工业炉强辐射传热节能新技术
第5章-燃气工业炉
15
金属构架
作用——炉子的骨架
加固炉子砌体、承受炉顶压力，并把压力传给基础。 在其上面安装炉子的附属设备。 抵抗砌体的高温膨胀，使炉子不发生变形。
材料
竖钢架：槽钢，成对设置。 水平梁：角钢和槽钢。 连接杆：圆钢 炉底空冷层钢梁：工字钢、槽钢。
16
烟道、闸门和烟囱
排烟方式——与炉子结构形式、周围环境条件有关。
下排烟 特点： ①烟气被引入地下，车间卫生条件及操作环境较好， 不妨碍车间地上管线的布置并便于吊车的运行。 ②布置紧凑，经济合理， ③炉子结构较庞大时，需占较大地下深度，布置烟道 时可能受到车间设备基础及厂房柱基的限制； ④烟道系统不易严密，可能影响烟囱正常抽力， ⑤地下水位较高时，还需采取烟道防水措施。 适用场合：多台炉子共同组成一套排烟系统。
规定的颜色、紧急操作阀标志明显。
42
2、对使用和操作的要求
一般注意事项 燃烧装置的点火、运行、熄火、停止的通用操作程序 操作环境
3、对检查和维修的要求
检查：检查的通用准则、日常检查、定期检查 维修：检查后的维修、计划维修
43
5.3 燃气工业炉节能技术——余热利用
预热空气或燃气
10一预热器周围温度记录警报器
11一预热器；
12—炉压控制闸板；
13一烟囱；
14一助燃风机；
15—炉内压力指示调节器；
16—热风放散
空气
40
7、安全装置
作用
燃具由于故障、使用条件变化或误操作时——防止发 生事故。
强化传热技术及高效节能设备(华谊交流)
一、换热设备的强化传热技术
2
1 换热器的强化传热技术
近20年来，石油、化工等过程工业得到了迅猛发展。 各工业部门都在大力发展大容量、高性能设备，因此要求 提供尺寸小、重量轻、换热能力大的换热设备。 特别是始于20世纪60年代的世界能源危机，加速了当 代先进换热技术和节能技术的发展。强化传热已发展成为 第二代传热技术，并已成为现代热科学中一个十分引人注 目的、蓬勃发展的研究领域。 主要介绍工业化应用的、相对比较成熟的管壳式换热 器无功强化传热技术。
×100
表面多孔管结构图
18
表面多孔管
强化传热机制
性能曲线对比
19
3.1 强化传热管元件
9） T形翅片管 T型翅片管是由光管经过滚轧加工成型的一种高效换热 管。其结构特点是在管外表面形成一系列螺旋环状T型隧道 。管外介质受热时在隧道中形成一系列的气泡核，由于在 隧道腔内处于四周受热状态，气泡核迅速膨大充满内腔， 持续受热使气泡内压力快速增大，促使气泡从管表面细缝 中急速喷出。气泡喷出时带有较大的冲刷力量，并产生一 定的局部负压，使周围较低温度液体涌入T型隧道，形成持 续不断的沸腾。
8
3 管壳式换热器的强化传热技术
管壳式换热器的传热强化研究包括管程和壳程两侧的传 热强化研究。通过强化传热管元件与优化壳程结构实现。 3.1 强化传热管元件 改变传热面的形状和在传热面上或传热流路径内设置各 种形状的插入物。改变传热面的形状有多种，其中用于强化 管程传热的有：螺旋槽纹管、横纹管、螺纹管、缩放管、旋 流管和螺旋扁管等。 另外，也可采用扰流元件，在管内装入麻花铁，螺旋圈 或金属丝片等填加物，亦可增强湍动，且有破坏层流底层的 作用。
菱形翅片管结构图
15
3.1 强化传热管元件
轧钢厂加热炉的节能措施
参考文献 [1]唐志平，魏胜宏.工厂供配电[M].北京：电子工业出版 社，2002． [2]进网作业电工培训教材(上、下册)[M].北京：中国水 利水电出版社，2005．
基于以上思路 ，在井口加装油嘴提高油压 ，配合控套双管 齐下 ，摸索合理油井工作制度。控套目的在于提高泵吸入口压 力减少脱气 ，促进抽油泵固定凡尔打开 ，增大举升动力。加装 油嘴提高油压 ，稳定了油管内液体流态 ，促进抽油泵游动凡尔 向下关闭 ，减少漏失提高泵效。
经现场摸索 ，NP2-3 井口安装 5mm 油嘴 ，在油压 1.5MPa、 套压 4.5MPa 时 ，生产正常 ，示功图恢复正常（如图 2 所示）。 产量恢复至 12t，泵效由 15% 提高至 31%，取得较好效果。
3 结论 1）高气液比抽油井 ，应先考虑采油工艺防气 ，采用柔性 金属泵、气锚、加深泵挂深度等措施 ，减少脱气提高泵效 ；2） 采油管理防气 ，应采用缩减防冲距、控套及井口安装油嘴等措 施措施 ，摸索合理工作制度 ，提高泵效 ；3）“油嘴 + 控套”法 对气体影响严重油井 ，实际应用效果良好 ，具有较好推广价值。 参考文献 [1]李富有.现代采油技术实用手册[M].北京：石油工业出 版社，2005，7：197.
3）其他方面的问题。加热炉是比较大型的煅烧加热设备 ， 设备很多零件的损坏都会导致加热炉功能的降低 ，除了漏火漏 气、堵塞损坏之外 ，还存在很多耗能的问题。首先 ，换热器的 损坏。换热器导气管的封死会导致均热段煅烧风量的减少 ，换 热器的腐蚀老化也会造成煤气的泄露和自燃。其次 ，炉底的结 渣。加热炉负荷的提高和加热炉炉压控制不好的问题都会加重 加热炉吸冷风的现象 ，炉底结渣比较严重。再次 ，炉内水管的 结垢、阀门的故障和损坏、煤气压力和热值的波动都会将加热
宝钢降低氧气放散率的实践总结
收稿 日 ： １ — ２ ２ 期 ２ １ １—１ ０ 陈建清 （ ９５一 ） 工程师 ；０ ９ １ 上海市宝 山区 。 １６ ， ２０４
高 。产生 的废气主要有氮气、二 氧化碳 和水蒸 气 。其中气体燃料中含有的二氧化碳和助燃空气 中含有的氮气对拱顶 温度的提高不产生任何 作
山东冶金 ，２０ ，３ ６ ：１ ０ ９ １（ ） ５—１ ． ７
［ ］李治岷 ． ４ 工业加热炉 窑节 能的新途径——黑 体强化 辐射传热节能的新 机理 ［］ Ｊ ．热 处理 技术 与装 备 ，
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｒｄ ｃｎ ａｅ ｏ ｏ ｙ ｅ ｍｉｓｏ ｅ ｕ ｔ ，ｍｅ ｈ ｄ 。ｅ ｐ ｒ ｎ ｅ ｆＢ ｏ ｔｅ ｗｅｅｉ ｔ － ｓｒ ｃ ｈ ｅ ｕ ｉ ｇ ｒｔ ｆ ｘ ｇ ｎ ｅ ｓｉ ｎ ｒｓ ｌ ｓ ｔ ｏ ｓ ｘ ｅｉ ｃ ｓｏ ａ ｓｅ ｌ ｒ ｎ ｒ ｅ ｏ
施 ，降低 燃烧 产 物 的生成量 ，减少 不必要 的热 量
公 司在德 国 的一个 区域 氧 气 供应 管 网 ， 管道 长 度 约 １ｋ ， ５ｉ 管道穿越 了农 场 、 民区 、 业 区 。 ｎ 居 工
损失 。富氧烧炉使助燃空气带入的氮气量减少 ， 减少 了烟气量带走的热量 ，可提高热风炉的热效 率 。作 为热 风炉 烧 炉 的调 剂手 段 ，可 以避免 因转 炉煤气流量、压力波动导致的热风炉送风温度的 波 动 ，达 到为 高炉 提供稳 定 高风 温 的 目的。采用 热 风炉 富 氧助 燃烧 炉是 节约 转炉煤 气 ，为高 炉提 供 稳定 高 风温 的有 效 办法 。
国内钢铁厂制 氧机 电耗一般 占全 厂电耗 的 １％ 一 ０ ， ５ ２ ％ 目前 国 内较 多 钢铁 厂 的制 氧 电耗 还
工业炉窑节能
每小时蒸发量 ≤4t/h(锅炉炉体出 70～100 1.8～2.4
口处)
表6-3 工业炉过量空气系数表
燃料种类
燃烧方式
过量空气系数
煤 煤粉
机械化加煤 人工加煤
人工调节
1.2～1.4 1.3～1.5
1.15～1.25
重油 气体燃料
自动调节 人工调节
自动调节 人工调节 喷射式调节
1.1～1.2 1.15～1.25
4~5
5~8
3~4
2~3
链条炉
1.3~1.5
8~12
10~15 0.5~2.0 0.5~1.0
抛煤机
1.3~1.4
8~12
10~15
0.5~1.0
抛煤机链条 炉
1.3~1.4
8~12
10~15
0.5~1.0
往复炉排 1.3~1.5
7~10
9~12 0.5~2.0 0.5~1.0
煤粉炉 1.15~1.25
➢ 我国工业锅炉燃料以煤为主，加上煤种供应往往不符合设
计要求，并且多数管理水平不高，因此锅炉热效率较低， 平均仅为55～60％。这也说明，工业锅炉的节能潜力较大， 平均为30％左右。
➢ 我国现有各种工业炉14万台，平均热效率为
20～30％，年耗煤炭2亿多吨。
• 工业炉由于受产品生产工艺、生产组织、炉窑构
• 5. 按炉窑结构特征又可分为隧道窑、台车
窑、室式窑、网带炉、推板窑、推杆窑、 井式炉、环形炉、立窑、辊道窑、梭式窑、 钟罩炉、池炉、坩埚炉等。
• 6. 按窑炉内气体成份又可分为真空炉窑、
氢气炉窑、氮气炉窑、氢氮混合气体炉窑。
工业炉窑节能技术
1. 燃料燃烧的合理化 2. 传热的合理化 3. 减少散热、泄漏等损失 4. 充分利用余热 5. 工业锅炉节能技术 6. 工业炉节能技术
浅谈提高加热炉热效率的方法
浅谈提高加热炉热效率的方法改造加热炉的目的就是增加热负荷，提高热效率。
在实际操作过程中,为了提高管式炉的处理量，通过增强燃烧的办法，可提高热负荷10%左右。
但因受辐射管壁温度过高、火焰舔炉管和炉膛产生正压等条件限制，其处理能力难以管式加热炉是炼油厂和化工厂重要的供热设备。
因此，在改造之前，应收集分析和现场标定加热炉的性能指标，包括设计数据和操作时炉内各部位烟气温度和压力；燃烧空气温度、压力降及过剩空气系数；介质的进、出口温度和压力等。
经综合分析，可从以下6个方面对管式加热炉进行改造。
1.增加对流管表面积增加对流管表面积能增大对流段的热负荷。
对流段位于辐射室上部,增加对流室高度比增加辐射室高度容易。
在常减压装置、焦化装置中通常可采用这种改造方法。
对流段排烟温度与介质进口温度之差,国外要求低于30℃,国内多为100～150℃。
可从以下三个方面进行改造。
其一，增加对流管数量。
管式加热炉对流段上部一般留有高度不小于800mm的检修空间，小型加热炉高度不小于600mm，可在此空间加装对流管。
若空间不够，可加高对流段，以增加对流管的换热面积。
其二，用扩大表面管替代光管。
旧式加热炉对流段有的用光管，可以用翅片管或钉头管代替。
钉头管表面积是光管的2～3倍,翅片管表面积是光管的8～11倍。
代替后原来的管板不能再用，需重新制作管板。
如果燃烧器烧油，需增设吹灰器吹灰。
建议采用声波吹灰器,吹灰介质为压缩空气,吹灰效果好,可提高对流传热系数,降低排烟温度,同样可提高加热炉的热负荷。
其三，用翅片管替代钉头管。
旧式管式炉对流管若烧气体燃料，可用传热面积更大的翅片管代替钉头管,但要保证外部安装尺寸与钉头管的相同，以便仍使用原来的管板。
2.增加辐射管换热面积很多情况下，可通过增加辐射室的高度（即辐射管的高度）来增加圆筒形立式炉辐射管的换热面积。
对水平管箱式炉，在炉管上部或接近炉底的下部有可利用的空间用来增加炉管数量，从而增加辐射管的换热面积。
工业炉
热工理论在工业窑炉中的应用摘要：工业炉窑的发展与生产工艺密切相关。
为发展新型无机材料及其各类复合材料，目前在科研工作中也发展了一些规模较小的各种炉子。
全面掌握热工理论是控制，改进，设计，提高工业窑炉效率的的关键。
如降低制品热耗，提高传热速率，减少热损失，窑内气体运动合理，减少气体穿越物料的阻力损失，保证燃料在炉内的充分燃烧问题。
关键字：伯努利方程式热传导热对流热工理论工业炉窑正文传热学在窑炉设备中的应用：传热学是研究不同温度的物体，或同一物体的不同部分之间热量传递规律的学科，在冶金和硅酸盐工业中存在许多传热现象。
传热的基本方式有热传导、热对流和热辐射三种。
传热的基本方式有热传导、热对流和热辐射三种。
热传导是指在不涉及物质转移的情况下，热量从物体中温度较高的部位传递给相邻的温度较低的部位，或从高温物体传递给相接触的低温物体的过程，简称导热。
热对流是指不同温度的流体各部分由相对运动引起的热量交换。
工程上广泛遇到的对流换热，是指流体与其接触的固体壁面之间的换热过程，它是热传导和热对流综合作用的结果。
决定换热强度的主要因素是对流的运动情况。
热辐射是指物体因自身具有温度而辐射出能量的现象。
它是波长在0.1～100微米之间的电磁辐射，因此与其他传热方式不同，热量可以在没有中间介质的真空中直接传递。
太阳就是以辐射方式向地球传递巨大能量的。
每一物体都具有与其绝对温度的四次方成比例的热辐射能力，也能吸收周围环境对它的辐射热。
辐射和吸收所综合导致的热量转移称为热辐射传热学科在很多高技术领域里同样发挥着重要的和无法替代的作用。
(1)人类征服天空和宇宙空间的不懈努力以及所取得的巨大成果，是当今世界上各领域高技术、新材料研究最集中的体现。
其中传热学所起的作用功不可没。
据美国航空和宇宙航行局(NASA)所作的技术分析，美国航天飞机的技术关键只有一个半，这半个是大推力的液氢—液氧火箭发动机(其中自然与传热有密切的关系)，而那一个关键则是所谓“热防护系统”(TPS)，即指以航天飞机外表面的防热瓦为主的整个热防护结构。
电阻炉炉温自动控制系统
电阻炉以电为热源，通过电热元件将能转化为热能，在炉内对金属进行加热。电阻炉和火焰比，热效率高，可达50%-80%，热工制度容易控制，劳动条件好，炉体寿命长，炉温均匀，适用于要求较严的工件加热。电阻炉的功率是根据电阻炉的热平衡原则确定的，通过热平衡计算，可以比较精确的计算出电炉的功率。电炉所需的功率应包括炉子蓄热，工件加热需要热量、工件保温需要的热量、气氛裂解所需的热量，热损失等。其中炉子蓄热由电炉的规格、构造和主要尺寸、炉衬厚度，材料导热系数决定。电阻炉是热处理生产中应用最广的加热设备，通过不知在炉内的加热元件将电能转化为热能并记住辐射与对流的传热方式加热工件。
加热炉节能技术
加热炉节能技术国内轧钢加热炉吨钢燃耗高、效率低，造成了能源的极大浪费，在国家节能减排的政策下，要搞好加热炉节能工作，提高炉子热效率，以降低轧钢生产成本.综合媒体8月28日报道，能源的竞争是钢铁工业正在面临的挑战，降低能源消耗、建立环境友好的钢铁企业已经成为钢铁工业可持续发展的一个重要方面，也是钢铁工业利润增长的一个重要的基础工作。
中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议中也提出,“十一五"期间单位国内生产总值能源消耗要比“十五”期末降低20%左右,重点抓好冶金、建材、化工、电力等行业的节能降耗工作。
轧钢加热炉的能源消耗约占冶金行业能源消耗的10%左右，其中轧钢加热炉又占了75至80％.中国冶金行业的轧钢加热炉在产量、炉型结构、机械化、自动化水平及理论操作上与国外还存在一定的差距，炉子吨钢燃耗高、效率低,造成了能源的极大浪费因此提高加热炉效率、搞好加热炉节能工作，是降低轧钢生产成本, 实现钢铁企业可持续发展的有效方法之一。
合理的炉型结构炉型结构是加热炉节能与否的先天性条件，因此在加热炉新建时应该尽量考虑到加热炉节能的需要.炉型结构的新建或改造，要使燃料燃烧尽可能多的在炉膛内发生，减少出炉膛的烟气热损失；要尽可能多的江烟气余热回收到炉膛中来,提高炉子的燃料利用系数；尽量的减少炉膛各项固定热损失，提高炉子热效率。
（1)采用步进式炉型。
步进式加热炉的实践表明，它与传统推钢式加热炉相比有很多优点：由于钢坯之间留有间隙,因此钢坯四面受热，加热质量好、钢材加热温度均匀；加热速度快,钢坯在炉内停留时间短，有利于降低钢坯的氧化烧损，有利于易脱碳钢种对脱碳层深度的控制;操作灵活，可前进、后退或踏步,可改变装料间距,控制炉子产量；生产能力大，炉子不受钢坯厚度和形状控制,不会拱炉；便于连铸坯热装料的生产协调。
（2）适当增加炉体长度.炉体长度是由总加热能力决定的,但是为了降低燃耗.提高炉子热利用率，可以适当增加炉体长度。
如何提高加热炉的热效率
如何提高加热炉的热效率为提高加热炉的热效率，我们可以从以下几个方面进行改进和优化。
1.炉壁材料优化：使用高热导率和低热扩散系数的材料作为炉壁材料，以提高炉壁对热能的传导效率，减少热量的散失。
2.加热炉绝热层设计：在炉体的外部增加一层绝热材料，如耐高温陶瓷纤维等，来减少热量的传导和辐射散失。
3.燃烧系统的优化：合理设计燃烧系统，确保燃料的充分燃烧，减少烟气中有用热量的损失。
可以采用高效燃烧器、给燃料加预热器等技术手段，提高燃烧效率。
4.炉膛结构的改进：合理设计炉膛结构，减小冷热风的混合程度，减少烟气中的冷风量，提高燃烧效率。
可以采用逆火焰、进排风分离等技术手段。
5.热回收技术的应用：利用烟气中的高温热量进行热回收，可以用于预热进入炉体的冷空气或水，提高能源利用效率。
可以采用换热器、烟气余热锅炉等设备，将废热转化为可利用的热能。
6.炉体的隔热和密封：优化炉体的隔热设计，减少热量的辐射和传导散失。
同时，加强炉体的密封性能，避免热量的流失和外界冷空气的进入。
7.控制系统的改进：改进加热炉的控制系统，实时监测和调节燃料的供给、炉内温度和烟气成分等参数，以提高炉内温度的稳定性和热能的利用效率。
8.定期维护和清洁：定期对加热炉进行维护和清洁，保持炉体内部的清洁和燃烧系统的正常运行，避免因积灰、结垢等问题导致的热量散失。
9.优化操作过程：优化加热炉的操作过程，合理调整加热时间、温度和过程参数，以减少不必要的热能损失。
10.人员培训和技术改进：提高员工的技术水平和操作技能，加强员工对加热炉的运行原理和特点的理解，以优化操作方式，减少能源的浪费和热能的散失。
通过以上的改进措施，可以有效提高加热炉的热效率，降低能源消耗和生产成本，实现资源的节约和环境的保护。
同时，这些改进也将对加热炉的运行安全性和产品质量的稳定性产生积极的影响。
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台强辐射元件后, 它们的存在不仅从宏观上, 而 且在微观上大幅度地增加了炉膛的传热面积。
其增加的面积可以达到炉膛面积 F W 的 1 倍以 上, 相当于增大了炉围伸展度( F W/ F M ) , 增大 了 Q 值。所以这些元件对加快传热速度的作用 是显而易见的。
3
, 可见高温时, 即使很小
的温差也能产生很高的传热速度, 由于添装了
强辐射元件, 炉膛温度升高, 强化了辐射传热。
强辐射元件安装布置见图 1。
n
ad
图 1 强辐射元件安装布置图 1 强辐射元件 2 炉膛空间
3 强辐射传热节能效果及分析
我们对节能型的 RX3 型等系列箱式炉及 RT2 90 10 台车式电阻炉进行强辐射传热节能技术改 造, 取得了显著的节电效果, 测试结果见表 1。
2 2 提高炉膛黑度 传统的提高炉膛黑度的方法是采用高红外
发射率材料进行涂装, 以期获得较高的发射率, 迄今能达到的水平为 0. 88 ~ 0. 92, 但其老化现 象难以从根本上解决, 这种方法使强化炉内传
15
设备与应用
#工业加热∃ 1998 年第 2 期
热的效果受到影响。 我们设计的多孔l f材料的空腔锥台强辐射元
设备与应用
# 工业加热∃ 1998 年第 2 期
工业炉强辐射传热节能新技术*
李治岷 魏玉文 四川工业学院工业炉节能中心 ( 成都 611744)
摘要 阐述了在工业炉内设置强辐射元件, 取得 了强辐射传热节能的效果。该元 件将炉内漫 射状的热 射线 调控为指向工件的射线束, 以便将热量直接传 递给工件, 与 RX3 节能型的箱式热处理炉相比, 实施本技术后节 电率 可达 20% ~ 30% , 工业黑体的全射率达 0. 96。 关键词 工业炉 节能 强辐射
计算式如下[ 4] :
Q=
5. 67. 55 1+ 1- 1
G GC
TG 10 0
4
-
TC 100
4
FC
W
G
C
式中: T G、T C 分别为炉5 气和炉衬内表面温度,2
K ; G、GC 分别为炉气在温度 T G 和 T C 时的黑
1前言
目前, 热处理电阻炉节能的技术原理基本 上是通过热平衡计算和测试发现炉体蓄热和散 热损失高达 60% ~ 70% , 加热工件的有效热仅 25% ~ 30% , 以此为依据, 采用热容很小的耐火 纤维等隔热材料保温后, 减少散热和蓄热损失, 以降 低电耗[ 1] 。这种 节能方法只 是将热量 堵 在了炉膛内部, 并没有改变热射线呈! 漫反射∀ 的状态, 这正是加热工件有效热低的重要原因。
1 80
40
30. 5
39. 87
25. 5
33. 33
3
13. 33
28. 5
28. 79
四川都江机械厂 负载: 从加 料毕至 840 )
耗时( min) 耗电( kW( h)
84. 5 106. 8
55. 5 68
29 38. 8
34. 3 36. 3
RX3 75 9
负载: 840 ) 保温 1 h
* ! 九五∀ 国家级 科技成 果重 点推广 计划; 国家 专利, 专利 号: ZL94236755. 3; ! 八五∀ 国 家技 术创新 新技 术推 广优 秀项目奖; 国家经贸委列为全国重点新技术推广项目。 李治岷: 1936 年生, 四川工业学院工业炉节能中心, 教授。 ( 收稿: 1998 01 19 修回: 1998 03 04)
1+
M
OF
FM FW
1-1
W
( tW-
Байду номын сангаас
tM) F M
W
式中: M 为 金属 的 黑 度; FM 为 金 属 的面 积; W 为 炉墙的黑 度; F W 为 炉墙的 面积; OF 是
M = W = 1 时的辐射换热系数。
可以看出, 当 t W 一定时, 实际可以利用的 因素有炉墙面积 FW 和炉墙黑度 W。 2 1 增大炉膛传热面积
W/ ( m2 ( ) )
式中: t G - t M 为炉气与金属的温度差; T W 为炉
墙温度; T M 为被加热金属的温度。
T
4 W
-
TM4 =
(TM - TM) (
( T M3 +
T
2 W
T
M
+
T WT M2+
T
3 M
)
若 T W 与 T M 相差不多, 则可近似为 4( T W
- TM)(
T W + T M) 2
( 2) 炉衬不作改动, 空炉升温时 节电效果 显著
在炉衬不改动的情况下, 安装大量强辐射 元件, 虽然增加了炉体蓄热, 但升温时间反而缩 短, 这是因为: 增加炉围伸展度的同时, 提高了 炉膛的发射率。从基尔霍夫定律可知, 在热辐 射范围内, 一切物体的吸收率 A 与同温度下的 黑度 相等。由于炉膛表面黑度增高, 其吸收 能力相应提高, 炉膛温度较未安装强辐射元件 之前增高了。从四次方定律可知, 炉膛对被加 热工件的辐射传热量相应增加, 从而强化了炉 内的热交换, 虽然与此同时炉膛表面温度的升 高会使通过炉衬的散热损失有所增加, 但由于 炉膛对工件的辐射传热量与炉膛表面温度成四 次方的关系, 而通过炉壁单位面积所传递的热 量只与炉衬内外表面的温差成一次方的关系, 炉衬散热损失增加 的较少。在加 装众多元 件 后, 明显地增加了炉衬的负蓄热损失, 按理应当出 现空炉升温时间比原来延长、耗电量增加的现
理工件为 42CrM o 钢, 限速升温, 故节约率数据低。
16
设备与应用
# 工业加热∃ 1998 年第 2 期
从以上测试结果看, 强辐射传热节能有以 下特点:
( 1) 加热工件的升温时间大幅度缩短, 负 载升温阶段节电率大幅度提高
加热工件的升温时间是热处理的一个重要
环节, 也是能源消耗最大的工序。由于强辐射 元件提高了对工件的辐照度, 从而使工件升温 时间大幅度缩短, 负载升温节电率大幅度提高, 与节能型的 RX3 系列炉相比, 这个阶段节电率 高达 33. 33% ~ 36. 53% 。
耗电( kW( h) 34. 8
30
4. 8
13. 8
负载: 从装 料到出炉
耗电( kW( h) 141. 6
98
43. 6
30. 8
注: 1) 该炉改造完毕为 1993 年 10 月 4 日( 室温为 25 ) ) , 测试时间为 1993 年 12 月 27 日( 室温为 7 ) ) , 由于天冷散热快且处
象, 但实 际情况相反, 空炉升温时 间比原来 缩 短, 耗电减少。这是因为加装强辐射元件后, 有 效发射率提高, 加快了传热速度且保温性能增 强, 故炉膛温度升高得快所致。
( 3) 炉温稳定, 保温时耗电少 本技术中炉围伸展度的增加是在炉膛容积 没有扩展的情况下实现的, 由此出现的炉膛内 壁热容量的7增长归功于众多的强辐射元件。当
& 保温阶段减少耗电。在 R X3 75 9 箱式 炉上, 保温阶段的通电时间减少 1/ 2 以上。90 kW 台车式电阻炉一般通电 1 m in 能维持保温 4 min。有时 1 h 内, 后区( 30 kW) 总共通电只 有 8 min, 前区( 60 kW) 保持 930 ) 不耗电; 炉 温稳定无疑将有利于接触器、继电器使用寿命 的延长。
4 50
76. 5 76. 5 22. 5 99
改造后 192. 3
80 12 5 17. 5 110. 05 30. 13 14 0
27 0
46 51 19. 5 70. 5
节约数
43. 7 26 30 25 63. 35 7. 67 71. 2
节约率( % ) 18. 52 24. 52 19. 3 58. 8 36. 53 20. 3 33. 7
显然, 如果能够将炉膛内呈! 漫反射∀ 状分 布的热射线, 经过调控以射线束形式集中地射 向被加热的工件, 提高加热工件的有效热, 则炉 子热效率将显著提高, 能耗将大幅度下降。
2 强辐射传热节能新技术原理
中、高温电阻炉是辐射型炉子, 工件获得 的热量[ 2] :
Q = F( tW - tM ) FM =
∋ 炉膛较多的热容量有利于克服短期停 电带来的不利影响, 例如保温后期遇上停电, 基 本上不影响工件加热质量。
∗技术实施方便, 勿需对炉体作任何改 动, 施工周期短, 一般 4~ 6 d 即可完成, 马上投 产运行。
4 燃料炉强辐射传热的实践
该强辐射传热节能新技术也可应用于燃料
炉。
高温炉气与炉衬内表面辐射换热热流量的
耗电( kW( h) 耗时( min) 耗电( kW( h)
冷炉: 从室 温升至 850 ) 再装料到出炉
耗时( min)
负载: 从加 料毕至 850 )
负载: 850 ) 保温 26 min 负载: 从装 料到出炉
耗时( min) 耗电( kW( h) 耗电( kW( h) 耗电( kW( h)
改造前 2 36 1 06 1 55 42. 5 173. 4 37. 8 211. 2
Strong Radiation Conduction Energy Saving Technology in Industrial Furnaces
Li Zhimin Wei Yuwen Abstract Some fundamental aspects of energ y saving w ith strong radiation elements are presented. T he said ele ments concentr ate diffuse reflection heat into directional heat beams on the wor kpieces to be heated in furnace. Energy sav ing of 20% ~ 30% and a full emissivit y o f 0. 96 for industr ial black body will be achieved with the said technology , in comparison with the RX3 ser ies energ y sav ing ty pe fur naces. T he results of tests has show n that it has good economic effi ciency and promising prospects in application. Key words industrial furnace, ener gy saving , strong radiation