【正文】 子燃料消耗量的參考，而且也可以作為國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)機(jī)關(guān)分配燃料的參考依據(jù)。爐子的生產(chǎn)率是爐子的一個(gè)重要生產(chǎn)指標(biāo)，用符號(hào) P 表示，它是指單位時(shí)間內(nèi)爐子的生產(chǎn)量。為了尋求提高爐子生產(chǎn)率的途徑，必須了解影響爐子生產(chǎn)率的各種因素及其作用。然而這是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，因?yàn)橛绊憼t子生產(chǎn)率的因素是多方面的，其中包括工藝要求、熱工過(guò)程、爐子壽命、機(jī)械化自動(dòng)化程度以及生產(chǎn)管理等。但就爐子本身而言，主要是工藝因素和爐子結(jié)構(gòu)、操作因素。對(duì)各種不同的爐子來(lái)說(shuō)，工藝過(guò)程是千差萬(wàn)別的，所以不可能對(duì)每一種情況都進(jìn)行具體分析；爐子結(jié)構(gòu)和操作隨爐子的用途和工藝的不同，盡管也有較大的差異，但它們都是通過(guò)熱工過(guò)程間接的影響著爐子生產(chǎn)率，而熱工過(guò)程卻具有一些共同的基本特征。 熱工過(guò)程包括爐內(nèi)燃燒、氣體流動(dòng)和傳熱三過(guò)程。其中傳熱過(guò)程是基本的，而爐內(nèi)燃燒和氣體流動(dòng)是通過(guò)傳熱過(guò)程來(lái)影響爐子生產(chǎn)率的。在工藝過(guò)程一定的情況下，爐料（金屬）在爐內(nèi)所須獲得的熱量是一定的。因此，爐子的生產(chǎn)率就取決于單位時(shí)間傳給爐料的熱量。所以，改善爐內(nèi)熱交換，增加對(duì)爐料（金屬）的傳熱，就能提高爐子的生產(chǎn)率。單位時(shí)間傳給爐料的熱量Q 為：式中—爐氣、爐壁對(duì)爐料的導(dǎo)來(lái)輻射系數(shù)，KJ/(㎡hK)； —爐壁和爐料表面的溫度K； —爐料受熱面積，㎡； a—爐氣對(duì)爐料的對(duì)流給熱系數(shù)，KJ/(㎡h℃)； —爐氣對(duì)爐料的對(duì)流傳熱熱流，KJ/(㎡h)。 由上式可見(jiàn)影響爐子生產(chǎn)率的熱工因素主要有下列四點(diǎn)： 1）爐氣和爐料間的輻射溫壓； 2)爐氣、爐壁對(duì)爐料的導(dǎo)來(lái)輻射系數(shù)σ； 3)爐料受熱面積； 4）爐氣對(duì)爐料的對(duì)流傳熱熱流q。 下面從這方面著手來(lái)討論提高爐子生產(chǎn)率的方法:在工藝一定的條件下，決定平均輻射溫壓，并構(gòu)成影響爐子生產(chǎn)率的部分熱工因素主要有：1）燃料入爐時(shí)的燃燒溫度（）。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式愈高，爐內(nèi)平均輻射溫壓愈大，爐子生產(chǎn)率愈高。2）出爐膛廢氣溫度（T 〞）,T 〞愈高平均輻射溫壓愈大,爐內(nèi)熱交換愈強(qiáng)烈，爐子生產(chǎn)率愈高。3）爐內(nèi)析熱場(chǎng)（爐氣溫度曲線的形狀）。為了提高平均輻射溫壓，爐子應(yīng)該采用端頭集中供熱，并實(shí)現(xiàn)快速燃燒，但實(shí)際生產(chǎn)條件下，往往受到一些條件的限制。 對(duì)推鋼式連續(xù)加熱爐，就受到下列加熱工藝等方面的嚴(yán)格限制： 1）如果爐子出料端爐溫過(guò)高，則必將造成鋼坯出爐時(shí)具有較大的斷面溫差，產(chǎn)生“硬心”或“陰陽(yáng)面”，達(dá)不到所要求的透燒程度，影響加熱質(zhì)量。 2)如果高溫端爐溫過(guò)高，就難于控制加熱鋼坯的表面溫度，特別是當(dāng)軋機(jī)停軋、待軋時(shí)，容易使鋼溫過(guò)高，造成“燒化”現(xiàn)象和粘鋼事故，較嚴(yán)重時(shí)甚至使鋼坯被燒毀而造成廢品。 此外，全部采用端頭供熱的爐子，往往因?yàn)榛鹧骈L(zhǎng)度難于調(diào)整，與多點(diǎn)傳熱，端側(cè)供熱的爐子比，爐子的溫度制度缺乏必要的靈活性和適應(yīng)性。因而對(duì)鋼種、規(guī)格、產(chǎn)量的變化和軋機(jī)停軋、待軋和事故的適應(yīng)性小，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致燃料消耗的增加等。綜上所述，單純從提高平均輻射溫壓，提高爐子生產(chǎn)率的角度出發(fā)，應(yīng)盡可能地提高理論燃燒溫度，提高出爐廢氣溫度，端頭供熱快速燃燒，但這些措施可能受到熱效率和加熱質(zhì)量的限制。生產(chǎn)率、熱效率和加熱質(zhì)量之間是互相矛盾統(tǒng)一的，在實(shí)際設(shè)計(jì)和操作中必須把這三者連同其他一些因素團(tuán)結(jié)起來(lái)，統(tǒng)一地加以考慮。由式（1）可見(jiàn)，在其他條件一定的情況下，導(dǎo)來(lái)輻射系數(shù)C（σ）愈大，傳給爐料的熱量愈多，爐子生產(chǎn)率愈高，除在特定條件下，例如要在爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)定向傳熱或分層燃燒等外，在爐子設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避免在爐內(nèi)有低溫氣層存在。特別應(yīng)避免火焰下部低溫氣層的存在，否則將阻礙向爐料的傳熱，影響爐子生產(chǎn)率的提高。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)在軋鋼加熱爐爐型結(jié)構(gòu)改造中，采取了適當(dāng)?shù)蛪旱蜖t膛高度，縮小爐膛容量的措施，以減小和消除爐內(nèi)存在的低溫氣層（循環(huán)氣流）。在強(qiáng)化爐內(nèi)輻射傳熱，提高爐子產(chǎn)量和降低燃料消耗等方面均收到較好的效果。在其它條件一定時(shí)，傳給爐料的熱量與爐料受熱面積成正比，所以增加爐料受熱面積，是提高爐子生產(chǎn)率的一個(gè)重要途徑。為了增加爐料的受熱面積，往往牽涉到爐子結(jié)構(gòu)的變動(dòng)，一般采用雙面加熱采增大受熱面。對(duì)流傳熱量主要大于氣流速度及溫度，在爐型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，對(duì)諸如爐膛高度，繞嘴布置以及排煙方式和位置等的設(shè)計(jì)應(yīng)為能在爐內(nèi)形成氣流的高速?zèng)_擊和強(qiáng)烈循環(huán)創(chuàng)造良好條件。爐子結(jié)構(gòu)、熱工操作和爐內(nèi)所進(jìn)行的熱工過(guò)程，都必須符合工藝的要求，而工藝的要求。而工藝要求與爐子結(jié)構(gòu)、熱工操作及熱工過(guò)程之間又存在相互影響、相互制約的關(guān)系，但必須明確爐子熱工是為工藝服務(wù)的，因此，工藝因素對(duì)爐子生產(chǎn)率及其它生產(chǎn)指標(biāo)的影響不可忽視。 對(duì)軋鋼加熱爐來(lái)說(shuō)，加熱爐工藝的主要要求是鋼錠（坯）加熱溫度和斷面溫度均勻性；對(duì)某些合金鋼加熱還要考慮裝鋼溫度、加熱速度、保溫時(shí)間以及氧化、脫碳等。這些加熱工藝參數(shù)的變化必將要求爐子溫?zé)嶂贫扰c之相適應(yīng)，進(jìn)而影響爐子生產(chǎn)率。因此，在滿足軋鋼工藝要求下，降低鋼坯出爐溫度，提高加熱速度，縮短加熱時(shí)間等，必能提高爐子生產(chǎn)率。爐膛廢氣帶走的熱量，通常包括廢氣物理顯熱和燃料不完全燃燒的化學(xué)熱兩部分。廢氣熱損失的大小主要決定于廢氣量、廢氣溫度以及廢氣中含有的可燃成分等。因此，改善爐子的燃燒條件和傳熱條件是減少爐膛廢氣帶走熱量的主要途徑。（1）正確控制空氣消耗系數(shù)對(duì)加熱爐的正確的燃燒控制，應(yīng)在保證燃料完全燃燒的條件下，盡可能的降低空氣消耗系數(shù)。其最佳值的大小，將隨爐子不同而不同。（2）正確控制爐膛壓力加熱爐是一個(gè)不嚴(yán)密的熱工設(shè)備。當(dāng)爐子或某個(gè)局部為負(fù)壓時(shí)，就會(huì)從爐門或不嚴(yán)密處往爐內(nèi)吸入冷空氣，降低爐溫，增加廢氣量，減少向爐料的傳熱，增大廢氣熱損失；若為正壓時(shí)，高溫爐氣外溢，造成溢氣熱損失。為了減少這種損失，在設(shè)計(jì)爐子時(shí)，對(duì)爐型結(jié)構(gòu)、燒嘴配置、煙囪高度、煙道、煙閘以及爐壓檢測(cè)和調(diào)節(jié)裝置等的選擇，都應(yīng)考慮到爐壓分布及其調(diào)節(jié)問(wèn)題。使?fàn)t子在正常的生產(chǎn)條件下，零壓面保持在爐門坎水平面上，并使?fàn)t內(nèi)壓力分布均勻。（3）改善爐內(nèi)傳熱條件當(dāng)向爐內(nèi)供入的熱量一定時(shí)，在爐內(nèi)傳給爐料的熱量愈多，出爐廢氣溫度就愈低。因此，凡是能改善爐內(nèi)傳熱條件的措施，都可以減少，出爐廢氣熱損失，提高爐子熱效率。 1）降低單位面積爐底產(chǎn)量，即適當(dāng)延長(zhǎng)不供熱的預(yù)熱段，將煙氣余熱用于預(yù)熱入爐鋼坯；2）采用高溫抽煙機(jī)將預(yù)熱器后的煙氣抽到爐子的預(yù)熱段來(lái)噴吹預(yù)熱鋼坯；3）利用余熱預(yù)熱助燃空氣； 4）采用余熱鍋爐產(chǎn)氣或發(fā)電。鋼鐵廠的節(jié)能投資應(yīng)優(yōu)先用于回收煙溫高于700176。C和煙量大的加熱爐上，其次才考慮回收低溫余熱。采用預(yù)熱器或噴流預(yù)熱段都可能把排入大氣的煙溫降到350176。C以下。總之，回收余熱時(shí)首先考慮空氣（煤氣）預(yù)熱器，因?yàn)樗梢越档蜖t子的一次消耗，提高爐子本身的熱效率，以節(jié)約燃料油和高發(fā)熱量燃料，其次才考慮供給余熱鍋爐去產(chǎn)氣。 我國(guó)工業(yè)爐是耗能大戶，約占全國(guó)總能耗的25％，僅次于熱力發(fā)電和鍋爐的能耗量。加熱爐的能耗占工業(yè)爐總能耗的90％以上，可見(jiàn)加熱爐在我國(guó)制造領(lǐng)域中占據(jù)著舉足輕重的地位。在機(jī)械行業(yè)中，目前先進(jìn)的爐型所占比倒不超過(guò)20％，絕大多數(shù)為20世紀(jì)60～80年代建設(shè)或改造的結(jié)構(gòu)形式，數(shù)以萬(wàn)計(jì)的鍛件、鑄件加熱爐在不同程度上存在加熱質(zhì)量差、熱效率低和機(jī)械化程度低的缺陷。雖然一些較大的臺(tái)車式護(hù)，環(huán)形爐和步進(jìn)爐，基本實(shí)現(xiàn)了流量、壓力，溫度的自動(dòng)檢測(cè)與過(guò)程控制，但據(jù)統(tǒng)計(jì)，其中有近 l/3的爐子，由于執(zhí)行元件和控制儀表性能不穩(wěn)定、維護(hù)不及時(shí)、操作人員培訓(xùn)不到位而不能堅(jiān)持使用。對(duì)于大量小型加熱爐而言，只配備溫度指示儀表外，一般為人工憑經(jīng)驗(yàn)操作。我國(guó)的工業(yè)爐能源利用率較低，其熱效率平均約為 25％ 其中鍛造加熱爐為5％～20％，熱處理爐為8％～ 25％，連續(xù)加熱爐的熱減率稍高一些，也只有30％～ 40％。而世界上發(fā)達(dá)國(guó)家燃料爐的熱效率平均為50％左右。我國(guó)工業(yè)爐節(jié)能還存在很大潛力。對(duì)工業(yè)爐加熱技術(shù)和裝備水平的評(píng)價(jià)，主要從滿足工藝要求 提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、合理利用能源、保護(hù)環(huán)境以及改善勞動(dòng)條件等幾個(gè)方面進(jìn)行。工業(yè)爐首先應(yīng)滿足工藝要求，提高工件加熱或熱處理的質(zhì)量，減少工件加熱過(guò)程中的氧化和稅碳損失，提高最終產(chǎn)品質(zhì)量。保證加熱工件的質(zhì)量是根本，只有保證工件質(zhì)量的前提下。其他指標(biāo)才有意義。其次．通過(guò)節(jié)約能源，降低產(chǎn)品能耗，實(shí)現(xiàn)降低產(chǎn)品成本的目標(biāo)。能耗的高低直接反映在產(chǎn)品的成本和價(jià)值上，直接影響到產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，甚至影響到企業(yè)的生存和發(fā)展。再次．提高爐子自動(dòng)化控制水平和機(jī)械化水平，改善勞動(dòng)環(huán)境，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。工業(yè)爐裝備水平的提高是工業(yè)化生產(chǎn)文明進(jìn)步的標(biāo)志。（1）改善燃料燃燒狀況燃料作為能源使用，具有如下的特殊性： 1)資源的有限性 燃料是有限的使用而不是用不完的，總會(huì)有一天使用殆盡。 2)使用的純消耗性 燃料的使用是典型的不可逆過(guò)程，只能一次性使用而不可重復(fù)使用。 3)使用的低效性 在使用過(guò)程中必然伴有部分能量損失，其損失程度依被使用的方式、過(guò)程情況和控制水平等不同而異。 4)對(duì)環(huán)境的影響性 在燃料使用過(guò)程中，必然伴有廢棄物的產(chǎn)生和擴(kuò)散，影響環(huán)境清潔。燃料燃燒是通過(guò)安裝在工業(yè)爐上的燃燒器完成，其性能的好壞，直接影響爐子燃料的消耗量。一個(gè)性能良好的燃燒器應(yīng)達(dá)到：保證提供工藝所需的供熱能力；保持較低的和穩(wěn)定不變的空氣過(guò)剩系數(shù)；燃燒效率高和燃燒完全；可適應(yīng)溫度較高的助燃空氣；火焰的形狀根據(jù)需要可調(diào)節(jié)；操作和維修方便。正確的使用高效燃燒器可以節(jié)能5％以上。目前，我國(guó)工業(yè)爐上普遍采用的是 20世紀(jì)70～80年代以前的高壓噴射燒嘴和低壓渦流式燒嘴。新型燃燒器的使用不超過(guò) 10％。近年來(lái)，我國(guó)成功地自行開(kāi)發(fā)研制了多種適合國(guó)情的優(yōu)質(zhì)燃燒裝置。例如，平焰燒嘴、高速調(diào)溫?zé)旌托顭崾綗斓?。平焰燒嘴的火焰呈圓盤型，加強(qiáng)了爐墻對(duì)工件的輻射傳熱作用，最適合在高溫鍛造加熱爐上使用，冷爐升溫速度可提高 40％，加熱速度的加快可以改善工件加熱質(zhì)量，減少金屬氧化脫碳燒損，同時(shí)達(dá)到節(jié)約能源的目的。平焰燒嘴的安裝是很重要的，如果安裝不好會(huì)造成燒嘴不好使用，如火焰形狀變形、燃燒不穩(wěn)定、點(diǎn)不著火等等，甚至無(wú)法生產(chǎn)。高速調(diào)溫?zé)斓母邷厝紵a(chǎn)物以高速 (lOOm／s)噴出，強(qiáng)化了爐內(nèi)氣體循環(huán)，改善了爐溫均勻性。它適用于各類中低溫?zé)崽幚頎t。蓄熱式燃燒是最近兩年從冶金行業(yè)的加熱爐移植到機(jī)械行業(yè)的燃燒技術(shù)，燃燒器由一支燃料噴槍 (配燃燒器噴頭)、兩個(gè)蓄熱室和一個(gè)四通換向閥組成蓄熱式燃燒單元，采用 “燃料不換向技術(shù)”和 “高溫低氧燃燒技術(shù)”組織燃料燃燒向爐膛供熱。蓄熱式燃燒器空氣預(yù)熱溫度最高可以達(dá)到 1000~左右，通過(guò)蓄熱室的煙氣排出溫度 200℃，爐子熱效率達(dá)到 30％以上。蓄熱式燃燒器在使用熱值較低的燃料時(shí)，由于煙氣量大干空氣量，仍有一部分煙氣不經(jīng)蓄熱室被直接排放，這些高溫?zé)煔庵械臒崃靠梢酝ㄟ^(guò)換熱器對(duì)煤氣進(jìn)行預(yù)熱，以更能有效地提高余熱利用率。（2）優(yōu)化爐襯結(jié)構(gòu) 工業(yè)爐爐襯材料分為磚砌爐襯、澆注料爐襯和纖維爐襯。目前國(guó)內(nèi)的加熱爐絕大多數(shù)采用傳統(tǒng)的耐火磚砌筑形式，爐襯的散熱和蓄熱占爐子總能耗的 20％～40％。筑爐材料的發(fā)展趨向是 “兩高一輕”，即高溫、高強(qiáng)、輕質(zhì)。合理選擇爐襯材料和優(yōu)化復(fù)合爐襯結(jié)構(gòu)，可以減少爐體散熱、蓄熱損失，取得很好的節(jié)能效果。 1) 澆注料爐襯的導(dǎo)熱系數(shù)比磚體爐襯小，爐體氣密性好，使用壽命長(zhǎng)，從而提高了爐子的作業(yè)率，因此可以全面改善爐子的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。近年來(lái)澆注料在品種、質(zhì)量上均有長(zhǎng)足進(jìn)步，在很大程度上滿足了爐子耐高溫、耐急冷急熱、耐沖腐等要求。使用澆注料爐襯比磚砌爐子可節(jié)能 2％～4％左右。 2) 耐火纖維是一種超輕質(zhì)耐火材料，它的基本性質(zhì)是相對(duì)密度小、導(dǎo)熱系數(shù)小、比熱容低。所以用這種材料筑爐，在節(jié)能、省材、提高爐子生產(chǎn)能力和改善爐子熱工性能等方面都具有明顯的效果。使用耐火纖維爐襯比磚砌爐子可節(jié)能 5％～8％。隨著耐高溫耐火纖維制品的研制成功，耐火纖維長(zhǎng)期在爐溫 1200～l300℃下使用已不再是難事，這促進(jìn)了耐火纖維的推廣使用。耐火纖維施工方法直接影響其使用效果和使用壽命，傳統(tǒng)的錨固法在使用中經(jīng)常發(fā)生一些問(wèn)題，如纖維脫落和纖維燒后縫隙加大等。一種新的施工方法是將散裝纖維棉經(jīng)高壓風(fēng)送出噴槍，結(jié)合劑與纖維棉外混，一起噴到工作表面。這種施工方法既保留了纖維的固有特性，又消除了爐襯的接縫，從而提高了節(jié)能效果，延長(zhǎng)了爐子壽命。 3) 紅外節(jié)能涂料有很好的節(jié)能效果。紅外節(jié)能涂料能使用于爐溫 3001800~的各種燃料爐。將其噴涂于爐襯內(nèi)表面，形成03～0．5mm的涂層，利用涂層的紅外輻射性能，達(dá)到增加熱效、減少能耗、延長(zhǎng)爐襯壽命的作用。 （3）采取余熱回收措施據(jù)近期對(duì)冶金、建材、輕工、機(jī)械四行業(yè)的調(diào)查，現(xiàn)有燃料爐總臺(tái)數(shù)近 6萬(wàn)臺(tái)，能耗為9694萬(wàn)t標(biāo)煤 ／a，可回收的余熱資源量為 1210萬(wàn)t標(biāo)煤／a，實(shí)際的余熱回收率只有24％，就是說(shuō)還有76％的余熱資源有待回收，因此燃料爐必須配制余熱回收裝置，而且預(yù)熱助燃風(fēng)溫度應(yīng)在350℃以上。降低煙氣排放溫度，利用煙氣的余熱來(lái)預(yù)熱爐料或預(yù)熱助燃空氣節(jié)約能源。一般來(lái)說(shuō)，助燃空氣預(yù)熱溫度每提高 100T，即可減少燃料消耗5％以上，提高燃燒溫度約50℃。助燃空氣預(yù)熱對(duì)爐子熱工產(chǎn)生極好的影響，甚至可以在一般的爐子上使用發(fā)熱值較低的煤氣。利用煙氣預(yù)熱爐料和燃料受諸多因素制約，對(duì)燃料爐而言最有效和應(yīng)用最廣的是預(yù)熱助燃空氣。下面介紹幾種常見(jiàn)的空氣預(yù)熱器。 1) 金屬換熱器，氣密性好，體積小，設(shè)備緊湊。對(duì)于普碳鋼及其表面滲鋁材質(zhì)，其預(yù)熱風(fēng)溫控制在 350℃以下，用不銹鋼材質(zhì)預(yù)熱風(fēng)溫可達(dá)450℃，耐熱鋼材質(zhì)預(yù)熱風(fēng)溫達(dá)500~C以上。主要結(jié)構(gòu)形式有加筋輻射式、噴流輻射式、噴流管式、板 (管)式，在實(shí)際應(yīng)用中如何選擇要依據(jù)爐子排煙方式?jīng)Q定。 2) 蓄熱式換熱器預(yù)熱風(fēng)溫可高達(dá) 8O0 以上，但換熱器體積龐大，限制了其推廣使用。這種換熱器的關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)高效、長(zhǎng)壽的蓄熱元件和處理好換向技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)外有發(fā)展蓄熱式換熱器技術(shù)的趨勢(shì)，尤其是蓄熱式換熱器與燒嘴一體化并配以自動(dòng)控制技術(shù)，近幾年在國(guó)內(nèi)有一些企業(yè)已經(jīng)在嘗試使用。（4）提高控制水平工業(yè)爐計(jì)算機(jī)過(guò)程控制是提高加熱質(zhì)量、減少環(huán)境污染、節(jié)約能源、提高生產(chǎn)管理的有效措施之