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加熱爐

百科說明
 加熱爐
       在冶金工業(yè)中,加熱爐是將物料工件(一般是金屬)加熱到軋制成鍛造溫度的設(shè)備(工業(yè)爐)。
加熱爐應(yīng)用遍及石油、化工、冶金、機(jī)械、熱處理、表面處理、建材、電子、材料、輕工、日化、制藥等諸多行業(yè)領(lǐng)域。

歷史沿革

加熱爐加熱爐
解放前夕,除鞍鋼外,中國只有十幾臺燒煤的爐子分布在幾個大城市,技術(shù)裝備落后,而沒有專門的熱工技術(shù)人員。解放后,全面向蘇聯(lián)學(xué)習(xí)和引進(jìn)先進(jìn)技術(shù),并根據(jù)中國的國情進(jìn)行實(shí)踐與創(chuàng)新。
1951年,上海鋼鐵局工程處開始為太原鋼鐵(集團(tuán))有限公司薄板廠設(shè)計了燒發(fā)生爐煤氣的薄板連續(xù)加熱爐,正常運(yùn)行。
1952年,太原鋼鐵(集團(tuán))有限公司自行設(shè)計的燒發(fā)生爐煤氣的630軋鋼加熱爐。
1957年,在前蘇聯(lián)的幫助下,鞍鋼建成中國第一座斜底式無縫鋼管加熱爐。50年代的加熱爐以燒煤為主,因此在人工燒煤方法上創(chuàng)造出一套經(jīng)驗(yàn),如薄煤層、勤加煤、少加煤等。在燒煤機(jī)械化方面也做了一些工作,如拋煤機(jī)、煤粉燃燒器、往復(fù)爐排、鏈?zhǔn)剿兔簷C(jī)等,比手工加煤前進(jìn)了一步,對于改善煤粉加熱的熱工管理起了一定作用。
60年代由于產(chǎn)油量增加,加熱爐的熱工重點(diǎn)開始轉(zhuǎn)向燃油設(shè)備以及爐型的研究。
70年代后期,加熱爐熱工圍繞著節(jié)能和提高爐子熱效率的方向發(fā)展,主要成果有:1、燃燒設(shè)備的改進(jìn);2、換熱器的研制取得較大進(jìn)展;3、耐火纖維爐襯;4、爐底水管絕熱包扎;5、設(shè)計能力與操作水平提高;6、制定了節(jié)能規(guī)范 [1]  。

結(jié)構(gòu)組成

按爐溫分布,爐膛沿長度方向分為預(yù)熱段、加熱段和均熱段。
進(jìn)料端爐溫較低為預(yù)熱段,其作用在于利用爐氣熱量,以提高爐子的熱效率。
加熱段為主要供熱段,爐氣溫度較高,以利于實(shí)現(xiàn)快速加熱。
均熱段位于出料端,爐氣溫度與金屬料溫度差別很小,保證出爐料坯的斷面溫度均勻 [2]  。

工作原理

用于加熱小斷面料坯的爐子只有預(yù)熱段和加熱段。
習(xí)慣上還按爐內(nèi)安裝燒嘴的供熱帶劃分爐段,依供熱帶的數(shù)目把爐子稱為一段式、二段式,以至五段式、六段式等。50~60年代,由于軋機(jī)能力加大,而推鋼式爐的長度受到推鋼長度的限制不能太長,所以開始在進(jìn)料端增加供熱帶,取消不供熱的預(yù)熱段,以提高單位爐底面積的生產(chǎn)率。用這種爐子加熱板坯,爐底的單位面積產(chǎn)量達(dá)900~1000公斤/(米2·時),熱耗約為(0.5~0.65)×106千卡/噸。70年代以來,由于節(jié)能需要,又由于新興的步進(jìn)式爐允許增加爐子長度,所以又增設(shè)不供熱的預(yù)熱段,最佳的爐底單位面積產(chǎn)量在600~650公斤/(米2·時),熱耗約為(0.3~0.5)×106千卡/噸。
連續(xù)加熱爐通常使用氣體燃料、重油或粉煤,有的燒塊煤。為了有效地利用廢氣熱量,在煙道內(nèi)安裝預(yù)熱空氣和煤氣的換熱器,或安裝余熱鍋爐。

分類標(biāo)準(zhǔn)

加熱爐包括有連續(xù)加熱爐和室式加熱爐等。金屬熱處理用的加熱爐另稱為熱處理爐。初軋前加熱鋼錠或使鋼錠內(nèi)部溫度均勻的爐子稱為均熱爐。廣義而言,加熱爐也包括均熱爐和熱處理爐。
在鍛造和軋制生產(chǎn)中,鋼坯一般在完全燃燒火焰的氧化氣氛中加熱。采用不完全燃燒的還原性火焰(即“自身保護(hù)氣氛”)來直接加熱金屬,可以達(dá)到無氧化或少氧化的目的。這種加熱方式稱為明火式或敞焰式無氧化加熱,成功地應(yīng)用于轉(zhuǎn)底式加熱爐和室式加熱爐。

連續(xù)加熱爐

連續(xù)加熱爐包括推鋼式加熱爐、步進(jìn)式爐、轉(zhuǎn)底式爐、分室式爐等連續(xù)加熱爐,但習(xí)慣上常指推鋼式爐。
連續(xù)加熱爐多數(shù)用于軋制前加熱金屬料坯,少數(shù)用于鍛造和熱處理。
主要特點(diǎn)是:料坯在爐內(nèi)依軋制的節(jié)奏連續(xù)運(yùn)動,爐氣在爐內(nèi)也連續(xù)流動;一般情況,在爐料的斷面尺寸、品種和產(chǎn)量不變的情況下,爐子各部分的溫度和爐中金屬料的溫度基本上不隨時間變化而僅沿爐子長度變化。
推鋼式連續(xù)加熱爐
靠推鋼機(jī)完成爐內(nèi)運(yùn)料任務(wù)的連續(xù)加熱爐。料坯在爐底或在用水冷管支撐的滑軌上滑動,在后一種情況下可對料坯實(shí)行上下兩面加熱。爐底水管通常用隔熱材料包覆,以減少熱損失。為減小水冷滑軌造成的料坯下部的“黑印”,支撐在由耐火材料砌筑的基墻上,這種爐子叫“無水冷爐”。
步進(jìn)式連續(xù)加熱爐
靠爐底或水冷金屬梁的上升、前進(jìn)、下降、后退的動作把料坯一步一步地移送前進(jìn)的連續(xù)加熱爐。爐子有固定爐底和步進(jìn)爐底,或者有固定梁和步進(jìn)梁。前者叫做步進(jìn)底式爐,后者叫做步進(jìn)梁式爐。軋鋼用加熱爐的步進(jìn)梁通常由水冷管組成。步進(jìn)梁式爐可對料坯實(shí)現(xiàn)上下雙面加熱。
70年代以來,由于軋機(jī)的大型化,步進(jìn)梁式爐得到了廣泛應(yīng)用。同推鋼式爐相比,它的優(yōu)點(diǎn)是:運(yùn)料靈活,必要時可將爐料全部排出爐外;料坯在爐底或梁上有間隔地擺開,可較快地均勻加熱;完全消除了推鋼式爐的拱鋼和粘鋼故障,因而使?fàn)t的長度不受這些因素的限制。中國1979年投產(chǎn)的步進(jìn)梁式爐長為32.5米,生產(chǎn)能力為每小時270噸。
轉(zhuǎn)底式加熱爐
爐身固定,爐底轉(zhuǎn)動,放置在爐底上的料坯隨爐底轉(zhuǎn)動由進(jìn)料口移送到出料口。根據(jù)爐底的形狀,轉(zhuǎn)底式加熱爐可分為環(huán)形爐和盤形爐兩種,冶金廠軋鋼車間多用環(huán)形爐。圖是一座生產(chǎn)能力為每小時75噸的轉(zhuǎn)底環(huán)形加熱爐剖面圖。這種爐子適于加熱不能用推鋼和步進(jìn)方式運(yùn)送的物料,如圓坯、車輪和輪箍坯、模鍛前的異形坯以及品種多和長短不一的料坯等。缺點(diǎn)是爐底面積利用率低,爐底單位面積產(chǎn)量通常約為350~400公斤/(米2·時)。
分室式快速加熱爐
由若干個擺在一條線上的加熱室所組成。加熱室和加熱室之間設(shè)間室,傳送料坯的輥?zhàn)釉O(shè)在間室內(nèi),料坯單根(或雙根)地通過各加熱室和間室而被加熱。每個加熱室與相鄰的間室構(gòu)成一個“爐節(jié)”,所以又稱節(jié)式爐。這種加熱爐能快速加熱,氧化和脫碳少,適用于加熱圓形料坯和鋼管。與行星軋機(jī)相配合,可用來加熱連鑄板坯;也可對某些鋼材進(jìn)行局部加熱。缺點(diǎn)是單位爐長的生產(chǎn)能力低,爐子熱效率較低。

室式加熱爐

用于金屬坯或錠鍛壓前的加熱。物料加熱時不移動;爐內(nèi)不分段,要求各處爐溫均勻,對于大鋼錠加熱采用周期性的溫度制度(即爐溫按時間分為預(yù)熱期、加熱期、均熱期等)。
室式加熱爐有兩種:固定爐底室式爐和車底式爐。
固定爐底室式爐
爐底面積一般1~10米2。裝出料多靠人工或簡單機(jī)械;加熱較大工件的室式爐,也有用專門裝出料機(jī)的。燃料為煤、重油或煤氣。有的爐在爐墻上開一縫隙,料坯由縫隙送入爐內(nèi)加熱,叫“縫式爐”,常用于小件加熱或長料坯的端頭或局部加熱。這類爐的爐底單位面積產(chǎn)量通常為300~400公斤/(米2·時),單位熱耗每噸鋼約為(1.0~1.5)×106千卡。
車底式爐
用于重量為十幾噸至幾百噸的大鋼錠在鍛壓前的加熱,爐型為室式或隧道式。加熱物件放置在臺車上,爐外進(jìn)行裝卸料,由車間吊車或其他牽引裝置把臺車拽入或拖出爐膛,大鋼錠加熱要求爐溫分布均勻,所以車底式爐常采用分散供熱和分散排煙(燒嘴和煙道口分散地布置在爐子側(cè)墻上)。
按通風(fēng)方式分類
分為自然通風(fēng)加熱爐:利用煙囪的抽力吸入燃燒空氣,并將煙氣排出的加熱爐。
強(qiáng)制通風(fēng)加熱爐:燃料氣燃燒所需要的空氣是用鼓風(fēng)機(jī)送入,而煙氣則通過引風(fēng)機(jī)(或煙囪抽力)排出的加熱爐。
按熱源劃分
有燃料加熱爐、電阻加熱爐、感應(yīng)加熱爐、微波加熱爐等。

節(jié)能措施

加熱爐、各種工業(yè)爐、鍋爐都是高耗能窯爐,資源耗費(fèi)量大。加熱爐對鋼錠進(jìn)行加熱時的溫度高,煙氣帶走了大量的高溫?zé)崃?,造成白白浪費(fèi),熱利用率較低。節(jié)能降耗的措施有:
1、在加熱爐內(nèi)壁涂刷RLHY-2黑體輻射節(jié)能涂料,增加加熱爐壁耐火材料輻射率,加快爐內(nèi)輻射換熱,用此產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)節(jié)能率10%~20%。
2、在加熱爐內(nèi)壁加裝高輻射率桶狀裝置,同樣起到提高爐壁耐火材料輻射率的作用,加快爐內(nèi)輻射換熱,產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)節(jié)能率3%~6%,此方法的缺點(diǎn)就是投資偏大,收回成本周期相對較長。
3、使用蜂窩陶瓷蓄熱體可以達(dá)到余熱回收的目的,但一次性投入大,切換機(jī)構(gòu)多,維修成本高;另外在切換過程中也帶走了相當(dāng)多被燒嘴吹出但未燃燒的燃?xì)?,造成能源?yán)重流失。而使用換熱器則可彌補(bǔ)蜂窩陶瓷這方面的不足,且投資少、無切換機(jī)構(gòu)、免維修。
如果使用金屬換熱器,由于材質(zhì)的限制,抗氧化能力差,不能在高溫下長期使用,余熱回收率低。如煙道溫度達(dá)到800度以上,金屬換熱器非常容易被高溫?fù)p壞,無法達(dá)到余熱回收的目的。
如普通情況下窯溫高于800度,而煙道溫度低于800度,這種情況看起來適合用金屬換熱器,但如果出現(xiàn)停電、燃?xì)饬科?、助燃風(fēng)量不足等情況,都會使煙道溫度快速高于800度,使金屬換熱器很快被燒壞。
陶瓷換熱器具有以下特點(diǎn):
a、耐高溫,耐腐蝕,換熱效果好,節(jié)能率高。但金屬換熱器放在陶瓷換熱器的部位就很快被燒壞了。
b、陶瓷換熱器使用方法直接、簡單、快捷、一次性投資少、投資成本低、換熱溫度穩(wěn)定、效率高、壽命長、不堵塞、不漏氣、更換方便,不存在煤氣在切換時浪費(fèi)跑掉。
c、使用壽命上,同等情況下陶瓷換熱器是金屬換熱器幾倍或幾十倍。
如果不使用換熱器,助燃風(fēng)溫度就是一般常溫(-10℃-40℃),但通過陶瓷換熱器加熱的助燃風(fēng)溫度可達(dá)300℃-800℃,不但可以達(dá)到節(jié)能的目的,而且提高了環(huán)境效益。
在加熱爐余熱回收利用,實(shí)現(xiàn)節(jié)能率1%~2%。

技術(shù)指標(biāo)

1、加熱爐熱負(fù)荷。即每臺加熱爐單位時間內(nèi)向管內(nèi)介質(zhì)傳遞熱量的能力,表示加熱爐的生產(chǎn)能力大小。
2、爐膛溫度。俗名火墻溫度,指的是煙氣離開輻射室進(jìn)入對流室時的溫度。這個溫度越高,則輻射爐管傳熱量越大,進(jìn)入對流室的熱量也越大,但若溫度過高,容易燒壞爐管及中間管架。
3、爐膛熱強(qiáng)度。即單位時間內(nèi)、單位體積爐膛內(nèi)燃料燃燒的總發(fā)熱量W/m2。爐膛尺寸一定后,多燒燃料必然提高爐膛熱強(qiáng)度,相應(yīng)地爐膛溫度也會提高,爐子內(nèi)爐管受熱量也就增多,般管式加熱爐的爐膛熱強(qiáng)度為8.14~11.63W/m3(7~10kcal/m3·h)。
4、爐管表面熱度。爐管單位表面積、單位時間內(nèi)所傳遞的熱量稱為爐管的表面熱強(qiáng)度。爐管表面熱強(qiáng)度越高,在一定熱負(fù)荷所需的爐管就越少,爐子可減少,投資降低,但提高有一個限度。
5、爐子熱效率。加熱爐負(fù)荷占燃料燃燒時放出總熱量的百分比數(shù)稱為爐子熱效率。熱效率越高,燃料越節(jié)省。它表示了爐子是否先進(jìn)。
6、管內(nèi)流速。流速越小,傳熱系數(shù)越小,介質(zhì)在爐內(nèi)的的停留時間越長,管內(nèi)介質(zhì)越易結(jié)焦,爐管越容易損壞,但流速過高又增大管內(nèi)壓力降,增加動力消耗,因此管內(nèi)流速要適宜。 [3] 

安全規(guī)


1、安全,所有加熱爐都必須具有如下部件和安全設(shè)施。出口溫度自動調(diào)節(jié)裝置;原料油自動控制裝置;爐膛、對流、爐管、輻射、煙道的溫度指示計;
2、爐出人口及過熱蒸汽壓力計;調(diào)節(jié)風(fēng)門及煙道擋板;緊急放空裝置;防爆門;爐膛及回彎頭箱滅火蒸汽線。
3、新爐投用必須按規(guī)定程序、升溫曲線進(jìn)行烘爐。
4、加熱爐點(diǎn)火前,應(yīng)關(guān)好人孔,煙道擋板開至1/3一1/2,建立燃料油系統(tǒng)循環(huán)和原料循環(huán),準(zhǔn)備好浸透柴油的點(diǎn)火棒。
5、點(diǎn)火前,應(yīng)先用蒸汽將爐膛內(nèi)殘留瓦斯趕凈,將已點(diǎn)燃的點(diǎn)火棒放在火嘴的上端,待人離開爐膛底部后,稍開蒸汽,再開油線。點(diǎn)燃油火后,調(diào)節(jié)油汽比至正常狀態(tài)。
6、引瓦斯時要注意脫凈存水及凝縮油,并在安全地點(diǎn)排空15分鐘以上,經(jīng)化驗(yàn)分析含氧量小于1%,方可投用點(diǎn)火。瓦斯進(jìn)爐前一定要經(jīng)過阻火器。
7、點(diǎn)火時司爐工不能面對火嘴及看火窗,以免回火傷人。如火焰熄滅,應(yīng)立即關(guān)閉燃料閥,爐膛內(nèi)需用蒸汽吹掃后,方能重新點(diǎn)火。
8、正常操作中應(yīng)經(jīng)常檢查爐子燃燒情況,隨時調(diào)節(jié),注意檢查爐管是否彎曲、鼓泡、脫皮、發(fā)紅和發(fā)暗等異常情況,注意檢查回彎頭、堵頭、出入口閥法蘭有無漏油現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)異常,立即向領(lǐng)導(dǎo)匯報,采取措施進(jìn)行處理。
9、遇有爐管燒穿破裂造成爐膛著火或有緊急情況需人進(jìn)入爐膛處理時,應(yīng)用蒸汽進(jìn)行滅火降溫處理,嚴(yán)禁用水噴入爐膛內(nèi)進(jìn)行滅火和降溫。
10、進(jìn)入爐內(nèi)檢修時,應(yīng)辦理進(jìn)入設(shè)備內(nèi)作業(yè)手續(xù)。防爆門不得用其它物件堵死,以免失去防爆作用。
11、點(diǎn)爐升溫或停爐降溫都要嚴(yán)格按規(guī)定的升降溫速度進(jìn)行。
12、緊急停爐時,禁止只用儀表風(fēng)關(guān)閉控制閥,一定要關(guān)閉爐前手閥。
13、如遇被加熱介質(zhì)中斷,應(yīng)立即滅火,爐膛通入蒸汽。
14、非工作人員禁止入內(nèi)。
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  • 最近更新: 2018-04-02
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