脉冲式热处理炉设计及热工特性研究

论文摘要

热处理炉的热工燃烧控制水平直接影响到热处理工件生产的各项指标,如产品质量、能源消耗水平、工人的劳动强度等,还直接影响到了工件的生产成本。脉冲燃烧控制技术作为“未来工业炉控制技术的发展方向”,在能源日趋紧张、大气污染日益严重的今天,以其传热效率高,炉内温度场均匀,NOx的生成量少等优点,受到人们的广泛关注,脉冲控制燃烧技术在实际工程中的研究及应用具有特别重要的意义。本文在完成鞍钢重型机械厂热处理车间台车式高速脉冲热处理炉设计工作的基础上,对炉温均匀性、炉膛压力、工件加热质量、炉子隔热效果等热工参数进行了实际测试,并对热处理炉实际生产过程中的炉气温度和工件温度进行了跟踪实测,从而得到高速脉冲燃烧条件下炉子的综合传热系数与炉气温度的关系。高速脉冲控制燃烧技术对于提高热处理炉炉内烟气的对流换热效果有非常明显的作用,通过实测工件温度和炉气温度,计算出在中低温阶段脉冲控制燃烧过程中对流换热和辐射换热在综合换热中所占的比例。本文关于炉气温度和炉内综合传热系数的关系分析中,利用Excel中的曲线拟合工具对实测炉温和工件跟踪温度进行分析,较好地概括了炉气温度和炉内综合传热系数的关系,可作为标准工作曲线应用于高速脉冲热处理炉工件中低温热处理过程中其他未知综合传热系数的测量计算。脉冲控制燃烧热处理炉的炉膛压力与脉冲过程中烧嘴的脉冲时间、炉膛温度等因素有密切的关系,本文通过实测炉膛压力,炉膛温度,以及烟道闸板开度等热工参数和操作数据,分析了脉冲燃烧过程炉膛压力在升温和保温阶段的波动情况,以及炉膛压力和烟道闸板开度的关系,为炉膛压力的自动控制提供可靠的参考数据,同时也为脉冲控制燃烧技术在大型周期性工业炉窑的应用提供了重要的参考依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 热处理炉应用概述
• 1.2 脉冲控制燃烧技术的发展及应用
• 1.3 高速燃烧器的发展及应用
• 1.4 课题来源及论文所完成的主要工作
• 第二章 脉冲燃烧热处理炉热过程分析
• 2.1 炉内烟气的流动
• 2.2 炉膛内的热交换
• 2.2.1 炉膛辐射热交换的分析
• 2.2.2 炉膛内对流给热的分析
• 2.3 热处理炉热平衡方程式的建立
• 2.3.1 热处理炉热收入项计算
• 2.3.2 热处理炉热支出项计算
• 2.3.3 热处理炉热平衡表
• 2.3.4 燃料消耗量及主要热工指标的计算
• 2.4 脉冲燃烧提高热处理炉效率分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 鞍钢机总脉冲热处理炉设计概述
• 3.1 脉冲热处理炉原始设计参数
• 3.2 炉体结构形式设计
• 3.3 炉口结构设计
• 3.4 炉门设计
• 3.5 台车设计
• 3.6 管道系统
• 3.6.1 煤气管道系统
• 3.6.2 空气管道系统
• 3.6.3 换热器
• 3.7 燃烧系统
• 3.8 排烟系统
• 3.9 台车式热处理炉自动控制系统
• 3.10 台车式热处理炉一级自动化系统的主要组成及功能
• 3.10.1 一级自动化系统的检测与控制项目
• 3.10.2 温度控制系统
• 3.10.3 脉冲燃烧控制系统
• 3.10.4 炉压控制系统
• 3.10.5 机械连锁控制系统
• 3.10.6 工控机及控制界面
• 3.11 本章小结
• 第四章 脉冲热处理炉热工特性及分析
• 4.1 炉内综合传热
• 4.2 脉冲燃烧与炉内温度均匀性
• 4.2.1 脉冲持续时间对温度均匀的影响
• 4.2.2 脉冲燃烧过程中炉温均匀性测试
• 4.3 脉冲燃烧与炉膛压力的波动
• 4.3.1 炉压自动控制下炉膛压力的波动
• 4.3.2 升温速度对炉膛压力的波动的影响
• 4.3.3 烟闸板开度对炉膛压力的波动
• 4.4 脉冲热处理炉的保温性能
• 4.5 脉冲热处理炉的加热质量
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢