工业炉简介(王)

工业炉热工及构造基础概述及专题二○○八年五月

东北大学热能与环境工程研究所

工业炉热工基础概述工业炉专题讲座蓄热式燃烧技术脉冲燃烧技术工业炉构造概述

一、工业炉概念及分类★工业炉：Furnace．工件物料加热设备。热源：燃料热、电热。

☆冶金

·加热炉：推钢式、步进式、快速加热炉、环型炉、斜底炉·热处理炉：罩式炉（钢卷及板垛的退火）

马弗炉（钢丝处理，通过马弗砖）

辊底式炉和链式炉等

☆机械

·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·锻压：加热炉、热处理炉·热处理：退火、正火、淬火、回火热处理炉

☆建材

·隧道窑、烧成竖炉

☆玻璃

·坩埚窑、池窑、退火隧道窑

二、工业炉组成★炉衬部分★炉架部分★燃烧系统★余热回收系统★管道系统、供热供风系统★炉用机械★仪表电器系统★自动控制系统★计算机系统★固体燃料：煤﹑煤粉﹑焦碳三、燃料的选择★液体燃料：重油﹑渣油﹑柴油★气体燃料：发生炉煤气﹑焦炉煤气﹑天然气、高炉煤气、液化石油气、

炉前压力：高压Ｐ≥12kＰa低压Ｐ≤5KＰa

中小炉子易用高压烧嘴：

优点：自动成比例α＝1.03～1.05﹑操作简单缺点：火焰长度不易调节﹑当喷出速度＜火焰传播速度时，易回火

大型炉子易用低压烧嘴：

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＊空气系数低1.05～1.1＊适于自动控制混合煤气炉子结构参数：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、污四、火焰炉研究对象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关系：染物的排放等炉子结构参数炉子热工参数热工过程参数炉子生产指标:影响(1)(2)(3):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五、工业炉的几个主要概念和指标（二）产量：

（炉子生产率）

（三）炉子热效率及燃料节约：

η＝100Qg/Qg=100(1-Qs/Qg)%（一）炉温的概念（四）炉子热效率与生产率的关系（一）关于炉温☆炉温系数☆理论燃烧温度η＝0.7～0.8

连续炉：0.7~0.75室燃炉：0.75~0.8

炉温：炉内的综合温度（热电阻指示温度）★生产率：

P（加热炉、熔化炉）kg/h;t/h;★炉子单位生产率：

H单位时间、单位炉子面积产量kg/m2·h

H=P/F★单位热耗:B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×炉子生产率＝炉底热强度

KJ/Kg×kg/m2·h＝kJ/m2·h★炉底热强度：单位时间、单位炉底面积的装入量kJ/m2·h

★容积热强度：

单位时间、单位体积供热量kJ/m３·h（二）热工因素对生产率的影响（包括结构参数和操作参数）

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KJ/(m2•h•K4)或W/(m2•K4)

α——炉气对金属的对流传热系数KJ/(m2•h•℃)或W/(m2•℃)(1)炉气与炉料间的辐射温压a.燃料入炉时的燃烧温度T1ˊ，T1

ˊ越高，产量越高b.炉膛废气温度T1ˊ

，T1ˊ越高，产量越高，但排烟热损失增大c.炉内析热场，集中火焰，能够提高辐射温压综合结论：端头供热，快速燃烧，有利于提高△T4，提高产量，节约燃料（2）导来辐射系数:炉气黑度:金属黑度炉壁对金属的角系数（3）炉料受热面双面加热，步进炉，增加金属（4）对流传热量一般加热炉内对流传热量5%～10%，在650℃以下，对流传热有较大的比重。图C与和之间的关系（三）炉子热平衡与燃料的节约炉子热平衡表有效热：钢材加热到工艺要求温度所需热量Q=M(C2t2-C1t1)其中：Q：钢材加热所需热量；M：钢材重量（1t）；C2、C1：出入炉钢材平均比热(0.6866kJ/kg.℃、0.4857kJ/kg.℃)；t2、t1：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20℃加热到1200℃所需理论燃料量见下表：热效率：节约燃料的途径<一>炉子结构和操作节能1、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700~900℃的条件下，当n>1时，n值平均每增加0.1，炉子热耗增加3%~5%；当n<1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3、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管