【文章內容簡介】 加熱元件，可改善爐體結合區(qū)溫度偏低的現(xiàn)象。也可采用輻射管加熱元件有利于爐溫均勻和節(jié)能。 燃料爐的節(jié)能燃料爐與電加熱爐比較，主要不同點是其熱源是依靠燃料燃燒和產生燃燒氣體。因此，其節(jié)能除具備電加熱爐節(jié)能的基本要點外，主要是燃料燃燒和爐內氣流合理組織等。 (1)油燃燒裝置（或稱噴嘴、燃燒器） 油的燃燒程度主要取決于油的霧化程度，一般認為霧化顆粒小于50μ的占85％以上最為理想，油的霧化效果決定于噴嘴結構和油的粘度。 油霧化的機理有：壓力霧化、氣動霧化和發(fā)泡霧化。依此制造了各種類型的噴嘴。壓力霧化的噴嘴是最常用的形式。壓力噴射霧化式的油壓比例調節(jié)噴嘴（F型噴嘴），以油壓為調風的動力，調節(jié)時自動地隨之調風，自動地實現(xiàn)油風比例的調節(jié)。本公司采用F型噴嘴替代R型噴嘴可顯著節(jié)能。 氣動霧化利用具有一定壓力的霧化劑與燃油之間的相互作用把油霧化。用這種機理制造的ZBF型轉杯式燃油器，利用高速度旋轉的轉杯的離心力，使燃油霧化。用它來代替壓縮空氣壓力霧化的高壓噴嘴，燃燒更為安全，可顯著節(jié)油。發(fā)泡霧化燃燒器適用于粘度較大的重油和渣油燃燒，其節(jié)油率可達6％以上。 (2)燃氣燃燒裝置（或稱噴嘴、燃燒器） 對于氣體燃料燃燒，當燃料與空氣混合比例合適時，著火后可瞬間燃盡。優(yōu)良的氣體燒嘴，能自動調節(jié)燃氣與空氣比比例，燃燒的火焰在爐內應能強化爐內熱交換。 平焰燒嘴根據(jù)氣流附壁效應產生盤形平展火焰，貼著爐壁流動的燃燒氣體能夠促進爐內氣體的再循環(huán)，強化對流換熱。爐壁形成高溫，強化輻射傳熱。該燒嘴多數(shù)安裝在爐頂，可保護爐膛壓力，減少從爐門處吸入冷空氣。生產應用表明，使用平焰燒嘴比使用普通火炬燒嘴要節(jié)能20%～30%。 高速燒嘴是煤氣與空氣在燒嘴內混合燃燒后，燃燒產物以高速噴出，極大地強化爐內對流換熱，促進氣流再循環(huán)，提高加熱速度，可顯著節(jié)能。 (3)煤燃燒裝置 一般通用燃燒形式是在爐柵上的塊煤燃燒。這種燃燒形式不但漏煤嚴重，而且由于煤釋放揮發(fā)分、冒黑煙和固定碳燃燒，致使燃燒不完全、不穩(wěn)定，污染環(huán)境。本公司使用的小型煤加熱爐一焦炭爐，主要用于合金鋼管夾、防磨罩、耳板等小型工件加熱，占地面積小，操作方便。對于大型燃煤燃燒裝置的改進主要采用往復式爐排和鏈式燃燒裝置，實現(xiàn)連續(xù)機械加煤和燃燒。 粉煤燃燒可改善煤與空氣的混合和燃燒，與塊煤相比有較好的節(jié)能效果和減少黑煙。 (4)空氣消耗系數(shù)與節(jié)能 在燃料燃燒中，空氣消耗系數(shù)的值對爐子的能耗有很大影響。當空氣不足，則燃料不能完全燃燒。如果空氣過剩，需額外加燃料以加熱過剩空氣，以免造成爐溫下降。減少過?？諝饬靠蓽p少多余的空氣帶走的熱損失，減少送風量和送風機、引風機的動力費，可抑制爐內多余氧氣與氮化合成NOx。因此，合適的空氣消耗系數(shù)對節(jié)能有很大的幫助。 加熱工藝設計節(jié)能 一個產品零部件應具有何種性能要求，實施何種工藝過程和加熱規(guī)范，采用何種鋼材，在何種設備中加熱，這些都是加熱工序設計的要求，它在很大程度上限定了加熱過程中的能耗。 常規(guī)加熱工藝規(guī)程節(jié)能選用的加熱設備應在滿足加熱工藝要求的基礎上，具有較高的生產率、熱效率和低能耗。通常當產品有足夠批量時，選用專用設備有最好的節(jié)能效果。滿載的加熱爐熱效率高于間隙式加熱爐。 合理的加熱工藝規(guī)程也能達到很好的節(jié)能效果.(1)加熱溫度 鋼材的加熱溫度是由其特性決定的，但常允許在一個溫度范圍內變動。適當降低加熱溫度有顯著的節(jié)能效果。例如：把加熱溫度降低30℃，對It鋼件在熱效率為40％的爐內加熱時，可節(jié)能14kW/h。 通常φ100014的封頭加熱溫度允許在1050177。50℃加熱，在一般情況下可選用1050℃的下偏差值加熱，即為1000℃，降低溫度500℃。 為了節(jié)能也有把加熱溫度提高的情況。提高加熱溫度，加快碳在鋼中的擴散速度，可顯著縮短加熱時間。當溫度從900～930℃提高到980～1010℃時，可使封頭加熱壓制時間縮短10%。由于縮短加熱時間帶來的節(jié)能遠大于因溫度升高的熱損失，實施升溫加熱常受到爐罐耐熱性和常規(guī)鋼材晶粒粗大的限制。 (2)加熱時間 加熱時間通常依經驗公式計算，在生產中又常留有余量，取大數(shù)，導致加熱時間過長，浪費熱能。據(jù)統(tǒng)計，在加熱生產中實施正確的加熱時間，在總體上可節(jié)能10%。因此合理計算升溫與保溫時間，可有效節(jié)能。 (3)加熱速度 加熱速度影響加熱時間和節(jié)能。除大型零件和高合金鋼外，絕大多數(shù)的鋼材允許快速加熱，快速加熱的基本途徑是強化爐內熱交換。具體措施有：實施熱裝爐。提高爐溫進行快速加熱，提高爐溫可顯著強化輻射加熱，在高溫下，即使很小的溫差也能產生很大的傳熱速度。例如1℃的溫差所引起的傳熱量在1200℃時約為540℃時的5倍。 在實際生產中，只要合理地設計爐型、爐襯、加熱元件（或裝置）等，同時通過綜合管理控制，建立節(jié)能的管理體制，最有效地利用設備，使能源和原材料得到最充分的利用，從而獲得性能優(yōu)良的產品。 目前加熱爐生產中所用的能源有電力和燃料。電力是無污染的能源。各類燃料燃燒對大氣均造成污染。加熱爐的控制方法，已從單純的燃料量控制向多種控制的方向發(fā)展，向節(jié)能和環(huán)保的方向發(fā)展。 隨著我國能源的變化，采用電加熱爐的比例會逐漸擴大，成為加熱爐的發(fā)展趨勢。 推鋼機的結構特點及應用在中厚板生產中，加熱爐擔負著鋼坯的加熱任務，而推鋼機是將鋼坯推進或推出加熱爐的附屬設備，常見的加熱爐有推鋼式加熱爐和步進式加熱爐。各種加熱爐的推鋼機結構形式不盡相同，雙機架齒式推鋼機是一種新型結構。本文結合濟鋼中厚板廠加熱爐用雙機架齒式推鋼機的結構，介紹其特點和使用情況。 推鋼機種類推鋼機的種類很多，常見的有齒輪齒條式、絲杠螺母式、曲柄連桿式、液壓式等，還有的推機把齒輪齒條傳動和液壓傳動相結合，形成了液壓齒條式，它們各有特點。齒輪齒條式推鋼機通過齒輪齒條的嚙合傳動把電動機的旋轉運動轉變?yōu)辇X條的直線運動，帶動推桿完成推鋼。其工作可靠，傳動效率高，推力和行程大，但設備自身較重。目前齒輪齒條推鋼機應用比較廣泛。絲杠螺母式和曲柄連桿式推鋼機結構工作效率低，行程和推力較小，一般用于小型加熱爐，新加熱爐一般很少采用。液壓式推鋼機由液壓缸直接推動推桿工作，結構簡單，推力大，自重輕，速度、行程易控制，但行程不宜太大，且液壓系統(tǒng)制做、維護較困難。 雙機架齒輪齒條式推鋼機結構及特點 齒輪齒條式推鋼機主要包括電動機、減速機、聯(lián)軸器、齒輪軸、齒條、推桿、機架、壓輪、托輪等。機架一般為多層箱體，箱體間用螺栓聯(lián) 的稱為下置式，齒輪軸位于箱體上層的稱為上置式。無論采用下置式還是上置式，都存在維修時更換零、部件困難的問題，尤其是更換下部零件時，需要把箱體層層拆分開。況且該結構不易觀察齒輪齒條的嚙合情況。 使用性能確保使用性能可靠，是加熱爐耐火一保溫內襯設計選材基本的要求，也是設計選材應遵循的基本原則。所說的使用性能應包括如下幾個方面: 熱性能耐火一保溫內襯在高溫下工作，應具備優(yōu)良的熱性能，是設計選材中應優(yōu)先考慮的問題。(1)耐熱性:耐火一保溫內襯應能承受爐子額定加熱溫度，在此溫度下不軟化、熔融。為此選用材料荷重軟化溫度應高于加熱爐工作溫度100 150℃為宜。(2)熱強性:耐火一保溫內襯在高溫條件下工作必須要有足夠的強度，才能適應高溫煙氣，工件的沖刷磨損和機械震動的沖擊，并有承受一定載荷的能力。衡量耐材熱強性的主要指標不是常溫強度，而是高溫(工作溫度)下抗折強度，對不同部位或部件的耐火內襯應有相應的高溫抗折強度要求?？上Р徽搰一蛐袠I(yè)標準，尚無這方面規(guī)定。應在實踐的基礎上制訂這方面的標準。實踐證明，為了改善耐火內襯的熱強性，提高其高溫抗折強度，宜選用超微粉結合的超低水泥硅酸鋁質耐火澆注料做加熱爐爐墻、爐頂耐火內襯。這是因這種材料中Ca0含量很低，玻璃相形成的數(shù)量受到嚴格控制。，促進了二次莫來石化的進行:（莫來石)從而實現(xiàn)澆注體的高溫陶瓷結合，這也是第三代高技術澆注料在加熱爐上應用后，爐襯壽命大幅度提高的主要原因。(3)熱穩(wěn)定性:耐火內襯在交變溫度條件下保持其體積(尺寸)、強度穩(wěn)定的性能，稱為熱穩(wěn)定性。表示耐火內襯熱穩(wěn)定性的主要指標是重燒線收縮和抗熱震次數(shù)。這些指標國家行業(yè)標準中均有明確規(guī)定。加熱爐的蓄熱體，燒咀磚、吊掛磚和水冷爐筋管包扎等所用耐火材料，其內部溫度梯度大或承受頻繁溫度變化。按斷裂力學理論，前者會產生各部位脹縮不均，后者會出現(xiàn)體積膨脹或收縮交替變化，都可能在制品內部產生熱應力，這種應力如果得不到及時吸收或釋放，必然引起制品內部裂紋源的擴展，當其擴展到臨界尺寸時，使制品整體或局部發(fā)生脆性斷裂，出現(xiàn)掉片或破壞，這是各類耐火制品，尤其是經整體燒結耐火磚襯損壞的重要原因之一。為了改善耐火內襯的熱穩(wěn)定性，設計選材時可從以下幾個方面著手:首先:選用新型高技術耐火澆注料替代經整體燒結的耐火磚。未經整體燒結的耐火澆注內襯，不僅重燒線變化小，而且易于吸收熱應力，阻止裂紋源的擴展。其次:在耐火內襯中引人ZrO2,，對澆注體實現(xiàn)強韌化處理。這是因為Zr02:在加熱爐工作溫度下會發(fā)生如下晶形轉變。這是一個快速切變的馬氏體相變，使ZrO2,%的體積脹縮效應，在晶粒邊界出現(xiàn)顯微裂紋，它可吸收耐火內襯熱脹冷縮時的應力，并阻止裂紋源的擴展，達到強韌化的目的。應當指出，用從AL203到 SiO2:系耐火澆注料及其預制品制作加熱爐耐火內襯，除控制CaO, Fe2O3, MgO,K20, Na20等雜質外，還應適當控制其A1203含量。實踐證明，過高的Al203,含量，不僅增高材料成本，而且還會惡化內襯的熱穩(wěn)定性。我們認為，加熱段，均熱段選用Al203，含量一60%，吊掛磚，爐筋管包扎選用A1203, +ZrO2:含量一50%，燒咀磚、蓄熱體選用A1203+ZrO2:含量60一70%左右即可。此外，在某些部位如爐筋管包扎的耐火內襯引人適量耐熱鋼纖維，可以使其熱震性提高2025%.(4)隔熱性:耐火保溫內襯必須具備足夠的隔熱性，以降低內襯外表面溫度，減少爐子的散熱損失，改善工作環(huán)境。隔熱性用熱阻R表示: 這里: R— 熱阻, 。S 耐火、保溫層的厚度,M。k 耐火、保溫層的導熱系數(shù)，W/MK而選擇合適的材質并設計適當?shù)暮穸龋硕ǜ鲗拥臒嶙杓敖槊鏈囟?，是加熱爐熱工設計計算不可缺少的環(huán)節(jié)之一。近來出現(xiàn)的利用高強度輕質澆注料(如輕質莫來石澆注料)和耐高溫纖維制品制作耐火內襯，使內襯材質實現(xiàn)輕質化，是一個很值得注意的新動向，應在實踐的基礎上認真總結，并進行必要的技術經濟評價。(5)傳熱性:強化爐內傳熱，尤其是爐襯與工件之間的輻射傳熱，對于提高加熱質量，節(jié)約能源有重要意義。在爐襯熱面預制或裝置具有工業(yè)標準黑體性質的“多功能強輻射元件”，組成“自帶黑體窯爐內襯”是十分有效的途徑。通過實驗研究和在工業(yè)爐上應用測試表明:“自帶黑體窯爐內襯”不僅能夠顯著提高并長期穩(wěn)定爐襯熱面的黑度，增大輻射熱面積，還能有效調控爐膛內的熱射線，%。 其它特殊性能要求加熱某些部位，如爐底，出鋼槽的工作條件較一般內襯有所不同。前者承受FeO的浸蝕，應選用鎂質或MgO一Al2O3,一SiC澆注料制作。后者不僅要承受FeO的浸蝕，還要承受鋼坯運動所造成的強烈機械磨損，一般選用鉻鋼玉制品或電熔莫來石大磚較為合適。 工藝性能耐火內襯，尤其是澆注的耐火內襯或預制品，設計選材時應十分注意它的工藝性能。良好的工藝性能是影響耐火內襯施工是否順行和使用壽命長短的重要因素之一。耐火澆注料的工藝性能，包括以下三個方面:施工工藝性主要指流動性和凝固性能，對確保施工是否順行，減輕勞動強度，確保澆注體質量有直接的影響。這兩種性能主要取決于微粉，添加劑的種類、用量及加水量，一般由耐火材料生產和施工企業(yè)合理控制。自流澆注料的開發(fā)應用對改善澆注料的施工作業(yè)性能，尤其適于那些薄壁和形狀復雜的部位和制品的澆注施工有重要意義。然而其澆注體理化的性能指標一般較普通振動成形微低，因而除特殊需要外，還是選用普通振動成形的澆注料為宜。結構工藝性設計耐火內襯，尤其是預制品的結構、形狀、尺寸時應充分考慮其適應澆注成形施工的要求，盡量避免銳角、直角相交，避免過渡壁厚相差太大，避免壁厚過薄，避免復雜的內腔結構，合理布置澆注位置，使工作面和裝配面朝下或向側，才能確保澆注成形順行和澆注體的使用質量及裝配質量。然而這方面的要求，往往被設計者所忽視，造成成形施工中出現(xiàn)難以克服的困難。烘烤燒結性能澆注體或預制件是要經過適當烘燒才能使用的。耐火內襯設計選材時應充分注意產品在烘燒過程中的物理化學變化，確保烘烤，燒結順行并達到希望的組織結構和性能。選用超微粉結合的超低水泥高鋁澆注料和鋁錯質澆注料，配合適量的添加劑、防爆劑，可以大幅度減小澆注用水量，使烘烤順行，并獲以二次莫來石結合相為主的組織結構，確保內襯有優(yōu)良的使用性能。 加熱爐內襯選材方案的評價加熱爐耐火一保溫內襯的設計選材，不僅要確保其使用性能可靠，工藝性能良好，還應確保技術經濟合理，這是選材的最終目標。所說技術經濟合理，是指選材方案在技術上是否先進、適用，在經濟上單位產品產量或一定運行周期內其建造、維修、運行成本是否低廉。一切技術之所以先進、適用，都必須保證加熱爐高產、優(yōu)質、長壽、低耗這一目標的實現(xiàn)。在此，引人價性比作為對不同選材方案技術經濟合理性進行綜合評價的指標。所謂價性比是指在一個爐役期內加熱爐耐火保溫內襯的建設、維修費用和維修停產損失與其壽命之比，可以表示為:這里: Ai— 價性比，萬元/年。Ci— 加熱爐內襯的總耗費，包括耐火保溫內襯采購施工費用和維修停工損失費用，萬元。Wi— 加熱爐一個爐役的壽命，年。顯然，A值小，表明選材方案