工業爐簡介(王)

工業爐熱工及構造基礎概述及專題二○○八年五月

東北大學熱能與環境工程研究所

工業爐熱工基礎概述工業爐專題講座蓄熱式燃燒技術脈沖燃燒技術工業爐構造概述

一、工業爐概念及分類★工業爐：Furnace．工件物料加熱設備。熱源：燃料熱、電熱。

☆冶金

·加熱爐：推鋼式、步進式、快速加熱爐、環型爐、斜底爐·熱處理爐：罩式爐（鋼卷及板垛的退火）

馬弗爐（鋼絲處理，通過馬弗磚）

輥底式爐和鏈式爐等

☆機械

·鑄造、熔煉金屬：平爐、沖天爐、坩堝爐、感應爐、電阻爐、電弧爐、真空爐·鍛壓：加熱爐、熱處理爐·熱處理：退火、正火、淬火、回火熱處理爐

☆建材

·隧道窯、燒成豎爐

☆玻璃

·坩堝窯、池窯、退火隧道窯

二、工業爐組成★爐襯部分★爐架部分★燃燒系統★余熱回收系統★管道系統、供熱供風系統★爐用機械★儀表電器系統★自動控制系統★計算機系統★固體燃料：煤﹑煤粉﹑焦碳三、燃料的選擇★液體燃料：重油﹑渣油﹑柴油★氣體燃料：發生爐煤氣﹑焦爐煤氣﹑天然氣、高爐煤氣、液化石油氣、

爐前壓力：高壓Ｐ≥12kＰa低壓Ｐ≤5KＰa

中小爐子易用高壓燒嘴：

優點：自動成比例α＝1.03～1.05﹑操作簡單缺點：火焰長度不易調節﹑當噴出速度＜火焰傳播速度時，易回火

大型爐子易用低壓燒嘴：

優點：＊空氣煤氣強制混合，燃燒所需空氣量?。鹧骈L度能調節，一般是調節二次風的角度＊空氣系數低1.05～1.1＊適于自動控制混合煤氣爐子結構參數：幾何形狀、尺寸、筑爐材料等熱工操作參數：爐內燃燒、氣體流動、傳熱爐子生產指標：產品質量、單位生產率、單位熱耗、爐子使用壽命、污四、火焰爐研究對象在滿足生產工藝前提下，研究(1)、(2)、(3)三類變量以及它們之間的相互關系：染物的排放等爐子結構參數爐子熱工參數熱工過程參數爐子生產指標:影響(1)(2)(3):要求爐子結構參數爐子熱工參數熱工過程參數爐子生產指標五、工業爐的幾個主要概念和指標（二）產量：

（爐子生產率）

（三）爐子熱效率及燃料節約：

η＝100Qg/Qg=100(1-Qs/Qg)%（一）爐溫的概念（四）爐子熱效率與生產率的關系（一）關于爐溫☆爐溫系數☆理論燃燒溫度η＝0.7～0.8

連續爐：0.7~0.75室燃爐：0.75~0.8

爐溫：爐內的綜合溫度（熱電阻指示溫度）★生產率：

P（加熱爐、熔化爐）kg/h;t/h;★爐子單位生產率：

H單位時間、單位爐子面積產量kg/m2·h

H=P/F★單位熱耗:B加熱每千克工件所消耗的熱量，能量利用指標KJ/Kg單位熱耗×爐子生產率＝爐底熱強度

KJ/Kg×kg/m2·h＝kJ/m2·h★爐底熱強度：單位時間、單位爐底面積的裝入量kJ/m2·h

★容積熱強度：

單位時間、單位體積供熱量kJ/m３·h（二）熱工因素對生產率的影響（包括結構參數和操作參數）

單位時間傳給物料的熱量：C——爐氣、爐壁對金屬的導來輻射系數KJ/(m2?h?K4)或W/(m2?K4)

α——爐氣對金屬的對流傳熱系數KJ/(m2?h?℃)或W/(m2?℃)(1)爐氣與爐料間的輻射溫壓a.燃料入爐時的燃燒溫度T1ˊ，T1

ˊ越高，產量越高b.爐膛廢氣溫度T1ˊ

，T1ˊ越高，產量越高，但排煙熱損失增大c.爐內析熱場，集中火焰，能夠提高輻射溫壓綜合結論：端頭供熱，快速燃燒，有利于提高△T4，提高產量，節約燃料（2）導來輻射系數:爐氣黑度:金屬黑度爐壁對金屬的角系數（3）爐料受熱面雙面加熱，步進爐，增加金屬（4）對流傳熱量一般加熱爐內對流傳熱量5%～10%，在650℃以下，對流傳熱有較大的比重。圖C與和之間的關系（三）爐子熱平衡與燃料的節約爐子熱平衡表有效熱：鋼材加熱到工藝要求溫度所需熱量Q=M(C2t2-C1t1)其中：Q：鋼材加熱所需熱量；M：鋼材重量（1t）；C2、C1：出入爐鋼材平均比熱(0.6866kJ/kg.℃、0.4857kJ/kg.℃)；t2、t1：出入爐鋼材溫度（1200℃、20℃）。燃料種類燃料熱值燃料需要量發生爐煤氣1450kcal/Nm3（6070kJ/Nm3）134Nm3高爐煤氣780kcal/Nm3（3265kJ/Nm3）249Nm3焦爐煤氣4000kcal/Nm3（16744kJNm3）49Nm3天然氣8000kcal/Nm3（33488kJ/Nm3）24Nm3混合煤氣2000kcal/Nm3（8372kJ/Nm3）97Nm3油10000kcal/kg（4186kJ/kg）20kg標煤7000kcal/kg（29302kJ/kg）28kg噸鋼由20℃加熱到1200℃所需理論燃料量見下表：熱效率：節約燃料的途徑<一>爐子結構和操作節能1、減少爐膛廢氣帶走的熱損失a.正確控制空氣消耗系數結論：在加熱爐爐膛廢氣溫度為700~900℃的條件下，當n>1時，n值平均每增加0.1，爐子熱耗增加3%~5%；當n<1時，n值平均每減少0.1，爐子熱耗增大5%~10%。當n值過小時，還會滲出大量的CO和微粒碳黑，污染環境。b.正確控制爐膛壓力c.改善爐內傳熱條件2、充分回收煙氣余熱3、減少爐膛熱損失a.爐底水冷管包扎b.爐體絕熱爐膛熱損失主要有：水冷件熱損失、爐體散熱和蓄熱損失、爐門及孔隙的輻射和溢氣熱損失、運料機械和工具的熱損失等。在保證要求的水冷管強度的條件下，應最大限度地減少水冷管面積和加強水冷管