国内外工业炉技术的发展现状及趋势

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国内外工业炉技术的发展现状及趋势

电子节能2010-1-4

北京电子科技大学苍大强

(中国电子节能技术协会讯) 1. 前言

中国正在用20多年的时间完成发达国家200多年完成的事情.中国是一个制造业大国, 也将成为工业炉大国.

中国工业炉技术发展方式已经开始发生了大变化: 感性设计—经验设计—经验+理论—理性设计。水平变是因为服务对象变了,要求变多变高了。

开始研究以前不研究的问题,以前研究烧嘴,换热器等,如今系统优化问题,环保问题,安全问题,智能化,过程动态模拟,成本问题等(国际化和竞争的需要).

问题:

1)中国工业炉目前的水平如何扼要描述?

2)中国有多少台工业炉? 各类炉的%各占多少?

3)工业燃料燃烧的基本要求是什么?

4)节能就是节电\节煤\节气\余热利用?

5)什么叫工业炉? 工业炉包括哪些类型?

6)提高工业炉水平是否主要靠先进设备?

7)节能一定需要经费吗?

8)工业炉学会的宗旨是什么?

2.国内外工业炉发展现状及趋势

国外长期节能已经达到较高水平,有一定经验:

2007工业炉学会赴欧洲考察团:

(1) 德国霍科德公司: 4年前就停止了对蓄热式加热炉的研究.

(2) 瑞典皇家工学院3年前停止了蓄热式燃烧技术研究.

(3) 德国蒂森-克虏泊钢铁公司: 自身发电量满足全公司95%的用电量,靠的是节能和用二次能源\余热\余能发电.

(4)德国蒂森-克虏泊钢铁公司: 轧钢加热炉应该用最好的燃料.

(5) LOI 埃森总部: 专业化基础上,集中提高几种炉子的系统性能.

(6) 氧—燃料燃烧技术正在大力宣传和推广中.(趋势)

日本认为氧—燃料燃烧技术(富氧和全氧燃烧)的好处:

(1) 烟气量减少了, 燃料在炉内停留时间增加了.

(2) 烟气量减少了, 炉内温度提高了(可达到800度).

(3) 氮气浓度减少后, NOx排放大为减少.

(4) 电炉使用可以代替电能,提高对流传热量和均匀性.

技术可行性判定:

(1) 原理可行性

(2) 技术可行性

(3) 经济可行性

(4) 环境接受能力

发展趋势(部分内容):

(1) 美国金属学会热处理分会近期公布了“热处理技术发展路线图” 提出了美国热处理2020年设想和远期目标:

*能源消耗减少80%,

*工艺周期缩短50%,

*生产成本降低75%,

*热处理实现零畸变和最低的质量分散度,

*加热炉使用寿命提高到原先的10倍,

*加热炉价格降低50%,

*实现生产零污染,

“路线图”预期目标的技术跨度非常大,远远出乎许多国家的意料(其中一定有一些突破性技术)。“路线图”主要支撑技术有70余项,其中很多是关于工业炉的。如:

(1)工艺热能评价、加热炉能源分析、能源有效利用分析软件;

(2)炉中适时过程控制技术;多种传感器和炉子优化系统;

(3)燃烧设备故障诊断、预防、维护系统;

(4)预测炉子几何尺寸、装炉量和装炉形状的模型;

(5)高效(>80%)燃热器;高流速换热器,增加传热面积等提高炉料受热条件的措施;

(6)测量介质和工件传热过程的探头;

(7)废热的收集和利用;等离子加热等高效热传导的加热技术和设备;

(8)新的绝热材料和结构材料;

(9)高温热回收技术;高温气体循环系统;

(10)提高热效率的富氧燃烧技术等20余项。

(11)其他.

中国专家认为:像美国这样一个世界头号工业大国,从政府、群众团体、直到民间企业都如此看重加热技术,花了数年时间才形成了这样一个目标明确、眼光远大、技术先进、内容全面、措施落实的长远规划,其中有很多值得吸取和借鉴的东西,很有必要进行认真研究讨论。

认识世界发达国家加热技术的发展方向、理念、指导思想和技术路线,结合国情考虑我们如何发展,是十分必要的。现代社会经济发展对减排、降耗、高性能、高质量全方位的技术提出越来越高的要求,要在整个制造业中把热加工作为提升制造业水平的关键环节来对待。

(2) 日本工业炉专家认为:

高性能工业炉的3个目标:

A. CO2 降低至少30%.

B. 设备紧凑20%以上.

C. NOx排放达标.

(3) 定向辐射炉内表面材料(代替漫反射表面).

(4) 应用轻质炉体材料:降低炉体蓄热和散热.

(5) 炉内”三场”和产品的动态数值模拟及控制.

3.工业炉技术发展存在的问题和对策

存在的问题:

(1) 工业炉人材需要增加时,培养的数量却越来越少.

(2) 科学研究落后与实际技术发展(HTAC, 燃烧理论研究, 炉膛高度,协调加

热技术的研究, 中低温余热回收和利用技术开发等)

(3) 新技术引进少. ( 外场 (电处理代热处理相变等), 纳米技术等) ----美国人将用的方法—工艺节能等.

(4) 环保和安全技术研究不够.

(5) 自动监测和控制普及不够(与国外的主要差别).

(6) 创新意识不够, 完全的自主创新少.

(7) 重视不够,投入不足.

外场(用电处理代热处理)前后铸钢凝固组织的变化(外场)用电处理代热处理前

后铸钢凝固组织C\S偏析的变化

4. 结论与通报

(1) 国际化与组团出国将继续,以开阔眼界和合作面.

(2) 自动化技术委员会很快开始活动.

(3) 希望建立专家组负责工业炉系统诊断和开药方及培训人员.

(4) 今年11月3-6日在长沙将召开理事会换届技术交流会,欢迎参加,并多推荐新的用户理事,外国理事和汽车\重机\建材\化工等行业的理事.

(5) 多学习引进外行业和外国的新技术新理念.

(6) 多参加有关技术交流会,是提高工业炉和人员水平的一种好途径.

(7) 克服习惯性思维的潜意识,提高创新意识,增加100%中国的工业炉和节

能的创新技术.

(8) 出版社希望出版<工业炉手册>.谢谢!

【来源:中国电子节能技术协会】

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