工业窑炉论文

工业炉窑节能

班级：热能

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一、工业炉窑历史、现状、分类

作为将物料或工件进行冶炼、焙烧、烧结、熔化、加热等工序的热工设备，工业炉窑中国早在商代就已经出现了较为完善的炼铜炉，其炉温可达1200℃。在春秋时期，伴随着提高炉温技术的发展，在当时出现了铸铁。

1794年，世界上出现了熔炼铸铁的直筒形冲天炉。之后，在1864年，在西门子（英）的蓄热式炉原理基础之上，马丁（法）建造了第一台用气体燃料加热的炼钢平炉。通过使空气和煤气在蓄热室所进行的高温预热，他使炉温达到了炼钢所要求的1600℃以上的温度。

到20世纪20年代，电能供应逐渐充足，开始使用各种电阻炉、电弧炉和有芯感应炉在工业上达到了广泛的应用。与此同时机械化和自动化炉型的出现，在一定程度上提高了炉子生产率并改善了劳动条件。二十世纪50年代，无芯感应炉得到迅速发展。后来又出现了电子束炉，利用电子束来冲击固态燃料，能强化表面加热和熔化高熔点的材料。

目前，我国约有13万台工业炉窑，其中主要分布在冶金、建材、机械和化工等四个部分，约占炉窑总数的85%以上。年总能耗量为全国总能耗量的25%，燃料炉与电炉比例相当。燃烧方式较为原始，劳动强度大，环境污染，重燃耗高，炉子热效率低，自动监测与控制手段差为我国工业炉窑现阶段主要问题。

工业炉的分类主要可根据、工艺特点、工作温度、热工操作特点、工作制度进行分类。在工业中常用炉窑主要有一下几大类：熔炼炉、熔化炉、加热炉、石化用炉、热处理炉、烧结炉、化工作炉、烧成炉、烧成窑、干燥炉（窑）、熔煅烧炉（窑）、电弧炉、感应炉（高温冶炼）、炼焦炉、焚烧炉、其他工业炉窑。

二、工业炉窑节能现状

工业炉的能耗受许多方面因素的影响，但在目前节能主要措施一般都离不开优化设计、改进设备、回收余热利用、加强检测控制和生产管理等几个方面。

1、热源改造，燃烧系统改造

在我国，部分工业炉窑所采用技术与世界先机技术相比，存在许多不足。同时加之

更换成本高等方面因素，在很大程度上增加了能源消耗。因此，科学技改就十分重要。

进行节能技术改造，全面地了解工业炉的热工过程，分析、诊断加热炉的“病情”，找出其“病因”便离不开科学的测试方法。目前所采用的热工测试方法中，热平衡测试是受到公认的测试方法。

通过对工业炉的热工测定，使加热炉的热效率进一步提高，单耗下降，并获得加热炉运行经济技术性能指标的各项参数，分析加热炉运行情况，及时调整加热炉工况，使其达到运行的最佳状态，从而找出节约能源的有效途径和方向。这便是热工测试的主要目标。

但是，热工测试方法在使用过程中存在一些问题，例如测试繁杂、模拟生产稳定工况易失实，这使测试在一定程度上与实际产生了不小的差距。因此，在测试技术方面在未来的发展中将会成为部分专家、学者等研究的方向。

2、窑炉结构改造

通过测试后，对炉窑便有了初步了解，也为技术改造提供了改进的依据。

在设计炉窑时，首先应尽量采用符合生产工艺要求的新型节能炉窑。在实践中通常考虑的通常有炉型、材料、密封、热传递（燃烧）过程、温度分布等。根据相关资料，主要有以下几种节能措施:

（1）采用圆形炉膛替代箱形炉膛，可强化炉膛对工件均匀传热的效果，减少炉壁散热量，使炉膛形成一个热交换系统，在加热元件，炉衬和工件3者之间进行热交换。通过采用合理的炉膛空间和在不增大炉膛空间容积的前提下，加大炉内壁面积，以增大热交换面积的方式提高炉膛热交换从而提高热效率。

（2）在炉膛内安设风扇，加强炉内对流传热。特别是小型加热炉，高速气流可破坏停滞在工件表面阻碍传热和界面反应炉气边界底层，起到缩短加热时间和加快提高工件温度的作用。

（3）炉体密封，包括炉膛内各引出构件，炉壳，炉门等处的密封。炉体密封不严，将会造成到处跑火、漏火，造成能源大量浪费、设备烧坏、环境恶劣等状况，因此炉体密封直接影响工件品质和能耗，同时密封也是炉内气氛控制的关键。而耐火纤维制品的出现，为解决炉体密封创造了条件，实现了软密封。

（4）采用耐火浇注料整体浇注的加热炉具有强度高、整体性、气密性好、寿命长

等优点。

（5）采用新型炉用材料，优化炉衬结构。炉衬在保证炉子的结构强度和耐热度的前提下，应尽量提高保温能力和减少储蓄热。单纯依靠增加炉衬厚度来降低炉外壁温度不仅会增加炉衬储蓄热和成本，而且相应地减少了炉底面积的有效利用率。选用耐火纤维、岩棉等作为保温层，用轻质砖作为炉体的内衬，减少炉体的蓄热损失，增强炉子的隔热保温，减少炉墙的散热损失。

（6）在炉围内壁涂高温高辐射涂料，强化炉内的辐射传热，有助于热能的充分利用，其节能效果为3％～5％，是近期较先进的节能方法。

（7）根据不同工况，采用不同烧嘴。例如，调焰烧嘴、平焰烧嘴、高速喷嘴、自身预热烧嘴、低氧化氮烧嘴以及近来研制成的蓄热式烧嘴，为适应煤气和柴油的使用提供了多种先进的燃烧器。正确地使用高效先进燃烧器一般可以节能5％以上。平焰烧嘴最适合在加热炉上使用，高速烧嘴适用于各类热处理炉和加热炉，自身预热烧嘴是一种把燃烧器、换热器、排烟装置组合为一体的燃烧装置，适用于加热熔化、热处理等各类工业炉。

（8）根据燃料种类，选择性能良好的节能型燃烧装置和与之相配套的风机、油泵、阀件以及热工检测与自动控制系统，保证良好的燃烧条件和控制调节功能也是行之有效的节能措施。

在燃烧技术方面，常规的节能燃烧技术有：高温空气燃烧技术，富氧燃烧技术，重油掺水乳化技术、高炉富氧喷粉煤技术、普通炉窑燃料入炉前的磁化处理技术等。其中应用广泛的有：高温空气燃烧技术和富氧燃烧技术。

高温空气燃烧技术是90年代发展起来的一项燃烧技术。高温空气燃烧技术通过蓄热式烟气回收，可使空气预热温度达烟气温度的95％，炉温均匀性≤±5℃，其燃烧热效率可高达80％。该技术具有高效节能、环保、低污染、燃烧稳定性好、燃烧区域大、燃料适应性广、便于燃烧控制、设备投资降低、炉子寿命延长、操作方便等诸多优点。但高温空气燃烧还存在诸如各热工参数间和设计结构间的定量关系，控制系统和调节系统的最优化，燃气质量和蓄热体之间的关系，蓄热体的寿命和蓄热式加热炉的寿命的提高等一些问题，有待进一步去探索。

采用氧气浓度高于21％的气体参与燃烧的技术，叫富氧燃烧技术。富氧燃烧的技术