工业窑炉
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此类窑炉包括竖炉和流化态炉，后者又可分为沸腾料层炉和悬 浮料层炉两种；炼铁高炉属层式工作制度中的竖炉。
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(四)、工业窑炉分类
6.按炉型特点分类
室式炉 双室式炉 贯通炉 推杆炉……台车式炉、转底炉、环形炉、步进炉、链式炉、振底 式炉、马弗炉、坩埚炉、井式炉、辊筒式炉、平炉、电弧炉、冲 天炉、热风炉和烘包器等。
2.热效率
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(三)、工业窑炉热利用技术指标
1.单位燃耗 (1)单位实物燃耗
生产单位产品所消耗的实际燃料量。
B b G
b——单位实物燃耗，kg/t； B——实物燃料消耗量，kg/h； G——窑炉生产率，t/h。
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Qnet , ar
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(一)、工业窑炉及其组成
2.工业窑炉的组成
工业窑炉主要由炉衬、炉架、供热装置（如燃烧 装置、电加热元件）、预热器、炉前管道、排烟系统、 炉用机械等部分组成。 (1) 炉衬 炉衬或称砌体，是用耐火材料、隔热材料和某些建筑 材料砌筑的炉膛、烟道等炉体部位。 作用:承受高温热负荷、抵抗化学侵蚀、减少热量损 失，并具有一定的结构强度，以保证炉内热交换过程 的正常进行。
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(一)、工业窑炉及其组成
2.工业窑炉的组成
(2) 炉架
炉体的钢结构部分， 由支柱、拉杆、炉墙 钢板、拱脚架、炉顶 框架及固定构件的各 种型钢组成， 作用:固定炉衬并承受 其部分重量。
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(一)、工业窑炉及其组成
2.工业窑炉的组成
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(一)、提高窑炉热效率
1.减少各项热损失
(2)减少炉体热损失
散热损失、蓄热损失、孔洞辐射损失和逸气损失。
炉体散热损失，即加强炉体保温：采用新型耐火材料、绝热
材料、保温材料。
炉体蓄热损失：采用轻质耐火材料代替传统致密耐火砖，以减轻炉
衬的重量。对间歇性作业的窑炉，应合理安排其工作周期，减少频繁开 炉和停炉的工作模式，减少炉体反复蓄热放热过程。
步进炉、室状炉、罩式炉、辊底炉、干燥炉和焙烧炉等。
熔炼炉：完成钢铁、特种金属的熔炼和提温
2.按使用能源种类
燃料炉(火焰炉)：以各种燃料燃烧释放的热量对物料进行热加工
燃煤窑炉、燃油窑炉和燃气窑炉等
电炉：将电能转化为热能，加热物料
电弧炉、电阻炉、感应炉、电子束炉和等离子炉等。
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(一)、工业窑炉及其组成
1.定义
在工业生产中，利用燃料燃烧产生的热量，或将 电能转化为热能，从而实现对工件或物料进行熔炼、 加热、烘干、烧结、裂解和蒸馏等各种加工工艺所用 的热工设备，称为工业窑炉。 虽然锅炉也是一种工业窑炉，但一般不将其包括 在工业窑炉范围内。
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(一)、提高窑炉热效率
措施： 1.减少各项热损失 排烟热损失 炉体热损失 其他热损失 2.余热回收利用
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(一)、提高窑炉热效率
1.减少各项热损失
(1)减少排烟热损失
烟气带走的热量占窑炉供热量的40%～60%以上
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(三)、工业窑炉热利用技术指标
(3)单位热耗
一个加热周期内处理单位重量产品所消耗的热量。
b
B Qnet ,ar G
(4)）可比单位燃耗
以不少于一个生产周期的合格加热工件折合质量计算 的单位产品燃料消耗，计算方法参照行业能耗分等标准。
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降低烟气出炉温度：采取各种措施改善炉膛辐射和对流换热状
况，以降低烟气出炉温度，从而保证炉膛内更多有效热量用于加热金属。 另外，烟气余热回收，减少排烟热损失。
减少烟气量：降低空气系数，如可采用富氧或纯氧燃烧技术。 合理控制炉内压力：炉内正压，炉气外逸，热量损失并污染环
境；炉内负压，冷空气吸入炉膛，炉温下降和烟气量增加。 因此，炉膛压力微正压状态，并减少炉门开孔，减少炉门开启次数和幅 度，严密炉体结构，可减少烟气带走的物理热。
一、工业窑炉基础知识
(一)、工业窑炉及其组成 (二)、工业窑炉基本参数 (三)、工业窑炉热利用技术指标 (四)、工业窑炉分类 (五)、工业窑炉现状与发展趋势
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(四)、工业窑炉分类
1.按工艺特点：
加热炉：加热物料，提高温度，改变其物理机械性能，而不改变 物料物态。
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热能工程学基础与节能技术
工业窑炉节能技术
河北科技大学 于新奇
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工业窑炉节能技术
一． 工业窑炉基础知识 二． 工业窑炉节能主要措施 三． 工业窑炉主要节能技术
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一、工业窑炉基础知识
(一)、工业窑炉及其组成 (二)、工业窑炉基本参数 (三)、工业窑炉人利用技术指标 (四)、工业窑炉分类 (五)、工业窑炉现状与发展趋势
开孔辐射热损失和逸气热损失：尽可能少打开炉门或炉盖，
平时则要关闭。
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(一)、提高窑炉热效率
1.减少各项热损失
(2)减少其他热损失
不完全燃烧热损失、水冷构件热损失、工艺热损失、灰渣热损失等。 不完全燃烧热损失：先进技术，降低空气系数，燃料的充分燃烧。 先进燃烧技术：对低品质燃料的改性、高效燃烧器及对燃烧过程进
(三)、工业窑炉热利用技术指标
(2)单位标准燃耗
生产单位重量产品所消耗的标准煤量。 为便于比较同类窑炉使用不同燃料时的单位燃料消 Q 耗，将实物燃料折算成标准煤进行计算。
net , ar
b
B Qnet ,ar G 29308
b’——单位标准燃耗，kgce/t； Qnet,ar——燃料收到基低位发热量，kJ/kg。
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(一)、工业窑炉及其组成
2.工业窑炉的组成
(6)排烟系统：由引风机、烟道和烟囱组成。 作用：将炉内烟气排出炉外。 (7)炉用机械：炉用机械是工业窑炉组成中的机械运行部 件。如输送式炉的输送带及传动机构。 炉用机械体现了工业窑炉的机械化程度，不仅要保 证工业窑炉装出料方便和运行可靠，还要为实现自动 化操作创造条件。
用于干燥、有色金属及其合金的加热，金属材料的回火处理等。
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(四)、工业窑炉分类
4.按热工操作特点
连续式炉：窑炉连续运行，沿炉长方向炉温连续变 化，正常工况下，炉内各点温度不随时间变化。 推钢式连续加热炉、步进炉、环形炉、链式炉等。
间歇式炉（周期炉）：其特点是窑炉间歇运行，炉内 不划分温度区段。 均热炉、台车炉、罩式炉、井式炉等。
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(四)、工业窑炉分类
3.按工作温度 高温炉(＞1000 ℃) ：炉内物料与周围介质热交换以 辐射传热为主。
钢铁冶金行业中的各种熔炼炉和加热炉
中温炉(650～1000 )：在炉内物料与周围介质的热交换 方式中，辐射和对流各占一定比例。
金属热处理过程的诸多窑炉
低温炉(650 ℃) ：炉内物料和周围介质的热交换以对 流换热为主。
(3)供热装置：燃烧装置或电热元件 作用：提供炉内所需热源。 (4)预热器 作用：回收工业窑炉所产生烟气的热量，并将此热量 返回工业窑炉内部或为其他设备所用，从而达到节约 燃料、提高炉温、加速升温的目的。 (5) 炉前管道：连接工业窑炉与相关车间的管道部分 作用：炉用燃料、燃烧所需空气及构成冷却用水的输 送和均量分配。
分类着眼点不同，同一窑炉可隶属于几种类型
连续加热炉既属加热炉，又属火焰炉、高温炉、连续式炉等。
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炉型 炉种 推钢式连续加热炉 步进式炉 环形加热炉 罩式炉、辊底式炉 井式炉、室式炉 车台式加热炉 均热炉 倒焰炉、轮窖 隧道窖 立窖、回转窖 馒头窖、龙窖 室式、立式、链带式干燥炉 滚筒式、沸腾式干燥炉 悬链式干燥炉 高 炉 冲天炉 平 炉 转 炉 电弧炉 感应电炉 反射炉 炼铜炉 坩埚炉 电阻炉 坩埚窖 池 窖 链式炉 用途 金属轧制 金属轧制 金属轧制 轧材热处理 热处理 热处理、大型锻件 金属轧制 烧砖、瓦、陶瓷 砖、瓦、陶瓷 水泥 陶瓷、砖、瓦 铸型、泥芯、油漆 沙子等散料 油漆 炼铁 加热铁水 炼钢 炼钢 钢、有色金属 钢、有色金属 有色金属 有色金属 有色金属 钢、有色金属 玻璃 玻璃 玻璃 热源 煤气、油 煤气、油 煤气、油 煤气、油、电 电、煤气、油 煤气、油 煤气、油 煤 油、煤、煤气 煤、油 木柴、炭、煤 煤、热风 煤气、煤 煤气、煤 焦 炭 焦炭、煤粉 煤气、油 化学热反应 电 电 煤气、油 电、油、煤气 焦炭 电 煤、油 油、煤 煤气、油、煤 24
(五)、工业窑炉现状与发展趋势
1.工业窑炉现状
耗能量大
年耗煤达3亿多t，约占我国工业用煤的40% 。
能效低
比国外先进水平平均低10%～30%，甚至50%。
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(五)、工业窑炉现状与发展趋势
2.工业窑炉存在的主要问题
燃料品位低：燃料多为煤或其加工物，加热质量差。 技术落后，热效率低：先进炉型比重不大 。 自动化水平低：高热工检测和控制方面落后。 污染严重：燃烧产生的大量烟尘、CO2、SO2、NOx等 污染物，对大气造成了严重污染。
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(三)、工业窑炉热利用技术指标
2.热效率
工件或物料吸收的有效热量与供入炉内的热量之比。
Qs 100% (1 ) 100% Qg Qg Qy
Qy——工件或物料吸收的有效热量; Qg——供入炉内热量； Qs——各项热损失量之和。
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工业窑炉节能技术
一． 工业窑炉基础知识 二． 工业窑炉节能主要措施 三． 工业窑炉主要节能技术
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二、工业窑炉节能主要措施
(一)、提高窑炉热效率 (二)、采用先进燃烧技术 (三)、选用新型节能材料 (四)、加强自动控制 (五)、重视操作管理与系统节能
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(二)、工业窑炉基本参数
2.生产能力
按单位时间计算的窑炉加热能力。 一般而言，窑炉升温速度越快，则生产能力越高。
3.生产率
单位时间内处理的物料重量或按单位时间、单位炉底 面积计算的窑炉的加热能力。 窑炉装载量越大，升温速度越快，生产率越高，则加 热工件的单位热量消耗越低。
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(四)、工业窑炉分类
5.按工作制度
辐射式工作制度窑炉：辐射传热起主要作用。
钢铁行业，绝大部分高温火焰炉都属于此类窑炉。
对流式工作制度窑炉：对流传热起主要作用。
此类窑炉特点为燃烧室和炉膛分开。
层式工作制度窑炉：当加热块状散料时，热气体在物 料间通过，散料加热表面大小是变化的，气体辐射层 很薄，在温度变化较大范围内难以严格区分辐射和对 流传热所占比例。
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一、工业窑炉基础知识
(一)、工业窑炉及其组成 (二)、工业窑炉基本参数 (三)、工业窑炉热利用技术指标 (四)、工业窑炉分类 (五)、工业窑炉现状与发展趋势
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(二)、工业窑炉基本参数
1.装载量
(1)装载量：每一加热周期内，一次可装入炉内的工件或 物料重量。 (2)填充率：对干燥炉，一次装入炉内的物料体积占炉内 容积的百分数。 窑炉装载量或填充率代表窑炉负荷量，也是计算 炉体结构及承载能力的因素之一
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一、工业窑炉基础知识
(一)、工业窑炉及其组成 (二)、工业窑炉基本参数 (三)、工业窑炉热利用技术指标 (四)、工业窑炉分类 (五)、工业窑炉现状与发展趋势
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(三)、工业窑炉热利用技术指标
1.单位燃耗
单位实物燃耗 单位标准燃耗 单位燃耗 可比单位燃耗
金属加热炉
加热炉 焙烧加热炉
干燥加热炉
提取金属
熔炼炉
精炼金属
下续工序需要
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一、工业窑炉基础知识
(一)、工业窑炉及其组成 (二)、工业窑炉基本参数 (三)、工业窑炉热利用技术指标 (四)、工业窑炉分类 (五)、工业窑炉现状与发展趋势
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(四)、工业窑炉分类
6.按炉型特点分类
室式炉 双室式炉 贯通炉 推杆炉……台车式炉、转底炉、环形炉、步进炉、链式炉、振底 式炉、马弗炉、坩埚炉、井式炉、辊筒式炉、平炉、电弧炉、冲 天炉、热风炉和烘包器等。
2.热效率
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(三)、工业窑炉热利用技术指标
1.单位燃耗 (1)单位实物燃耗
生产单位产品所消耗的实际燃料量。
B b G
b——单位实物燃耗，kg/t； B——实物燃料消耗量，kg/h； G——窑炉生产率，t/h。
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(一)、工业窑炉及其组成
2.工业窑炉的组成
工业窑炉主要由炉衬、炉架、供热装置（如燃烧 装置、电加热元件）、预热器、炉前管道、排烟系统、 炉用机械等部分组成。 (1) 炉衬 炉衬或称砌体，是用耐火材料、隔热材料和某些建筑 材料砌筑的炉膛、烟道等炉体部位。 作用:承受高温热负荷、抵抗化学侵蚀、减少热量损 失，并具有一定的结构强度，以保证炉内热交换过程 的正常进行。
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(一)、工业窑炉及其组成
2.工业窑炉的组成
(2) 炉架
炉体的钢结构部分， 由支柱、拉杆、炉墙 钢板、拱脚架、炉顶 框架及固定构件的各 种型钢组成， 作用:固定炉衬并承受 其部分重量。
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(一)、工业窑炉及其组成
2.工业窑炉的组成
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(一)、提高窑炉热效率
1.减少各项热损失
(2)减少炉体热损失
散热损失、蓄热损失、孔洞辐射损失和逸气损失。
炉体散热损失，即加强炉体保温：采用新型耐火材料、绝热
材料、保温材料。
炉体蓄热损失：采用轻质耐火材料代替传统致密耐火砖，以减轻炉
衬的重量。对间歇性作业的窑炉，应合理安排其工作周期，减少频繁开 炉和停炉的工作模式，减少炉体反复蓄热放热过程。
步进炉、室状炉、罩式炉、辊底炉、干燥炉和焙烧炉等。
熔炼炉：完成钢铁、特种金属的熔炼和提温
2.按使用能源种类
燃料炉(火焰炉)：以各种燃料燃烧释放的热量对物料进行热加工
燃煤窑炉、燃油窑炉和燃气窑炉等
电炉：将电能转化为热能，加热物料
电弧炉、电阻炉、感应炉、电子束炉和等离子炉等。
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(一)、工业窑炉及其组成
1.定义
在工业生产中，利用燃料燃烧产生的热量，或将 电能转化为热能，从而实现对工件或物料进行熔炼、 加热、烘干、烧结、裂解和蒸馏等各种加工工艺所用 的热工设备，称为工业窑炉。 虽然锅炉也是一种工业窑炉，但一般不将其包括 在工业窑炉范围内。
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(一)、提高窑炉热效率
措施： 1.减少各项热损失 排烟热损失 炉体热损失 其他热损失 2.余热回收利用
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(一)、提高窑炉热效率
1.减少各项热损失
(1)减少排烟热损失
烟气带走的热量占窑炉供热量的40%～60%以上
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(三)、工业窑炉热利用技术指标
(3)单位热耗
一个加热周期内处理单位重量产品所消耗的热量。
b
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(4)）可比单位燃耗
以不少于一个生产周期的合格加热工件折合质量计算 的单位产品燃料消耗，计算方法参照行业能耗分等标准。
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降低烟气出炉温度：采取各种措施改善炉膛辐射和对流换热状
况，以降低烟气出炉温度，从而保证炉膛内更多有效热量用于加热金属。 另外，烟气余热回收，减少排烟热损失。
减少烟气量：降低空气系数，如可采用富氧或纯氧燃烧技术。 合理控制炉内压力：炉内正压，炉气外逸，热量损失并污染环
境；炉内负压，冷空气吸入炉膛，炉温下降和烟气量增加。 因此，炉膛压力微正压状态，并减少炉门开孔，减少炉门开启次数和幅 度，严密炉体结构，可减少烟气带走的物理热。
一、工业窑炉基础知识
(一)、工业窑炉及其组成 (二)、工业窑炉基本参数 (三)、工业窑炉热利用技术指标 (四)、工业窑炉分类 (五)、工业窑炉现状与发展趋势
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(四)、工业窑炉分类
1.按工艺特点：
加热炉：加热物料，提高温度，改变其物理机械性能，而不改变 物料物态。
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热能工程学基础与节能技术
工业窑炉节能技术
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工业窑炉节能技术
一． 工业窑炉基础知识 二． 工业窑炉节能主要措施 三． 工业窑炉主要节能技术
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一、工业窑炉基础知识
(一)、工业窑炉及其组成 (二)、工业窑炉基本参数 (三)、工业窑炉人利用技术指标 (四)、工业窑炉分类 (五)、工业窑炉现状与发展趋势
开孔辐射热损失和逸气热损失：尽可能少打开炉门或炉盖，
平时则要关闭。
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(一)、提高窑炉热效率
1.减少各项热损失
(2)减少其他热损失
不完全燃烧热损失、水冷构件热损失、工艺热损失、灰渣热损失等。 不完全燃烧热损失：先进技术，降低空气系数，燃料的充分燃烧。 先进燃烧技术：对低品质燃料的改性、高效燃烧器及对燃烧过程进
(三)、工业窑炉热利用技术指标
(2)单位标准燃耗
生产单位重量产品所消耗的标准煤量。 为便于比较同类窑炉使用不同燃料时的单位燃料消 Q 耗，将实物燃料折算成标准煤进行计算。
net , ar
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b’——单位标准燃耗，kgce/t； Qnet,ar——燃料收到基低位发热量，kJ/kg。
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(一)、工业窑炉及其组成
2.工业窑炉的组成
(6)排烟系统：由引风机、烟道和烟囱组成。 作用：将炉内烟气排出炉外。 (7)炉用机械：炉用机械是工业窑炉组成中的机械运行部 件。如输送式炉的输送带及传动机构。 炉用机械体现了工业窑炉的机械化程度，不仅要保 证工业窑炉装出料方便和运行可靠，还要为实现自动 化操作创造条件。
用于干燥、有色金属及其合金的加热，金属材料的回火处理等。
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(四)、工业窑炉分类
4.按热工操作特点
连续式炉：窑炉连续运行，沿炉长方向炉温连续变 化，正常工况下，炉内各点温度不随时间变化。 推钢式连续加热炉、步进炉、环形炉、链式炉等。
间歇式炉（周期炉）：其特点是窑炉间歇运行，炉内 不划分温度区段。 均热炉、台车炉、罩式炉、井式炉等。
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(四)、工业窑炉分类
3.按工作温度 高温炉(＞1000 ℃) ：炉内物料与周围介质热交换以 辐射传热为主。
钢铁冶金行业中的各种熔炼炉和加热炉
中温炉(650～1000 )：在炉内物料与周围介质的热交换 方式中，辐射和对流各占一定比例。
金属热处理过程的诸多窑炉
低温炉(650 ℃) ：炉内物料和周围介质的热交换以对 流换热为主。
(3)供热装置：燃烧装置或电热元件 作用：提供炉内所需热源。 (4)预热器 作用：回收工业窑炉所产生烟气的热量，并将此热量 返回工业窑炉内部或为其他设备所用，从而达到节约 燃料、提高炉温、加速升温的目的。 (5) 炉前管道：连接工业窑炉与相关车间的管道部分 作用：炉用燃料、燃烧所需空气及构成冷却用水的输 送和均量分配。
分类着眼点不同，同一窑炉可隶属于几种类型
连续加热炉既属加热炉，又属火焰炉、高温炉、连续式炉等。
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炉型 炉种 推钢式连续加热炉 步进式炉 环形加热炉 罩式炉、辊底式炉 井式炉、室式炉 车台式加热炉 均热炉 倒焰炉、轮窖 隧道窖 立窖、回转窖 馒头窖、龙窖 室式、立式、链带式干燥炉 滚筒式、沸腾式干燥炉 悬链式干燥炉 高 炉 冲天炉 平 炉 转 炉 电弧炉 感应电炉 反射炉 炼铜炉 坩埚炉 电阻炉 坩埚窖 池 窖 链式炉 用途 金属轧制 金属轧制 金属轧制 轧材热处理 热处理 热处理、大型锻件 金属轧制 烧砖、瓦、陶瓷 砖、瓦、陶瓷 水泥 陶瓷、砖、瓦 铸型、泥芯、油漆 沙子等散料 油漆 炼铁 加热铁水 炼钢 炼钢 钢、有色金属 钢、有色金属 有色金属 有色金属 有色金属 钢、有色金属 玻璃 玻璃 玻璃 热源 煤气、油 煤气、油 煤气、油 煤气、油、电 电、煤气、油 煤气、油 煤气、油 煤 油、煤、煤气 煤、油 木柴、炭、煤 煤、热风 煤气、煤 煤气、煤 焦 炭 焦炭、煤粉 煤气、油 化学热反应 电 电 煤气、油 电、油、煤气 焦炭 电 煤、油 油、煤 煤气、油、煤 24
(五)、工业窑炉现状与发展趋势
1.工业窑炉现状
耗能量大
年耗煤达3亿多t，约占我国工业用煤的40% 。
能效低
比国外先进水平平均低10%～30%，甚至50%。
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(五)、工业窑炉现状与发展趋势
2.工业窑炉存在的主要问题
燃料品位低：燃料多为煤或其加工物，加热质量差。 技术落后，热效率低：先进炉型比重不大 。 自动化水平低：高热工检测和控制方面落后。 污染严重：燃烧产生的大量烟尘、CO2、SO2、NOx等 污染物，对大气造成了严重污染。
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(三)、工业窑炉热利用技术指标
2.热效率
工件或物料吸收的有效热量与供入炉内的热量之比。
Qs 100% (1 ) 100% Qg Qg Qy
Qy——工件或物料吸收的有效热量; Qg——供入炉内热量； Qs——各项热损失量之和。
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工业窑炉节能技术
一． 工业窑炉基础知识 二． 工业窑炉节能主要措施 三． 工业窑炉主要节能技术
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二、工业窑炉节能主要措施
(一)、提高窑炉热效率 (二)、采用先进燃烧技术 (三)、选用新型节能材料 (四)、加强自动控制 (五)、重视操作管理与系统节能
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(二)、工业窑炉基本参数
2.生产能力
按单位时间计算的窑炉加热能力。 一般而言，窑炉升温速度越快，则生产能力越高。
3.生产率
单位时间内处理的物料重量或按单位时间、单位炉底 面积计算的窑炉的加热能力。 窑炉装载量越大，升温速度越快，生产率越高，则加 热工件的单位热量消耗越低。
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(四)、工业窑炉分类
5.按工作制度
辐射式工作制度窑炉：辐射传热起主要作用。
钢铁行业，绝大部分高温火焰炉都属于此类窑炉。
对流式工作制度窑炉：对流传热起主要作用。
此类窑炉特点为燃烧室和炉膛分开。
层式工作制度窑炉：当加热块状散料时，热气体在物 料间通过，散料加热表面大小是变化的，气体辐射层 很薄，在温度变化较大范围内难以严格区分辐射和对 流传热所占比例。
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一、工业窑炉基础知识
(一)、工业窑炉及其组成 (二)、工业窑炉基本参数 (三)、工业窑炉热利用技术指标 (四)、工业窑炉分类 (五)、工业窑炉现状与发展趋势
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(二)、工业窑炉基本参数
1.装载量
(1)装载量：每一加热周期内，一次可装入炉内的工件或 物料重量。 (2)填充率：对干燥炉，一次装入炉内的物料体积占炉内 容积的百分数。 窑炉装载量或填充率代表窑炉负荷量，也是计算 炉体结构及承载能力的因素之一
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(三)、工业窑炉热利用技术指标
1.单位燃耗
单位实物燃耗 单位标准燃耗 单位燃耗 可比单位燃耗
金属加热炉
加热炉 焙烧加热炉
干燥加热炉
提取金属
熔炼炉
精炼金属
下续工序需要
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一、工业窑炉基础知识
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