【導(dǎo)讀】高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、低成本、低污染反映了軋鋼加熱爐的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，目前，國內(nèi)的連續(xù)式加熱爐正在經(jīng)歷從推鋼式到步進(jìn)式的轉(zhuǎn)變過程，雖。式爐有同等的效果，并且推鋼式加熱爐一次性投資少，維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用低。熱爐的結(jié)構(gòu)，附件的技術(shù)概況進(jìn)行分析，借此找到改進(jìn)的方案。上進(jìn)一步掌握了提高爐溫的技術(shù)，從而生產(chǎn)出了鑄鐵。他利用蓄熱室對(duì)空氣和煤氣進(jìn)行高溫預(yù)。熱，從而保證了煉鋼所需的1600℃以上的溫度。1900年前后，電能供應(yīng)逐漸充足，開始使用各種電阻爐、電弧爐和有芯感應(yīng)爐。子生產(chǎn)率和改善勞動(dòng)條件的各種機(jī)械化、自動(dòng)化爐型。為便于加熱大型工件，又出現(xiàn)了適于加熱鋼錠和大鋼坯的臺(tái)車式爐，為。大型臺(tái)車式爐火焰爐的燃料來源廣，價(jià)格低，便于因地制宜采取不同。子間斷生產(chǎn)，在每一加熱周期內(nèi)爐溫是變化的，如室式爐、臺(tái)車式爐、井式爐等；第二類是連續(xù)式爐，其特點(diǎn)是爐子連續(xù)生產(chǎn)，爐膛內(nèi)劃分溫度區(qū)段。因此，要求構(gòu)成爐墻、爐頂和爐底等所用的材料、結(jié)構(gòu)型式的

　　

【正文】 速加熱，或者延長均熱段長度來慢速加熱（連續(xù)式加熱爐），或者用降低熱負(fù)荷來慢速加熱（間 歇式加熱爐）。這些原則就是“高爐溫、高煙溫、高余熱回收和低爐子惰性”（三高一低理論）提出的根據(jù)，可以使工業(yè)加熱爐實(shí)現(xiàn)：高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗和少污染的要求。 “三高一低”理論 高爐溫： 就是提高爐子的溫度水平，這可以用增加供熱負(fù)荷來實(shí)現(xiàn)。如果不能奏效時(shí)，可以從提高燃料的發(fā)熱值，提高助燃劑的含氧量和提高助燃劑和燃料的預(yù)熱溫度著手，從而提高燃燒溫度和爐溫，增加傳給被加熱物的熱量，由此可以提高爐子的 產(chǎn)量，并為高溫慢加熱創(chuàng)造條件。 高煙溫： 就是提高煙氣的出爐溫度，這也可以用增加供熱負(fù)荷來實(shí)現(xiàn)。特別是對(duì)連續(xù) 式加熱爐，可以在預(yù)熱段內(nèi)多布置供熱點(diǎn)來加強(qiáng)供熱，甚至在預(yù)熱段內(nèi)都供熱，取消整個(gè)預(yù)熱段，實(shí)施低溫快加熱的原則。由此提高整個(gè)爐子的溫度水平，保證提高爐子的產(chǎn)量。 高余熱回收： 就是充分利用煙氣的余熱來預(yù)熱助燃用空氣和煤氣時(shí)，提高燃燒用空氣和煤氣的預(yù)熱溫度，進(jìn)一步降低煙氣的排放溫度，將煙氣余熱的熱量返回至爐內(nèi)，從而提高余熱回收率，又提高爐子的熱效率，節(jié)約燃料消耗。 低爐子惰性： 就是要降低爐襯的蓄熱量，使?fàn)t子升溫快降溫也快，保證爐子在高爐溫情況下的加熱質(zhì)量和適應(yīng)工況變化的能力，有助于生產(chǎn)過程的自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)控制， 保證提高加熱質(zhì)量。并且還可以降低爐襯的蓄熱和散熱熱損失，進(jìn)一步提高爐子的熱效率和降低燃料消耗，使?fàn)t子具有更高的科技水平。 “三高一低”理論的技術(shù)基礎(chǔ) 隨著工業(yè)水平的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新技術(shù)和新產(chǎn)品，為實(shí)現(xiàn)“三高一低”理論創(chuàng)造了有利條件。這些新技術(shù)和新產(chǎn)品有： (1)蓄熱室式高回收熱交換設(shè)備 . 最近 幾 年來，國內(nèi)外研究制造了一種新型的蓄熱式熱交換裝置，這一改過去蓄熱室的結(jié)構(gòu)龐大，換向時(shí)間長，排煙溫度高，熱回收率低和預(yù)熱溫度低而波動(dòng)大等 共 頁 第 21 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 缺點(diǎn)。創(chuàng)新成為結(jié)構(gòu)緊湊（單位體積的傳熱面積可達(dá)數(shù)百甚至上千） ，換向時(shí)間短（由 1小時(shí) 縮短為幾分鐘甚至幾十秒鐘），排煙溫度低（由 500至 600度降低到150到 180度），預(yù)熱溫度高（由煙氣出爐溫度的 50%不到 提高到 80%以上 ） ,使用壽命長 (8年不漏氣和不燒毀）和熱回收率高（一般大于 90%）的熱交換裝置。其關(guān)鍵在于新型蓄熱式熱交換裝置大大縮小了蓄熱體的尺寸，由厚度為幾十毫米的耐火材料磚體變成幾毫米的球體甚至為珠體或片體。 (2)自身預(yù)熱式燃燒裝置 . 自身預(yù)熱式燃燒裝置是近幾十年發(fā)展起來的一種新型燃燒器，它本身帶有一個(gè)熱交換裝置，回收煙氣的余熱來預(yù)熱助燃用空氣，是一 種節(jié)能效果明顯、使用和安裝均方便的一種燃燒裝置。把蓄熱式熱交換裝置移植到自身預(yù)熱式燃燒器上，使其得到一個(gè)飛躍的進(jìn)步。節(jié)能效果大為提高，燃燒性能大為改進(jìn)，不僅可用于高溫的鋼材加熱爐，同樣可用于低溫的鋼材熱處理爐，均能取得良好的效果。 (3)耐火纖維 近幾十年來，我國研究、制造和全面推廣使用一種新型的耐火材料 耐火纖維，應(yīng)用于 1000度 以下爐溫的硅酸鋁全耐火纖維爐襯的使用已相當(dāng)成功和廣泛，取得良好的效果。應(yīng)用于 1400度 左右高爐溫的多晶莫來石纖維、高鋁質(zhì)纖維和含鉻纖維，也已走出實(shí)驗(yàn)階段而進(jìn)入實(shí)用階段，可長期在 1400度 爐溫下使用，短期最高使用溫度還可達(dá) !1600度 耐火纖維由于空隙度高，因而其導(dǎo)熱系數(shù)、重度和比熱容均極低，這可大幅度地減小蓄熱損失和散熱損失（在 900度 爐溫時(shí)單層 150毫米 厚的散熱損失約2370 /kJ m h? ，蓄熱損失 210000 /kJ m h? ），它有顯著的節(jié)能效果。同時(shí)大大地降低爐子的熱惰性，可適應(yīng)工業(yè)爐自動(dòng)控制快速升溫和降溫的要求。根據(jù)工業(yè)爐的爐溫進(jìn)行分層鋪設(shè)較為合理，它是將耐溫最高的耐火纖維放在爐膛的內(nèi)側(cè)，將耐溫最低的放在外側(cè)，發(fā)揮各 自的優(yōu)點(diǎn)，既可耐爐內(nèi)的高溫，還可降低工業(yè)爐的造價(jià)。通常分成 2~3層即可，根據(jù)不同的爐溫，其總厚度為 150~250mm，然后用耐熱金屬或陶瓷錨固件固定。因?yàn)槟突鹄w維為不定形材料，施工和烘烤比較方便，得到了廣泛的采用。 (4)工業(yè)控制用高性能的計(jì)算機(jī) 目前國內(nèi)已有數(shù)以百計(jì)的工業(yè)加熱爐實(shí)現(xiàn)了計(jì)算控制，取得了高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗和少污染的效果。工業(yè)加熱爐進(jìn)行計(jì)算控制的第一步：是實(shí)現(xiàn)給定爐溫和給定空氣系數(shù)的燃燒控制，其核心是燃料流量的控制和空燃比例的控制，其手段是在給定爐溫的要求下，自動(dòng)控制燃料的流量的多少和燃料流量與空 氣流量的比例的大小，其方法有：燃料和空氣流量測(cè)量法、煙氣殘氧分析反饋法、自尋優(yōu)控制法和專家系統(tǒng)。進(jìn)一步提高是：用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化控制，優(yōu)化工業(yè)爐的溫?zé)嶂贫?，即找到最佳的爐溫制度和供熱制度。數(shù)學(xué)模型可以用理論方法確立，也可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或生產(chǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)學(xué)處理得到。工業(yè)加熱爐是工廠中的一個(gè)局部環(huán)節(jié)，其中涉及到各設(shè)備間的協(xié)調(diào)、調(diào)度和管理，這就需要更高層次的管理優(yōu)化控制，這是難度更高和因素更復(fù)雜的計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)模型，因而其水平更高，而實(shí)現(xiàn)起來也更困難。 ： （ 1） 爐子生產(chǎn)率： 120t/h； （ 2） 被加熱金屬： 1）鋼坯尺寸： 150 150 3000mm； 共 頁 第 22 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 2）鋼種： 20＃鋼； 3）金屬開始加熱（入爐）溫度： T 始=20℃ 4）金屬加熱終了（出爐）溫度： T 表終 =1250℃ 5)金屬加熱終了（出爐）斷面溫差： ? T 終? 50℃ （ 3） 燃料： 1）焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣的混合煤 氣， Q低 ＝ 10050KJ/標(biāo) m3 2）煤氣不預(yù)熱： T 混氣 ＝ 10℃ 3）出爐膛煙氣溫度： T廢膛 ＝ 800℃ 4）空氣預(yù)熱溫度： T空 ＝ 400℃ （ 4） 兩種煤氣成份（干成分）：參見下表 成分 CO CO2 CH4 C2 H6 C3 H8 H2 N2 O2 合計(jì) 焦?fàn)t煤氣 100 高爐煤氣 － － － 100 工計(jì)算 燃料燃燒計(jì)算 1）焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣干濕成分轉(zhuǎn)換 a）根據(jù)混合煤氣溫度 T 混氣 ＝ 10℃得 g干 ＝ (干氣體 )，帶入下式得： k＝ 100 ??＝ 0 10 0 ?? ＝ b）吧 k＝ 帶入式（ 1－ 3）計(jì)算得焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣濕成分，計(jì)算結(jié)果列于表 1 表 1 焦?fàn)t煤氣和高爐煤 氣濕成分（％） 成分 CO CO2 CH4 C2 H6 C3 H8 H2 N2 O2 H2 O 合計(jì) 焦?fàn)t煤氣 100 高爐煤氣 － － － 100 2）計(jì)算混合煤氣濕成分 a）計(jì)算焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣低發(fā)熱值 把 1中焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣的濕成分分別帶入燃料與燃燒式 1－ 8： 32 4 2 6 3 8 2Q = 4 .1 8 7 ( 3 0 4 6 CO + 2 5 8 0 H + 8 5 5 0 CH + 1 5 2 3 0 C H + 2 1 8 0 0 C H + 2 2 3 .4 5 H S ) K J/ m?低 標(biāo)式中： COs 、 HS2 、 CHs4 、 C2 H6 、 C3 H8 、 H2 Ss －每 100 標(biāo) m3濕氣體燃料中，各燃料可燃成分的體積含量（標(biāo) m3） 注：如濕氣體燃料中尚未含有上述公式中未包括的其他可燃成分，可參照文獻(xiàn)一表1－ 3中相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充 焦?fàn)t煤氣低發(fā)熱值 Q 低 ＝ (3046 ＋ 2580 ＋ 8550 共 頁 第 23 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ +15230? +21800? )=14190 KJ/標(biāo) m3 高爐煤氣低發(fā)熱值 Q低 ＝ ? (3046 ＋ 2580 ＋ 8550? )＝4123KJ/標(biāo) m3 b）計(jì)算配比系數(shù) 設(shè)焦?fàn)t煤氣在混合煤氣中的配比系數(shù)為 X39。 =1 0 0 5 0 4 1 2 3 0 .6 31 4 1 9 0 4 1 2 3? ?? c）帶入配比系數(shù) X39。 求得混合煤氣濕成分列于下表 2 表 2 混合煤氣濕成分 成分 CO CO2 CH4 C2 H6 C3 H8 H2 N2 O2 H2O 合計(jì) 混合煤氣 6 8 9 34.4 3 100 校核混合煤氣的的發(fā)熱值：將表 2中的混合煤氣成分帶入文獻(xiàn)一式（ 1－ 8）得： Q低 ＝ (3046 ＋ 2580 ＋ 8550 ＋ 15230 +21800＝ 10075KJ/標(biāo) m3 3）計(jì)算理論空氣需要量 L0 把表 2 中混合煤氣濕成分帶入文獻(xiàn)一式 115）得： L0 =4076 [ + +2 + +5 = 標(biāo)m3/標(biāo) m3 4）計(jì)算實(shí)際空氣需求量 Ln ，取空氣過量系數(shù) n＝ （有焰燃燒）帶入文獻(xiàn)一式（ 1－ 16）得： Ln =n L0 = = 標(biāo) m3/標(biāo) m3 L濕n =(1+ ) = 標(biāo) m3/標(biāo) m3 5）計(jì)算燃燒產(chǎn)物生成量及成分 把表 2 中混合煤氣濕成分帶入文獻(xiàn)一式（ 1－ 18）的燃燒產(chǎn)物生成量及成分列于下表 3 表 3 混合煤氣燃燒產(chǎn)物生成量（標(biāo) m3）及成分（ %） CO39。2 N39。2 O39。2 H2 O39。 合計(jì) 生成量（標(biāo) m3） 體積含量（ %） 100 6)計(jì)算混合煤氣燃燒產(chǎn)物重度 把表 3中燃燒產(chǎn)物體積百分含量帶入式 (121)得 : ? 煙 = 6432281844 39。239。239。`239。2 2? ???? SOONOHCO ＝ 4 4 1 0 . 9 3 1 8 1 7 . 1 7 2 8 7 0 . 4 6 3 2 1 . 4 42 2 . 4 1 0 0? ? ? ? ? ? ??＝ 7）計(jì)算燃料理論燃燒溫度 由 T空 ＝ 400℃ ,查文獻(xiàn)一中表 1－ 5 得 c空 = KJ/標(biāo) m3；設(shè) T產(chǎn) =1800～ 2100℃， 共 頁 第 24 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 查表 1－ 5 得 c產(chǎn)＝ ＋ ＝ KJ/標(biāo) m3 設(shè) Q分 =0,按文獻(xiàn)一式（ 1－ 22）得 ： T理 ＝ 1 0 0 5 0 2 .4 2 1 .3 0 2 4 0 03 .4 8 1 .8 7 5? ? ??＝ 1947? 1800℃ 因此，課滿足連續(xù)加熱爐加熱工藝要求。 爐膛熱交換計(jì)算 計(jì)算的目的是確定爐氣經(jīng)過爐壁 對(duì)金屬的導(dǎo)來輻射系數(shù) CgKM 1) 預(yù)確定爐膛主要尺寸 a）爐膛寬度根據(jù)文獻(xiàn)一中表 3－ 16，對(duì)大型加熱爐，取 H＝ 600kg/(m2 h)；取推鋼比 E=220 代入文獻(xiàn)一式 n＝ ESH p ??? 2l = 120202000 3 5 220? ? ?＝ 式中： n－爐內(nèi)料坯擺放排數(shù)； 綜合考慮廠房布置以及節(jié)能利用，取 n＝ 2帶入式（ 8－ 4）得爐膛內(nèi)寬（取 a＝