工业炉简介(王)

1、工业炉热工及构造基础概述及专题二八年五月 东北大学东北大学 热能与环境工程研究所热能与环境工程研究所 工业炉热工基础概述工业炉热工基础概述 工业炉专题讲座工业炉专题讲座 蓄热式燃烧技术蓄热式燃烧技术 脉冲燃烧技术脉冲燃烧技术 工业炉构造概述工业炉构造概述 一、工业炉概念及分类一、工业炉概念及分类工业炉：工业炉：Furnace工件物料加热设备。热源：燃料热、电热。工件物料加热设备。热源：燃料热、电热。冶金冶金 加热炉：推钢式、步进式、快速加热炉加热炉：推钢式、步进式、快速加热炉 、环型炉环型炉、斜底炉斜底炉热处理炉：罩式炉（钢卷及板垛的退火）热处理炉：罩式炉（钢卷及板垛的退火） 马弗炉（钢丝处理

2、，通过马弗砖）马弗炉（钢丝处理，通过马弗砖） 辊底式炉和链式炉等辊底式炉和链式炉等 机械机械 铸造、熔炼金属：平炉、冲天炉、坩埚炉、感应炉、电阻炉、铸造、熔炼金属：平炉、冲天炉、坩埚炉、感应炉、电阻炉、 电弧炉、真空炉电弧炉、真空炉锻压：加热炉、热处理炉锻压：加热炉、热处理炉热处理：退火、正火、淬火、回火热处理炉热处理：退火、正火、淬火、回火热处理炉 建材建材 隧道窑、烧成竖炉隧道窑、烧成竖炉 玻璃玻璃 坩埚窑、池窑、退火隧道窑坩埚窑、池窑、退火隧道窑 炉衬部分炉衬部分炉架部分炉架部分燃烧系统燃烧系统余热回收系统余热回收系统管道系统、供热供风系统管道系统、供热供风系统炉用机械炉用机械仪表电器系

3、统仪表电器系统自动控制系统自动控制系统计算机系统计算机系统固体燃料：煤固体燃料：煤煤粉煤粉焦碳焦碳液体燃料：重油液体燃料：重油渣油渣油柴油柴油气体燃料：发生炉煤气气体燃料：发生炉煤气焦炉煤气焦炉煤气天然气、高炉煤气、液化石油气、天然气、高炉煤气、液化石油气、 炉前压力：高压炉前压力：高压12ka低压低压5Ka 中小炉子易用高压烧嘴：中小炉子易用高压烧嘴： 优点：自动成比例优点：自动成比例1.031.05操作简单操作简单 缺点：火焰长度不易调节缺点：火焰长度不易调节当喷出速度火焰传播速度时，易回火当喷出速度火焰传播速度时，易回火 大型炉子易用低压烧嘴：大型炉子易用低压烧嘴： 优点：空气煤气强制混

4、合，燃烧所需空气量小优点：空气煤气强制混合，燃烧所需空气量小 火焰长度能调节，一般是调节二次风的角度火焰长度能调节，一般是调节二次风的角度 空气系数低空气系数低1.051.1 适于自动控制适于自动控制混合煤气混合煤气炉子结构参数：几何形状、尺寸、筑炉材料等炉子结构参数：几何形状、尺寸、筑炉材料等热工操作参数：炉内燃烧、气体流动、传热热工操作参数：炉内燃烧、气体流动、传热炉子生产指标：产品质量、单位生产率、单位热耗、炉子使用寿命、污炉子生产指标：产品质量、单位生产率、单位热耗、炉子使用寿命、污在满足生产工艺前提下，研究在满足生产工艺前提下，研究(1)、(2)、(3)三类变量以及它们之间的相互三类

5、变量以及它们之间的相互关系：关系：染物的排放等染物的排放等炉子结构参数炉子结构参数炉子热工参数炉子热工参数热工过程参数热工过程参数炉子生产指标炉子生产指标:影响影响 (1) (2) (3):要求要求炉子结构参数炉子热工参数热工过程参数炉子生产指标（二）产量：（二）产量： （炉子生产率）（炉子生产率） （三）炉子热效率及燃料节约：（三）炉子热效率及燃料节约： 100Qg/Qg=100(1-Qs/Qg)%（一）炉温的概念（一）炉温的概念（四）炉子热效率与生产率的关系（四）炉子热效率与生产率的关系（一）关于炉温（一）关于炉温产分燃燃空空低产分燃空低理cVQtcVtcLQcVQQQQtnnnn炉温系数

6、炉温系数理论燃烧温度理论燃烧温度理炉理炉理论燃烧温度实际炉温tttt0.70.8连续炉：连续炉：0.70.75室燃炉：室燃炉：0.750.8炉温：炉内的综合温度（热电阻指示温度）炉温：炉内的综合温度（热电阻指示温度）生产率：生产率： P（加热炉、熔化炉）（加热炉、熔化炉）kg/h; t/h;炉子单位生产率：炉子单位生产率： H 单位时间、单位炉子面积产量单位时间、单位炉子面积产量kg/m2h H=P/F单位热耗单位热耗: B 加热每千克工件所消耗的热量，能量利用指标加热每千克工件所消耗的热量，能量利用指标KJ/Kg单位热耗单位热耗炉子生产率炉底热强度炉子生产率炉底热强度 KJ/Kg kg/m2

7、h kJ/m2h炉底热强度：炉底热强度： 单位时间、单位炉底面积的装入量单位时间、单位炉底面积的装入量kJ/m2h 容积热强度：容积热强度： 单位时间、单位体积供热量单位时间、单位体积供热量 kJ/mh（二）热工因素对生产率的影响（二）热工因素对生产率的影响（包括结构参数和操作参数）（包括结构参数和操作参数） 单位时间传给物料的热量：单位时间传给物料的热量： C炉气、炉壁对金属的导来辐射系数炉气、炉壁对金属的导来辐射系数 KJ/(m2hK4)或或W/(m2K4) 炉气对金属的对流传热系数炉气对金属的对流传热系数 KJ/(m2h)或或W/(m2 )44122122441222100100TTQC

8、ATTATTAqA(1)(1)炉气与炉料间的辐射温压炉气与炉料间的辐射温压a.燃料入炉时的燃烧温度燃料入炉时的燃烧温度T1， T1 越高，产量越高越高，产量越高b.炉膛废气温度炉膛废气温度T1 ， T1 越高，产量越高，但排烟热损失增大越高，产量越高，但排烟热损失增大c.炉内析热场，集中火焰，能够提高辐射温压炉内析热场，集中火焰，能够提高辐射温压 综合结论：端头供热，快速燃烧，有利于提高综合结论：端头供热，快速燃烧，有利于提高T4，提高产量，提高产量， 节约燃料节约燃料（2）导来辐射系数）导来辐射系数12,Cf swFF1:炉气黑度炉气黑度:金属黑度金属黑度炉壁对金属的角系数炉壁对金属的角系数

9、2（3） 炉料受热面炉料受热面 双面加热，步进炉，增加金属双面加热，步进炉，增加金属（4）对流传热量）对流传热量 一般加热炉内对流传热量一般加热炉内对流传热量5%10%，在，在650以下，对流传热有较大的以下，对流传热有较大的比重。比重。图 C与 和 之间的关系1炉子热平衡表炉子热平衡表有效热：钢材加热到工艺要求温度所需热量有效热：钢材加热到工艺要求温度所需热量 Q=M(C2t2-C1t1)其中：其中：Q：钢材加热所需热量；：钢材加热所需热量； M：钢材重量（：钢材重量（1t）；）； C2、C1：出入炉钢材平均比热：出入炉钢材平均比热(0.6866kJ/kg.、0.4857kJ/kg.)； t

10、2、t1： 出入炉钢材温度（出入炉钢材温度（1200、20）。）。燃料种类燃料热值燃料需要量发生炉煤气1450kcal/Nm3（6070kJ/Nm3）134Nm3高炉煤气780kcal/Nm3（3265kJ/Nm3）249Nm3焦炉煤气4000kcal/Nm3（16744kJNm3）49Nm3天然气8000kcal/Nm3（33488kJ/Nm3）24Nm3混合煤气2000kcal/Nm3（8372kJ/Nm3）97Nm3油10000kcal/kg（4186kJ/kg）20kg标煤7000kcal/kg（29302kJ/kg）28kg吨钢由吨钢由20加热到加热到1200所需理论燃料量见下表：所

11、需理论燃料量见下表：100%100%DQQQBQ效效烧100%BQQQQBQ低空废膛失膛低热效率：热效率：炉子结构和操作节能炉子结构和操作节能1、减少炉膛废气带走的热损失、减少炉膛废气带走的热损失a.正确控制空气消耗系数结论：在加热炉炉膛废气温度为700900的条件下，当n1时，n值平均每增加0.1，炉子热耗增加3%5%；当n1时，n值平均每减少0.1，炉子热耗增大5%10%。当n值过小时，还会渗出大量的CO和微粒碳黑，污染环境。b.正确控制炉膛压力c.改善炉内传热条件2、充分回收烟气余热、充分回收烟气余热3、减少炉膛热损失、减少炉膛热损失a.炉底水冷管包扎b.炉体绝热炉膛热损失主要有：水冷件热损失、炉体散热和蓄热损失、炉门及孔隙的辐射和溢气热损失、运料机械和工具的热损失等。在保证要求的水冷管强度的条件下，应最大限度地减少水冷管面积和加强水冷