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第1章 工业炉设计总论1

1.1 炉型分类与设计方法介绍1

1.1.1 工业炉热工性能解析1

1.1.2 炉型分类3

1.1.3 工业炉组成5

1.1.4 设计原则6

1.1.5 设计原始资料7

1.1.6 设计计算8

1.2 炉型选择8

1.2.1 燃料选择8

1.2.2 预热器选择10

1.2.3 燃烧装置选择11

1.2.4 炉衬材料选择12

1.2.5 排烟方式选择12

1.3 工业炉节能13

1.3.1 合理使用能源13

1.3.2 节能途径及措施15

参考文献26

第2章 燃料与燃烧计算27

2.1 燃料27

2.1.1 固体燃料27

2.1.2 液体燃料34

2.1.3 气体燃料38

2.2 燃料燃烧计算43

2.2.1 燃料燃烧43

2.2.2 燃料发热量计算47

2.2.3 空气系数50

2.2.4 燃烧所需空气量计算51

2.2.5 燃烧生成气量及燃烧生成气密度的计算51

2.2.6 燃烧温度的计算54

2.3 燃料换算57

2.3.1 换算公式57

2.3.2 计算举例59

参考文献59

第3章 钢材加热计算60

3.1 基本概念60

3.1.1 炉温的概念60

3.1.2 锻造加热61

3.1.3 热处理加热62

3.1.4 “薄钢材”与“厚钢材”64

3.1.5 炉内温度位差与钢材截面温差65

3.1.6 加热、均热与保温时间66

3.1.7 计算参数66

3.2 加热时间简易计算70

3.2.1 恒温炉内加热70

3.2.2 热流不变情况下加热72

3.2.3 表面温度不变情况下加热73

3.3 加热时间计算图表74

3.3.1 恒温炉内加热时间74

3.3.2 台车式炉内钢锭加热时间76

3.3.3 连续式炉内钢材加热时间80

3.4 少无氧化加热84

3.4.1 少无氧化加热工作原理84

3.4.2 少无氧化加热炉示例85

3.4.3 少无氧化加热计算86

3.4.4 计算例题90

参考文献93

第4章 燃料消耗量计算94

4.1 炉底（或容积）热强度指标94

4.1.1 砂型及砂芯干燥炉热强度指标94

4.1.2 塞杆烘炉及烘包器热强度指标95

4.1.3 各种加热炉热强度指标96

4.1.4 室式及台车式热处理炉热强度指标97

4.1.5 井式热处理炉热强度指标98

4.1.6 燃油或燃煤气热处理用盐浴炉容积热强度指标98

4.1.7 燃油或燃煤气熔铜坩埚炉热耗指标98

4.2 单位热耗指标99

4.3 热平衡计算102

4.3.1 热收入项102

4.3.2 热支出项103

4.3.3 用热平衡法计算燃料消耗量B116

4.3.4 炉子热效率计算117

参考文献117

第5章 燃烧装置及设计118

5.1 煤气烧嘴118

5.1.1 高压喷射式烧嘴118

5.1.2 低压涡流式烧嘴125

5.1.3 天然气半喷射式烧嘴130

5.1.4 大气式煤气烧嘴133

5.1.5 焦炉煤气扁烧嘴134

5.1.6 扩散式烧嘴135

5.1.7 热煤气烧嘴136

5.1.8 平焰烧嘴138

5.1.9 高速烧嘴142

5.1.10 自身预热烧嘴146

5.2 油嘴148

5.2.1 分类与特点148

5.2.2 低压油嘴149

5.2.3 高压油嘴159

5.2.4 转杯式油嘴167

5.2.5 燃油燃烧机170

5.3 煤粉烧嘴172

5.3.1 煤粉燃烧的条件与特点172

5.3.2 煤粉烧嘴分类172

参考文献179

第6章 预热器设计180

6.1 间壁式预热器的设计180

6.1.1 概述180

6.1.2 设计要点180

6.1.3 基本计算公式185

6.1.4 间壁式预热器设计计算194

6.2 蓄热式预热器的设计227

6.2.1 概述227

6.2.2 设计要点227

6.2.3 基本计算公式230

6.2.4 蓄热式预热器设计计算举例232

6.3 热管式预热器的设计234

6.3.1 概述234

6.3.2 设计要点235

6.3.3 基本计算公式237

6.3.4 热管式预热器设计计算举例238

参考文献240

第7章 筑炉材料与炉衬设计241

7.1 耐火制品241

7.1.1 耐火制品分类241

7.1.2 耐火制品性能247

7.1.3 通用耐火砖的形状尺寸250

7.2 耐火纤维255

7.2.1 概述255

7.2.2 耐火纤维制品分类256

7.2.3 耐火纤维性能259

7.2.4 耐火纤维增强涂料260

7.2.5 耐火纤维粘结剂261

7.3 不定形耐火材料261

7.3.1 定义261

7.3.2 不定形耐火材料使用类型262

7.3.3 不定形耐火材料分类263

7.3.4 耐火泥浆269

7.4 隔热材料273

7.4.1 隔热材料的主要性能273

7.4.2 硅藻土质隔热材料274

7.4.3 石棉制品275

7.4.4 岩棉、矿渣棉及其制品276

7.4.5 硅酸钙制品277

7.4.6 蛭石及其制品277

7.4.7 水泥轻骨料浇注料278

7.4.8 水玻璃轻骨料浇注料279

7.4.9 膨胀珍珠岩浇注料制品280

7.5 普通筑炉材料280

7.5.1 烧结普通砖（红砖）280

7.5.2 水泥281

7.5.3 砂282

7.5.4 常用胶结剂283

7.5.5 促凝剂286

7.5.6 铸石制品287

7.5.7 常用筑炉材料的体积密度、热导率和比热容288

7.6 炉衬设计289

7.6.1 炉衬设计的一般要求289

7.6.2 砖砌体设计290

7.6.3 纤维炉衬计算图表307

7.6.4 耐火纤维炉衬结构310

参考文献313

第8章 炉前管道设计314

8.1 炉前煤气管道设计314

8.1.1 设计范围314

8.1.2 计算流速315

8.1.3 设计要点315

8.1.4 管件317

8.1.5 阀门选用及其布置319

8.1.6 放散吹扫系统320

8.1.7 管道支架321

8.1.8 管道阻力计算323

8.1.9 施工及检验说明324

8.2 空气管道设计326

8.2.1 设计范围326

8.2.2 设计要点及设计数据326

8.2.3 风机328

8.2.4 施工及检验说明333

8.3 燃油管道设计336

8.3.1 设计范围336

8.3.2 燃油流速及阀门选用337

8.3.3 设计要点338

8.3.4 阻力计算339

8.3.5 施工及检验说明342

8.3.6 U形膨胀节342

8.4 炉前冷却水管道设计342

8.4.1 水的计算流速及阀门选用343

8.4.2 设计要点343

8.4.3 施工及检验说明344

参考文献344

第9章 排烟系统设计345

9.1 车间烟道345

9.1.1 烟道布置345

9.1.2 烟道计算347

9.2 烟囱361

9.2.1 排烟方式361

9.2.2 烟囱布置363

9.2.3 烟囱高度与直径计算363

9.3 喷射排烟计算366

9.3.1 带扩散段喷射器计算366

9.3.2 简单喷射器（无扩散段）计算371

参考文献373

第10章 炉用结构件设计374

10.1 炉架374

10.1.1 炉架结构374

10.1.2 炉架计算375

10.2 钢材选用386

10.3 台车轨道与砂封装置388

10.3.1 台车轨道388

10.3.2 砂封装置394

10.4 操作平台及扶梯395

10.4.1 平台结构395

10.4.2 扶梯结构397

10.4.3 平台结构计算400

10.5 炉口装置403

10.5.1 室式炉用炉口装置403

10.5.2 台车式炉用炉口装置406

10.5.3 井式热处理炉用炉口装置411

10.5.4 室式干燥炉用炉口装置411

10.6 烟道闸门414

10.6.1 烟道闸门分类414

10.6.2 烟道闸门配件418

参考文献419

第11章 炉用机械设计420

11.1 常用机械零件设计420

11.1.1 钢丝绳选用及滑轮卷筒设计420

11.1.2 钝轮、销齿传动432

11.1.3 吊杆、吊板及吊叉强度计算437

11.1.4 各种传动副的机械效率440

11.2 台车442

11.2.1 台车类型442

11.2.2 台车结构445

11.2.3 台车车架计算446

11.2.4 台车行走机构的设计计算457

11.3 台车牵引机构461

11.3.1 牵引机构主要参数的确定461

11.3.2 牵引机构的设计464

11.3.3 牵引机构的设计计算479

11.3.4 机架及基础设计482

11.3.5 台车行程限位487

11.4 炉门升降机构488

11.4.1 炉门升降机构分类488

11.4.2 手动炉门升降机构488

11.4.3 电动炉门升降机构492

11.4.4 气动炉门升降机构503

11.5 推出料机506

11.5.1 推料机性能参数计算506

11.5.2 炉内导轨508

11.5.3 料盘509

11.5.4 螺旋式推料机509

11.5.5 摩擦式出料机515

11.5.6 气缸、液压缸式推料机522

参考文献524

第12章 常用炉型设计525

12.1 室式炉525

12.1.1 概述525

12.1.2 设计计算530

12.1.3 炉型结构532

12.2 台车式炉535

12.2.1 概述535

12.2.2 设计要点538

12.2.3 砖砌炉衬台车式炉炉型结构540

12.2.4 耐火纤维炉衬台车式炉炉型结构545

12.3 井式炉551

12.3.1 概述551

12.3.2 设计计算552

12.3.3 炉型结构554

12.4 环形炉558

12.4.1 概述558

12.4.2 设计计算559

12.4.3 炉型结构562

12.4.4 炉底传动和装、出料方式569

12.5 步进式炉570

12.5.1 概述570

12.5.2 设计计算571

12.5.3 炉型结构575

12.5.4 步进机构581

12.5.5 步进式炉实例587

12.6 罩式炉590

12.6.1 概述590

12.6.2 炉型结构591

12.6.3 炉子主要组成部分596

12.6.4 设计计算602

12.7 煤炉606

12.7.1 炉型特点606

12.7.2 煤燃烧室606

12.7.3 炉箅（排）类型与供风方式612

12.7.4 排烟结构615

12.7.5 炉型设计616

12.7.6 炉型示例617

12.8 冲天炉624

12.8.1 概述624

12.8.2 炉型结构628

12.8.3 冲天炉技术参数分析634

12.8.4 炉型示例635

12.9 室式干燥炉637

12.9.1 概述637

12.9.2 炉型示例638

12.9.3 炉型结构639

12.9.4 设计计算644

12.9.5 计算举例647

12.9.6 热风发生装置648

12.10 坩埚炉652

12.10.1 概述652

12.10.2 设计计算655

12.10.3 坩埚的选用657

12.11 蓄热式炉657

12.11.1 蓄热式炉的燃烧原理657

12.11.2 蓄热体类别与选用658

12.11.3 蓄热式炉燃烧装置660

12.11.4 换向阀669

12.11.5 蓄热式炉的设计675

12.12 电阻炉683

12.12.1 电阻炉分类684

12.12.2 设计计算692

12.12.3 金属电热元件695

参考文献711

第13章 环境保护713

13.1 消烟除尘713

13.1.1 烟尘来源及烟尘排放标准713

13.1.2 消烟除尘措施715

13.1.3 冲天炉除尘720

13.1.4 煤炉除尘724

13.2 有害气体净化725

13.2.1 有害气体的来源725

13.2.2 大气污染物排放标准726

13.2.3 NOx抑制技术728

13.2.4 SO2净化技术730

13.3 噪声控制732

13.3.1 噪声危害732

13.3.2 噪声标准732

13.3.3 噪声的物理量度733

13.3.4 控制噪声的基本方法736

13.3.5 工业炉常用消声器分类736

13.3.6 风机房噪声控制示例740

参考文献742

附录743

附录A 几种火焰炉最基本的操作规程743

A.1 燃煤炉操作规程743

A.2 燃煤气炉操作规程743

A.3 燃油炉操作规程744

附录B 炉子烘烤745

B.1 烘炉步骤745

B.2 烘炉曲线745

B.3 烘炉方法749

B.4 烘炉操作749

附录C 热参数计算式及选用表749

C.1 部分热参数近似计算式749

C.2 热参数选用表751

附录D 全国各省区主要城市海拔、计算温度及大气压力770

附录E 高电阻电热合金及一些物体的热参数774

附录F 火焰炉热工参数测定方法780

F.1 烟道内冷空气吸入率计算780

F.2 炉膛内空气系数α的计算781

F.3 预热器性能的测定781

F.4 炉子生产能力和炉子生产率的计算782

F.5 金属烧损率的测定与计算782

F.6 炉子热效率的测定与计算783

F.7 流量的测定与计算783

附录G 盛钢桶、铁液包参考尺寸791

附录H 局部阻力系数（ξ）表792

附录I 炉衬材料图例803