【文章內(nèi)容簡介】 子生產(chǎn)率，而熱工過程卻具有一些共同的基本特征。 熱工因素對爐子生產(chǎn)率的影響 熱工過程 包括爐內(nèi)燃燒、氣體流動和傳熱三過程。其中傳熱過程是基本的，而爐內(nèi)燃燒和氣體流動是通過傳熱過程來影響爐子生產(chǎn)率的 。 在工藝過程一定的情況下，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)率就取決于單位時間傳給爐料的熱量。所以，改善爐內(nèi)熱交換，增加對爐料（金屬）的傳熱，就能提高爐子的生產(chǎn)率。單位時間傳給爐料的熱量 Q 為： 式中 810, ??? CC ? — 爐氣、爐壁對爐料的導來輻射系數(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 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 共 84 頁 第 8 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ a— 爐氣對爐料的對流給熱系數(shù)， KJ/(㎡178。 h178?！?)； ? ?21 TTaq ?? — 爐氣對爐料的對流傳熱熱流， 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： 1） 爐氣和爐料間的輻射溫壓 ? ?42414 TTT ??? ； 2)爐氣、爐壁對爐料的導來輻射系數(shù)σ； 3)爐料受熱面積 2A ； 4） 爐氣對爐料的對流傳熱熱流 q。 下面從這方面著手來討論提高爐子生產(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） 燃料入爐時的燃燒溫度（ 39。T1 ） 。 根據(jù)經(jīng)驗公式愈高，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)熱交換愈強烈，爐子生產(chǎn)率愈高。 3） 爐 內(nèi)析熱場（爐氣溫度曲線的形狀）。為了提高平均輻射溫壓，爐子應該采用端頭集中供熱，并實現(xiàn)快速燃燒，但實 際生產(chǎn)條件下，往往受到一些條件的限制。 對推鋼式連續(xù)加熱爐，就受到下列加熱工藝等方面的嚴格限制： 1） 如果爐子出料端爐溫過高，則必將造成鋼坯出爐時具有較大的斷面溫差，產(chǎn)生“硬心”或“陰陽面”，達不到所要求的透燒程度，影響加熱質(zhì)量。 2)如果高溫端爐溫過高，就難于控制加熱鋼坯的表面溫度，特別是當軋機停軋、待軋時，容易使鋼溫過高，造成“燒化”現(xiàn)象和粘鋼事故，較嚴重時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，往往因為火焰長度難于調(diào)整，與多點傳熱，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性。因而對鋼種、規(guī)格、產(chǎn)量的變化和軋機停軋、待軋和事故的適應性小，同時也會導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，在實際設(shè)計和操作中必須把這三者連同其他一些因素團結(jié)起來，統(tǒng)一地加以考慮。由式（ 1）可見，在其 他條件一定的情況下，導來輻射系數(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)實現(xiàn)定向傳熱或分層燃燒等外，在爐子設(shè)計時，應盡量避免在爐內(nèi)有低溫氣層存在。特別應避免火焰下部低溫氣層的存 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 共 84 頁 第 9 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 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，國內(nèi)在軋鋼加熱爐爐型結(jié)構(gòu)改造中，采取了適當?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，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，一般采用雙面加熱采增大受熱面。對流傳熱量主要大于氣流速度及溫度，在爐型結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，對諸如爐膛高度，繞嘴布置以及排煙方式和位置等的設(shè)計應為能在爐內(nèi)形成氣流的高速沖擊和強烈循環(huán)創(chuàng)造良好條件。 工藝因素對爐子生產(chǎn)率的影響 爐子結(jié)構(gòu)、熱工操作和爐內(nèi)所進行的熱工過程，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 為工藝服務的，因此，工藝因素對爐子生產(chǎn)率及其它生產(chǎn)指標的影響不可忽視。 對軋鋼加熱爐來說，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；對某些合金鋼加熱還要考慮裝鋼溫度、加熱速度、保溫時間以及氧化、脫碳等 。這些加熱工藝參數(shù)的變化必將要求爐子溫熱制度與之相適應，進而影響爐子生產(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) 對加熱爐的正確的燃燒控制，應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 加熱爐是一個不嚴密的熱工設(shè)備。當爐子或某個局部為負壓時，就會從爐門或不嚴密處往爐內(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，高溫爐氣外溢，造成溢氣 熱損失。 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 共 84 頁 第 10 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 為了減少這種損失，在設(shè)計爐子時，對爐型結(jié)構(gòu)、燒嘴配置、 煙囪高度、煙道、煙閘以及爐壓檢測和調(diào)節(jié)裝置等的選擇，都應考慮到爐壓分布及其調(diào)節(jié)問題。使爐子在正常的生產(chǎn)條件下，零壓面保持在爐門坎水平面上，并使爐內(nèi)壓力分布均勻。 （ 3） 改善爐內(nèi)傳熱條件 當向爐內(nèi)供入的熱量一定時，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，即適當延長不供熱的預熱段，將煙氣余熱用于預熱入爐鋼坯； 2）采用高溫抽煙機將預熱器后的煙氣抽到 爐子的預熱段來噴吹預熱鋼坯； 3）利用余熱預熱助燃空氣； 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。采用預熱器或噴流預熱段都可能把排入大氣的煙溫降到 350176。C 以下。 總之，回收余熱時首先考慮空氣（煤氣）預熱器，因為它可以降低爐子的一次消耗，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 概述 我 國工業(yè)爐 是耗能大戶，約占全 國總能耗的 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 爐在我國制造領(lǐng)域中占據(jù)著舉足輕重的地位 。 在機械行業(yè)中，目前先進的爐型所占比倒不超過 20％，絕大多數(shù)為 20 世紀 60～80 年代建設(shè)或改造的結(jié)構(gòu)形式，數(shù)以萬計的鍛件、鑄件加熱爐在不同程度上存在加熱質(zhì)量差、熱效率低和機械化程度低的缺陷。雖然一些較大的臺車式護，環(huán)形爐和步進爐，基本實現(xiàn)了流量、壓力，溫度的自動檢測與過程控制，但據(jù)統(tǒng)計，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、維護不及時 、 操作人員培訓不到位而不能堅持使用。對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)驗操作。 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 共 84 頁 第 11 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 我國的工業(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)達國家燃料爐的熱效率平均為 50％左右。我國工業(yè)爐節(jié)能還存在很大潛力 。 對工業(yè)爐加熱技術(shù)和裝備水平的評價，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、保護環(huán)境以及改善勞動條件等幾個方面進行 。 工業(yè)爐首先應滿足工藝要求，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 。 其他指標才有意義。其次．通過節(jié)約能源，降低產(chǎn)品能耗，實現(xiàn)降低產(chǎn)品成本的目標 。能耗的高低直接反映在產(chǎn)品的成本和價值上， 直接影響到產(chǎn)品的競爭力，甚至影響到企業(yè)的生存和發(fā)展。再次．提高爐子自動化控制水平和機械化水平，改善勞動環(huán)境，降低工人勞動強度。工業(yè)爐裝備水平的提高是工業(yè)化生產(chǎn)文明進步的標志。 工業(yè)爐的提高和改進措施。 （ 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程，只能一次性使用而不可重復使用。 3)使用的低效 性 在使用過程中必 然伴有部分能量損失，其損失程度依被使用的方式、過程情況和控制水平等不同而異。 4)對環(huán)境的影響性 在燃料使用過程中，必然伴有廢棄物的產(chǎn)生和擴散，影響環(huán)境清潔。 燃料燃燒是通過安裝在工業(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。一個性能良好的燃燒器應達到：保證提供工藝所需的供熱能力；保持 較低的和穩(wěn)定不變的空氣過剩系數(shù)；燃燒效率高和燃燒完全；可適應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，我國工業(yè)爐上普遍采用的是 20 世紀 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 10％。近年來，我國成功地自行開發(fā)研制了多種適合國情的優(yōu)質(zhì)燃燒裝置。例如，平焰燒嘴、高速調(diào)溫燒嘴和蓄熱式燒嘴等。 平焰燒嘴的火焰呈圓盤型，加強了爐墻對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 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 共 84 頁 第 12 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊