【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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。 熱工因素對(duì)爐子生產(chǎn)率的影響 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 810, ???CC ? — 爐氣、爐壁對(duì)爐料的導(dǎo)來(lái)輻射系數(shù)， KJ/(㎡178。 h178。 K)； 21 TT — 爐壁和爐料表面的溫度 K； 2A — 爐料受熱面積，㎡； ? ? ? ?? ? ? ?hKJqAATTATTaATTCQ/)(10010022424122124241??????????? ??? 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 共 84 頁(yè) 第 8 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ a— 爐氣對(duì)爐料的對(duì)流給熱系數(shù)， KJ/(㎡178。 h178?！?)； ? ?21 TTaq ?? — 爐氣對(duì)爐料的對(duì)流傳熱熱流， KJ/(㎡178。 h)。 由上式可見影響爐子生產(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 ? ?42414 TTT ??? ； 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 2A ； 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（ 39。T1 ） 。 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，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 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 共 84 頁(yè) 第 9 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 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。 工藝因素對(duì)爐子生產(chǎn)率的影響 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。 提高爐子熱效率的途徑 減少爐膛廢氣帶走的熱量 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。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 共 84 頁(yè) 第 10 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 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。 煙氣 余 熱 的回收 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。 加熱爐的 現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 概述 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 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。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 共 84 頁(yè) 第 11 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 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。 工業(yè)爐的提高和改進(jìn)措施。 （ 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斓取? 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) 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 共 84 頁(yè) 第 12 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊