,t/h;τ1-加热时刻,h.炉子生产能力(G)应与轧机的产量相配合.由于环形炉一经建成,改建或扩定都很困难,因此炉子产量要充分知足轧机的需要.但也不能过大,一面炉子长期在低负荷下工作.四、炉膛尺寸的肯定环形炉炉内钢坯是呈辐射状布置,钢坯在环形炉炉底上的布料,见图3.5-13所示.(一)炉子直径的肯定按照小时产量、钢坯单重、钢坯的布料间距与排放及相应的加热时刻,和装出料夹角来肯定.单排布料按公式3.5-5,双排布料按公式3.5-6和公式3.5-7计算.D= Pd (3.5-5)gk(π-0.5α)式中D-炉底平均直径,m;P-炉子装钢量,t;d-钢坯直径,m;g-钢坯单重,t;π-圆周率;α-装料机与出料机轴线的中心角,rad(弧度).1°=π÷180=0.0174533rad(或1rad=57.2958°)中心角的大小与环形炉的直径D均大小有光,一般大中型环形炉为0.17~0.26rad(10°~15°),而小型环形炉可达0.44rad(25°);k-炉子有效长度内的填充系数,k=d/S2;S2-相邻钢坯的布料间距,m.D1= Pd (3.5-6)ngk(π-0.5α)式中D1-双排布料时,那排钢坯中心在炉底所占平均直径,m;n-钢坯在炉底径向上的排数.D=D1+S1 (3.5-7) 式中S1-双排钢坯中心的径向间距,m.由公式3.5-5或公式3.5-6和公式3.5-7计算所得D,是环形炉炉底的平均直径,初按时可视为环形炉炉膛的平均直径(D均).(二)环形炉的炉膛高度环形炉的炉膛高度一般为1.5~2m,而非供热段炉膛高度有时降到0.8～0.9m.(三)环形炉有效炉底长度有效炉底长度是使钢坯沿着炉底总长度移动的那一部份,即装了口和出料口中心外侧轴线之间的炉底长度.有效长度L(m)有式3.5-8肯定:L=D(π-0.5α) (3.5-8)(四)环形炉布料角为了把沿炉直径方向排列的钢坯从环形炉炉底上一次轮流掏出,环形炉每次转过的角度β(rad,弧度)等于相邻钢坯的布料角,由式3.5-9肯定:2S2β= πD (3.5-9)式中β-每次取料转过的角度,rad(弧度).(五)炉底转一圈的平均时刻τ周(h)炉底转一圈的平均时刻τ周(h)按式3.5-10肯定:τ周=βτ12(π-0.5α) (3.5-10)。

加热炉设计手册第一章：引言1.1 目的加热炉作为工业生产中的重要设备，用于对金属、玻璃等材料进行加热处理。

本手册旨在提供关于加热炉设计及操作的基本知识，以帮助工程师和操作人员正确地选择、使用和维护加热炉设备。

1.2 背景加热炉是工业生产中经常使用的设备，广泛应用于各类金属加热、退火、淬火等工艺过程中。

良好的加热炉设计和操作能够提高生产效率和产品质量，降低能耗和设备维护成本。

第二章：加热炉设计原理2.1 传热原理加热炉通过对工件进行导热来实现加热的目的，主要传热方式包括对流、辐射和导热。

设计时需要考虑工件的材质、尺寸和加热需求，选择合适的传热方式。

2.2 温度控制加热炉的设计需要考虑温度控制系统，包括传感器、控制器和加热元件。

这些组成部分需要精确地配合工作，以保证加热炉能够按照设定温度进行稳定的加热过程。

第三章：加热炉设计与选择3.1 加热炉类型根据工艺需求和加热方式的不同，加热炉可以分为电阻加热炉、感应加热炉、燃气加热炉等不同类型。

设计时需要根据具体情况选择合适的加热方式。

3.2 结构设计加热炉的结构设计需要考虑材料的选择、加热腔体的形状和尺寸、加热元件的布置等因素。

合理的结构设计能够提高加热效率和延长设备使用寿命。

第四章：加热炉操作与维护4.1 操作规程操作人员需要严格按照加热炉的操作规程进行操作，包括启动、加热、温度控制、停机等各个环节，以确保设备安全稳定地运行。

4.2 维护保养加热炉的维护保养工作包括定期清洁、观察设备运行状况、检查加热元件和控制系统等。

及时的维护能够减少设备故障率，延长设备使用寿命。

第五章：加热炉安全管理5.1 安全意识操作人员需要具备良好的安全意识，严格遵守操作规程和安全操作流程，确保设备运行过程中的安全。

5.2 应急处理加热炉设备在运行过程中可能会出现问题，操作人员需要掌握应急处理的方法，避免因设备故障造成损失。

结语加热炉作为工业生产中不可或缺的设备，在设计、选择、操作和维护过程中都需要严格遵循相关规范和安全要求。

环形加热炉炉底机械设计易炳生 ① 夏 天(中冶南方工程技术有限公司 湖北武汉 430223 )摘要 新型环形加热炉炉底机械支撑 、定位 、传动系统是一种全新结构 ,它优化了之前的支撑轮支撑结 构和齿轮齿条传动结构 ,使炉子朝着重型 、大型化方向发展 ,并大大提高了炉子的生产能力和成材率 。

关键词 环形加热炉 炉底机械 设计M ach i ne D esign on the New 2style Annular Hea ti ng Furnace Botto mYi B i ngsheng X i a Tian(W I SDR I Engi nee r i ng & R e s ea r ch I nco r po r a t i o n L i m ited, W uhan 430223 )A B STRAC T The new 2style annu l a r hea t ing fu r nace b o t tom equ i pp e d w i th a comp le t e l y mode r n struc t u r e, wh ich can su ppo r t and o r ien t a t e the system of g ea r ing m e ch an i ca l ly, op ti m izs ea r lie r struc t u r e w i th su ppo r ting whee l s and gea r whee l 2an d 2rack g ea r in g la r ge l y . Thu s the hea t ing fu r nace is deve l op ing towa r d s to be mo r e heavily and la r g e 2 ly, wh i ch i m p rove s the cap a c i ty and yie l d of fu r nace .KE YW O RD S A n nu l a r hea t ing fu r nace M ach i ne of fu r nace b o t tom D e s ig n环形加热炉是用来加热供轧制的钢坯 、钢锭和供锻造或热处理的坯料 。

加热炉单元仿真系统（教师/学员）目录一、工艺流程简介 (3)1. 装置的工作原理 (3)2. 装置流程说明 (4)二、设备列表 (4)三、仪表列表 (5)四、工艺卡片 (7)五、复杂控制说明 (7)1.分程控制 (7)2.串级控制 (8)六、操作规程 (8)1. 冷态开车 (8)2. 正常运行 (10)3. 正常停车 (10)4. 燃料气中断 (12)5. 引风机故障 (13)6. 炉管破裂 (13)7. 项目列表 (14)八、仿DCS操作组画面 (15)1. 操作组画面 (15)2. 流程图画面 (15)九、加热炉单元仿真PI&D图 (17)十、加热炉单元DCS图&现场图 (21)一、工艺流程简介1.装置的工作原理在工业生产中，能对物料进行热加工，并使其发生物理或化学变化的加热设备称为工业炉或窑。

一般把用来完成各种物料的加热、熔炼等加工工艺的加热设备叫做炉；而把用于固体物料热分解所用的加热设备，叫做窑，如石灰窑。

按热源可分为：燃煤炉、燃油炉、燃气炉和油气混合燃烧炉。

按炉温可分为：高温炉（＞1000℃）、中温炉（650～1000℃）和低温炉（＜650℃。

工业炉的操作使用包括：烘炉操作、开/停车操作、热工调节和日常维护。

其中烘炉的目的是排除炉体及附属设备中砌体的水分，并使砖的转化完全，避免砌体产生开裂和剥落现象。

分为三个主要过程：水分排除期、砌体膨胀期和保温期。

油气混合燃烧管式加热炉开车时，要先对炉膛进行蒸汽吹扫，并先烧燃料气再烧燃料油。

而停车时正好相反，应先停燃料油，后停燃料气。

点燃料油火嘴前，要先用蒸汽吹干净火嘴上的结焦和集水。

本单元选用的是一种油-气体混合燃烧管式加热炉，这是石油化工生产中常用的设备之一，主要结构有：辐射室（炉膛）、对流室、燃烧器、通风系统等。

辐射室（炉膛）位于加热炉的下部，是通过火焰或高温烟气进行辐射加热的部分。

辐射室是加热炉的主要热交换场所，全炉热负荷的70%～80%是由辐射室担负的，它是全炉最重要的部分。

第十章 加热炉一、工艺流程简介石油化工领域常见的加热炉，目的在于使物料升高温度。

从结构上看加热炉可以分解成燃烧器、燃料供给系统、炉体及有关的控制系统及紧急事故时的安全保护系统。

其中炉体主要包括空气流道、燃烧段、辐射段、对流段、烟筒及调节空气流量的挡板。

1、 流程简述本加热炉所使用的燃料气主要含甲烷与氢气，其百分比组成如下:CH4 34.5 % C2H6 11.3 %C3H8 6.6 % C4H10 4.9 %C5H10 0.7 % H2 38.2 %N2 3.8 %燃料气供给管路系统在加热炉的结构中是较复杂的部分，见流程图10-1所示。

燃料气首先经过供气总管从界区引到炉前。

该管道的端头下部连有一个气、液分离罐，分离罐设两路排放管线，一路将燃料气中所夹带的水和凝液排放入地沟，另一路将燃料气管线中可能滞留的空气排入火炬系统。

在距供燃气管线端头2m处有一分支管线，将燃料气引入加热炉。

此管线上设紧急切断阀HV-02，这个阀门由控制室遥控开或关。

当出现燃料气异常，如突然阻断引起炉膛熄火事故时，应首先关闭此阀。

加热炉停车时也应关闭此阀。

管线上装有流量变送器及孔板，用来检测记录燃料气的流量FI-01。

计量单位为Nm3/d（标准立方米/天）。

另外由一现场压力表PI-02显示燃料气的总压，正常值为0.5~0.8MPa.管线引至炉底分成两路，一路供主燃烧器使用，另一路供副燃烧器使用。

在主燃烧器管线上设炉出口温度控制调节阀，通过调节燃气的流量来控制炉出口温度。

现场压力PI-03指示主燃烧器供气支管压力。

在副燃烧器供气管线上装有一个自力式压力调节器PC-01，当燃料气总压波动时，维持副燃烧器支管压力为0.32 MPa，通过现场压力表PI-04指示。

滞留在主、副燃烧器支管中的水或非燃料气，如空气、氮气等，通过V1、V2、V3排入地沟或火炬系统。

加热炉的两个主燃烧器分别通过阀门V4、V5或V9、V10同主燃烧器供气管相连。

内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题目：加热炉温度控制系统设计与仿真研究学生姓名：潘*学号：************专业：测控技术与仪器班级：测控04-2班指导教师：闫**加热炉温度控制系统设计与仿真研究摘要在钢铁企业中，为了将钢坯加热到轧制所规定的工艺要求，必然地要求对加热炉内的温度进行有效的控制，使之保持在某一特定的范围内。

而温度的维持又要求燃料在炉内稳定地燃烧。

加热炉燃烧过程是受随机因素干扰的，具有大惯性、纯滞后的非线性过程。

本设计针对加热炉燃烧控制系统，主要介绍的控制方案有单回路控制系统、串级比值控制系统、单交叉限幅控制系统、双交叉限幅控制系统，并对每一种控制方案进行了理论分析。

运用MATLAB软件对温度控制系统进行了较为全面的仿真和性能分析。

通过分析比较可以得出结论，双交叉限幅对加热炉温度的控制优于其它的控制方案。

双交叉限幅的炉温控制系统使煤气流量和空气流量相互限制，既防止了燃烧中冒黑烟，也防止了空气过剩，达到控制加热炉温度，提高煤气燃烧率，避免环境污染等目的。

关键词：加热炉；单交叉限幅控制；双交叉限幅控制；MATLAB仿真Temperature Control of Heating Furnace System Design andSimulink StudyAbstractIn the enterprises where producing iron and steel, in order to heat up billet to the technological requirements of rolling, the temperature inside the furnace must be controlled effectively so that it remains in a specific range. Maintaining the temperature needs the stable burning of fuel inside the furnace. Furnace combustion process is a non-linear process which is subject to the random interference, great inertia and the pure time delay.The design for the furnace combustion control system is mainly on the control of a single-loop control programme, the ratio of cascade control system, control system limiting unilateral, bilateral limiting control system, and analyses each of the control programme on theory. Using MATLAB software makes a more comprehensive simulation and performance analysis on the temperature control system. Through analysis and comparison we can conclude that bilateral limiting control system is superior to others in the furnace temperature control. The temperature control system of bilateral limiting control system makes gas flow and air flow restrict on each other, which not only prevent the burning of black smoke, but also prevent the excess air, to reach the purposes of controlling the furnace temperature, enhancing the rate of combustion gas and avoiding pollution and others.Key words: furnace; single-limiting control; bilateral-limiting control; MA TLAB Simulation目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 国内现状 (2)1.3 本设计的研究内容 (2)第二章加热炉工艺简介 (3)2.1 加热炉的组成 (3)2.2 加热炉的温度加热方式 (3)2.3 加热炉工艺流程 (3)2.4 加热炉温度控制要求 (5)2.4.1 燃烧系统 (6)2.4.2 炉膛负压 (7)2.5 空燃比 (8)第三章加热炉的温度控制系统 (10)3.1 单闭环控制系统 (11)3.2 炉膛负压控制系统 (12)3.3 串级比值燃烧控制系统 (13)3.4 单交叉限幅燃烧控制系统 (15)3.4.1 单交叉限幅燃烧控制系统工作原理 (15)3.4.2 单交叉限幅燃烧控制系统特点 (17)3.5 双交叉限幅燃烧控制系统 (17)3.5.1 双交叉限幅燃烧控制原理图 (17)3.5.2 双交叉限幅燃烧控制系统的工作原理 (18)3.5.3 双交叉限幅燃烧控制特点 (20)第四章加热炉温度控制系统仿真 (23)4.1 对象模型的建立 (23)4.2 系统各装置数学模型的建立 (24)4.3 仿真软件简介 (26)4.4 加热炉炉温控制系统仿真结果分析 (27)4.4.1 炉温单回路控制仿真 (27)4.4.2 燃料空气串级比值控制仿真 (31)4.4.3 单交叉限幅控制仿真 (34)4.4.4 双交叉限幅控制仿真 (36)4.5 总结 (38)第五章系统的检测变送装置及正反作用 (39)5.1 检测变送 (39)5.1.1 差压式流量计 (39)5.1.2 热电偶 (39)5.2 系统仪表正反作用的确定 (40)参考文献 (41)致谢 (42)第一章绪论1.1 概述加热炉是热轧生产过程的重要热工设备，其能耗占到钢铁工业总能耗的25%。

环形加热炉的设计Ξ蔺俐枝1,孙明亮2,王吉平1(1.内蒙古包钢钢联股份有限公司无缝钢管厂,内蒙古包头市014010;2.包钢(集团)公司炼铁厂,内蒙古包头市014010)摘　要:文章分析了环形加热炉的现状,从炉子结构、供热分配、烧嘴选择、耐火材料选择和环缝的确定等方面探讨了大型环形加热炉的最优设计方案。

关键词:环形加热炉结构;供热分配;烧嘴;耐火材料;环缝中图分类号:TF062 文献标识码:B 文章编号:1009-5438(2008)02-0053-03Design of Annular H eating FurnaceLIN Li-zhi1,SUN Ming-liang2,WANG Ji-ping1(1.Seamless Tube Plant o f Steel Union Co.Ltd.o f Baotou Steel(Group)Corp.,Baotou014010,Nei Monggol,China;2.Iron-making Plant o f Baotou Steel(Group)Corp.,Baotou014010,Nei Monggol,China) Abstract:The paper analyzes the present situation of annular furnace,discusses the optimum design scheme of large scale an2 nular furnace from construction of furnace,distribution of heat,selection of burner and refractory,ascertainment of annular gap,and s o on. K ey w ords:structure of annular furnace;distribution of heat;burner;refractory;annular gap 包钢无缝厂Φ400mm机组是在上世纪70年代从前苏联引进的自动轧管机组。

管式加热炉的设计摘要：管式加热炉是一种火力加热设备，它利用燃料在炉膛内燃烧时产生的高温火焰与烟气作为热源，加热在炉管中高速流动的介质，使其达到工艺规定的温度，以供给介质在进行分馏、裂解或反应等加工过程中所需要的热量，保证生产正常进行。

在本设计中主要完成对辐射段、对流段以及烟道的工艺尺寸的计算、热量的衡算、钢结构的计算及校核和加热炉各零部件的选用。

其中辐射室工艺尺寸包括辐射室炉管的直径、炉管的壁厚、炉管的长度、炉管的根数、辐射室的外形尺寸等；对流室的工艺尺寸包括对流炉管的形式、炉管的直径、炉管的壁厚、炉管的排数及每排的根数、热量衡算的部分包括计算燃料量、燃烧器的规格和根数。

本设计的要点是加热炉高的热效率，提高燃油的利用率。

常采用的措施有降低炉子的排烟温度、减小过热空气系数、减少化学部完全燃烧损失、减少机械不完全燃烧损失、减少炉壁散热等。

也可以设置烟气余热回收系统来提高加热炉的热效率。

关键字：加热炉；钢结构；炉管；辐射；对流The Design of Tubular HeaterABSTRACT:Tubular-furnace heating equipment is a kind of firepower, which the use of fuel combustion in the furnace when the flame and flue gas temperature as a heat source, heating in the furnace tube in the high-speed flow of medium to reach the process temperature requirements, in order to supply medium during fractionation, decomposition or reaction process, such as the heat required to ensure normal production.In the completion of the design of the main paragraph of radiation, convection, as well as the size of the stack process, the heat balance, steel structure and the calculation and checking Selection of the various furnace components. Room size radiation technology, including radiation chamber furnace tube diameter, tube wall thickness, tube length, the root of the number of tube radiation, such as room dimensions; convection process room size, including the form of convection furnace tubes, furnace tube diameter, wall thickness of the tube, the tube row number and the root of the number of each row, the heat balance calculation of the part, including fuel, the specifications of the burner and root number. The gist of the present furnace design with high thermal efficiency and fuel utilization. Measures often used to reduce the furnace flue gas temperature, reducing the over-heated air coefficient, the Department of incomplete combustion to reduce the loss of chemicals to reduce the mechanical loss of incomplete combustion, reduce heat, such as furnace wall. Flue gas can also be set up waste heat recovery system to increase the thermal efficiency offurnace.Keywords: Furnace；Steel；Furnace tube；Radiation；Convection目录第1章前言 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 本课题发展方向 (1)1.3 国内外研究综述 (2)1.3.1 我国加热炉发展现状 (2)1.3.2 国外加热炉发展现状 (2)第2章设计要求和设计参数 (3)2.1 设计要求 (3)2.2 设计参数 (3)2.2.1 原料油参数 (3)2.2.2 烟气参数 (3)2.2.3 过剩空气系数 (3)第3章工艺计算 (4)3.1 加热炉热负荷计算 (4)3.1.1 工艺计算所需的基础数据 (4)3.1.2 加热介质的焓 (4)3.1.3 被加热介质的热负荷 (4)3.2 燃烧过程计算 (4)3.2.1 燃烧的低发热值 (5)3.2.3 炉效率 (5)3.2.4 燃料用量 (5)3.2.5 烟气流量 (5)3.3 辐射段计算 (5)3.3.1 辐射段热负荷 (5)3.3.2 辐射段管壁平均温度估算 (6)3.3.3 辐射管表面热强度 (6)3.3.4 辐射管加热面积 (6)3.3.5 辐射管管径 (6)3.3.6 管心距 (7)3.3.7 辐射段炉体尺寸 (7)3.3.8 对流段长 (7)3.3.9 对流段宽 (7)3.3.10 确定节圆直径、辐射段高度和炉膛直径 (8)3.3.11 当量冷平面 (8)3.3.12 求有效暴露砖墙面积与当量冷平面之比 (9)3.3.13 气体辐射率 (9)3.3.14 交换因数 (9)3.3.15 辐射段热平衡 (9)3.3.16 辐射段烟气出口温度 (10)3.3.17 计算辐射段热负荷 (11)3.3.18 计算辐射段表面热强度 (11)3.3.19 计算辐射段油料入口温度 (12)3.4 对流段计算 (12)3.4.1 对流段热负荷 (12)3.4.2 对数平均温度差 (12)3.4.3 内膜传热系数 (12)3.4.4 管外膜传热系数 (13)第4章炉管内压力降计算 (16)4.1 气化点 (16)4.2 气化段炉管的当量长度 (16)4.3 气化段的压力降 (17)4.3.1 气化段气液混合重度 (17)4.3.2 气化段气液混合流速 (18)4.3.3 气化段压力降 (18)4.3.4 气化点压力 (18)4.4 气化点前压力 (20)4.4.1 辐射段气化点前压力 (20)4.4.2 对流段压力降 (21)4.5 炉管总压力降 (21)第5章烟囱计算 (22)5.1 烟气的阻力 (22)5.1.1 对流段的阻力 (22)5.1.2 各部分的局部阻力 (22)5.1.3烟气在烟囱中的摩擦损失级动能损失 (23)5.2 烟囱高度 (24)第6章炉体强度校核 (25)6.1 薄壁圆筒筒体壁厚计算 (25)6.2 稳定性校核 (25)6.3 水压试验 (26)6.4 炉体重量 (26)6.4.1 内构件重量 (26)6.4.2 附件重量 (27)6.5 风载荷 (27)6.5.1 各段风载荷的计算 (28)6.5.2 截面风弯矩的计算 (29)6.6.1 截面0-0的地震弯矩 (29)6.6.2 截面1-1的地震弯矩 (30)6.6.3 截面2-2的地震弯矩 (30)6.7 计算各种载荷产生的轴向应力 (30)6.7.1 设计压力产生的轴向应力 (30)6.7.2 操作重量产生的轴向应力 (31)6.7.3 最大弯矩产生的轴向应力 (31)6.8 按组合轴向应力验算筒体壁厚 (32)结论 (33)符号说明 (34)参考文献 (37)致谢 (38)英文翻译 (39)附件 (57)第1章前言1.1 课题背景近年来，随着石油化学工业的迅速发展，管式加热炉技术越来越引起人们的重视。

环形加热炉施工方案1.1工程概况锡钢￠258环形炉基础由环形炉烟道、环形炉高架基础、环形炉基础组成。

环形炉烟道第1段，第2段施工完，即可穿插环形炉基础±0.00以上施工。

高架柱Z1＝9根、Z2＝2根、Z4＝2根，共13根，从环形烟道壁柱，留出插筋，其他高架柱为桩承载，作环形条形基础，留出插筋。

管坯区非标设备基础依附在环形炉环形基础的北边。

环形炉基础:炉子中心线R=22500mm；螺栓控制线半径，A1分别为R＝25290mm和19710mm,A2为R＝18663.5mm,B1分别为R＝25972和19028mm。

承载环形炉基础柱KZ1×58根，断面为600mm×800mm；KZ2×12根，断面为800mm×1200mm；KZ3×6根，断面为600mm×3330mm；KZ4×2根，断面为600mm×1080mm；KZ5×1根，断面为500mm×800mm；柱的标高为±0.00~4.12m。

环形炉由双柱和梁分6个伸缩缝，柱顶设计KL1~KL14环形大梁，其他梁布置详见施工图，板厚为200mm和牛腿式厚板组成，板顶标高分别为▽2.95m、▽4.12m。

环形炉本体和柱子混凝土强度等级采用C30,二次灌浆层采用C35（无收缩性）细石混凝土，标▽2.95及▽4.12m处的素混凝土采用C20。

1.2工程特点1.2.1工程结构复杂，为曲面和不规则的结构，预埋螺栓多，安装精度要求高，测量定位工作量大，施工工期短，因此施工过程中，应该加强施工管理，确保工期和质量达到要求。

1.2.2环形炉基础时值寒冬季节施工，施工期间，要了解近期的气象变化，提前做好冬季施工的防冻工作，遇寒潮来临施工便于临场应对。

第二章编制依据2.1由中冶赛迪工程技术股份有限公司设计的施工图纸2.1.1参照锡钢Ф258mm热连轧环形炉烟道模板图04210001DR5004ST003-1~6（A）2.1.2参照锡钢Ф258mm热连轧环形炉烟道钢筋图04210001DR5004ST015-1~6（A）2.1.3锡钢Ф258mm热连轧环形炉高架基础图04210001DR5004ST011-1~4（A）2.1.4锡钢Ф258mm热连轧环形炉基础模板图04210001DR5004ST001-1~6（A）2.1.5锡钢Ф258mm热连轧环形炉烟道钢筋04210001DR5004ST002-1~7（A）2.2规程规范2.2.1我公司近年承包施工类似工程的施工经验和技术档案、技术总结。

摘要进入新世纪后随着工业的高速发展，钢铁企业的生产能力得到了不断地提升，环形加热炉技术也在不断的成熟，而传统的推钢式进出料机已经不适合在环形加热炉中使用，为了适应环形加热炉的进出料特点，在此专门为加热炉量身定做了环形加热炉装取料机。

此机型包括了整体机架，小车，钳杆这三部分。

运用夹紧气缸和升降气缸来实现钳杆对钢料的夹取和升降运动，同时钳杆装载在小车上，小车可以在机架的导轨上进退运动。

小车是用电动机驱动的，当电动机运行时，带动安装在电动机上的齿轮转动，我们在右横梁上装配了与小车齿轮可以啮合的齿条来实现小车在机架导轨上的运动。

在实际情况下充分根据环形加热炉的特点特地使用两台一样的装取料机分别安装在装料口和出料口。

两机同时进行装取料，极大地提高了加热钢料的效率，也更充分地发挥了环形加热炉的高效率的特性，提高了整个厂区的工作效率和经济效益，与当前我国提出的高产、优质、低耗的理念相吻合。

关键词：环形加热炉；装取料；有限元分析；高效ABSTRACTIn order to adapt to the rapid development in the new century, industrial steel enterprise production capacity has increased a lot then before, the annular heating furnace technology has been more mature, the traditional pushed steel type translation machine dose not suitable for using in the annular heating furnace any more. In order to adapt to the characteristics of the annular heating furnace a new type of feeding machine has been tailored specifically for the annular heating furnace is installed. The model of this machine includes the whole frame, car and clamp stem. Using clamping cylinder and the cylinder to lift the bar clamp on steel clip and lifting movement, and installed with the car pliers stem, can be translated on the rails in the frame. The car was droved by a electric motor, the electric motor was droved by the gears which installed in the motor. According to the characteristics of annular heating furnace, two feeding machines were installed respectively in the loading and discharging part. These two machines simultaneously outfit feeding, greatly improving the efficiency of heating steel, also improve the efficiency of the whole factory work efficiency and economic benefit and coincide with the current idea of high-yield, high-quality and low consumption.Keywords: annular heating furnace; Pack feeding; Finite element analysis; high Efficient目录摘要............................................................................................................. 错误！未定义书签。

目录一、燃料燃烧计算................................. 1 1.1燃料成分 .. (1)1.2空气需要量和燃烧产物量及其成分的计算 ...................................................... 1 1.3燃烧产物密度计算 .............................................................................................. 2 1.4理论燃烧温度的计算 (3)二、钢坯加热时间的计算 (3)2.1预热段计算 .......................................................................................................... 3 2.2加热段计算 .......................................................................................................... 5 2.3均热段计算 .......................................................................................................... 7 2.4炉体长度的确定 .................................................................................................. 9 2.5加热时间的确定 (10)三、炉子基本尺寸的确定 (14)3.1炉膛宽度的确定 (14)3.2炉膛高度的确定 (15)四、热平衡计算及燃料消耗量的确定 (16)4.1热量收入项 ........................................................................................................ 16 4.2热量支出项 .. (18)五、设计总结................................. 26 六、参考资料 (26)一、燃料燃烧计算1.1燃料成分已知的天然气成分见表1.1表1.1 天然气成分1.2空气需要量和燃烧产物量及其成分的计算理论空气需要量244.84(0.520.5 3.5)4.84(0.5 2.4%20.3%0.526.6%)0.73084O n m L H CH CO C H ϕϕϕϕ=⨯+++=⨯⨯+⨯+⨯=（1-1）式中，2H ϕ，CO ϕ，4CH ϕ，CmHn ϕ，，为燃料中各成分的体积分数。

摘要 (III)Abstract (IV)第一章引言 (1)1.1 冶金行业中常见的加热炉 (1)1.2 环形加热炉的现状 (1)1.3 加热炉的结构及工作方式 (2)第二章环形加热炉的工艺 (4)2.1 工艺特点及流程 (4)2.1.1 工艺特点 (4)2.1.2 工艺流程 (4)2.1.2.1炉子辅助设备 (4)2.1.2.2仪控系统组成 (5)2.2 加热炉总体设计要求 (5)2.2.1 工业控制系统设计的原则 (5)2.2.2 环形加热炉控制系统设计的总体要求 (6)第三章加热炉温度控制系统的控制策略 (8)3.1 炉温的控制系统 (8)3.1.1 炉温控制基本原理 (8)3.1.2 炉温控制系统 (9)3.1.3 引起炉温波动的因素 (9)3.1.4 炉温控制系统的改进措施 (10)3.2 燃烧控制系统 (11)3.2.1 双交叉限幅控制 (11)3.2.2 空燃比控制 (16)3.2.3 燃料流量的控制 (16)3.3 检测元件的选择 (17)3.3.1 温度检测元件 (17)3.3.2 流量检测元件 (18)3.4 执行器的选择 (19)3.4.1 执行机构的选择 (19)3.4.2 调节机构的选择 (20)3.5 PLC的选择 (23)3.6 通信协议的选择 (24)第四章环形加热炉温度控制系统的软件设计 (26)4.1 编程软件step7简介 (26)4.1.1 梯形图编程语言简介 (26)4.1.2 梯形图控制语言编程的步骤及实现的功能 (27)4.2 系统流程 (27)4.2.1 主程序流程 (27)4.2.2 温度控制子程序程序流程 (28)4.2.3 燃烧控制子程序程序流程 (29)4.3 软件设计 (30)4.3.1 I/O端口分配 (30)4.3.2 程序结构 (31)4.4 系统调试 (31)第五章系统监控组态软件的设计 (32)5.1 组态王简介 (32)5.1.1 组态王简介 (32)5.1.2 组态王的使用 (32)5.2 组态画面的介绍 (33)5.2.1 运行窗口 (33)5.2.2 实时曲线窗口 (33)5.2.3 历史曲线窗口 (35)5.2.4 报警窗口 (37)5.2.5 PID参数设置窗口 (38)第六章总结 (40)参考文献 (41)基于PLC的环形加热炉温度控制系统设计摘要环形加热炉是无缝钢管生产的第一环节，其加热质量直接影响到钢管的质量，其能耗和氧化烧结直接影响钢管的成本。

环形炉使用手册目录一、目的二、适用范围三、性能指标四、结构特点五、操作说明六、维修（检修）规程七、设备清单八、附录一、目的通过建立盘形炉操作作业指导书，使加热炉送停天然气操作规范正确，防止因操作不正确而引发事故。

二、适用范围本作业指导书适用于本厂盘形加热炉。

三、性能指标序号名称典型工艺产品最高炉温最高料温工件装炉炉温装、出炉方式单位℃℃t/h℃℃Pa个min参数规格80某7某30012501200常温人工夹具径向单排布料1±10±5≤15504说明预留机械自动夹取形式1工艺性能布料方式生产能力温度均匀性控温精度炉内压力炉内工件数量进出炉总时间每分钟旋转角度炉底直径炉膛直径炉台面标高2炉子尺寸炉内膛高度侧墙耐材总厚度炉顶耐材总厚度炉底耐材总厚度燃料类型燃料低热值燃料接点压力最大燃料安装量°mmmmmmmmmmmmmmkCal/mMPaNm3/hNm3/hNm3/hmmm3/hm3/hm3/hm3/hkW38 320002200700603500400532天然气83000.00665最大助燃空气量3能源介质最大烟气量烟囱直径最大压缩空气用量最大浊循环水用量最大净循环水用量备用事故水用量设备总用电容量炉底机械驱动方式4驱动装置炉底机械驱动机型号炉门升降方式5燃烧系统烧嘴类型6807507003186～30电动三环减速机电动平焰烧嘴含耐火材料0.5～0.7MPa0.3～0.4MPa0.4～0.6Mpa0.3～0.4MPa炉前控制烧嘴个数空气预热方式个3高效管式换热器预热段自然排烟2PLC+工控机+手动排烟方式6控制系统控制区控制方式区四、结构特点专有技术的平焰烧嘴。

由于该盘形炉处理工件的品种规格很多，且加热工艺要求较高，故本方案采用平焰烧嘴，比较高速、冲量等直焰烧嘴更为适合，在保证最大和最小工件均能取得良好加热效果的同时，又可显著提高炉温均匀性。

高技术的自动燃烧控制：我公司开发的复杂多变量热工参数优化处理软件包，保证炉温和坯料的加热及保温的理想控制精度和运行的稳定，完全实现±5℃的控温精度，±10℃的温场均匀性的要求（均热段）。