加熱爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)與性能指標(biāo)和環(huán)保分析

閻俐明

摘要：加熱爐是油田耗能的主要設(shè)備，其熱效率的高低直接影響著油田的經(jīng)濟(jì)效益。油田加熱爐加熱效率普遍偏低，排煙熱損失嚴(yán)重。本設(shè)計目的是減小熱能損耗，提高燃料的利用率，改善工作環(huán)境。初步介紹了加熱爐爐底的分類和各種加熱爐的優(yōu)缺點(diǎn)，對各種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較和評價。詳盡的設(shè)計了加熱爐爐底機(jī)械的構(gòu)造和負(fù)載數(shù)據(jù)。對液壓系統(tǒng)、軸類零件進(jìn)行了強(qiáng)度校核和測算分析。對加熱爐的安裝做了具體的說明。最后對設(shè)計方案的可行性進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)分析。

關(guān)鍵字：加熱爐、環(huán)保、技術(shù)經(jīng)濟(jì)

1. 加熱爐的生產(chǎn)率

1.1爐子的生產(chǎn)率

單位時間內(nèi)所加熱出來的溫度達(dá)到規(guī)定要求的金屬錠或金屬坯的產(chǎn)量稱為爐子生產(chǎn)率。生產(chǎn)率有很多表示方法，如t/h、t/d、kg/h，最常用的是t/h。

更比較不同爐子的生產(chǎn)率，則采用單位生產(chǎn)率。對于連續(xù)加熱爐和大多數(shù)室狀爐，單位生產(chǎn)率指每平方米爐底布料面積上每小時的產(chǎn)量，單位是kg/(m2?h)。加熱爐的單位生產(chǎn)率（P）也稱爐底強(qiáng)度，或鋼壓爐底強(qiáng)度，它是爐子最重要的生產(chǎn)指標(biāo)之一。

1.2影響爐子生產(chǎn)率的因素

（1）爐型結(jié)構(gòu)的影響

爐子型式，爐體各部分的構(gòu)造、尺寸、爐子所用的材質(zhì)，附屬設(shè)備的結(jié)構(gòu)等，都屬于爐型結(jié)構(gòu)方面的因素。爐型結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)當(dāng)合理，砌筑質(zhì)量應(yīng)當(dāng)合格。爐型結(jié)構(gòu)對生產(chǎn)率的影響很大，提高生產(chǎn)率可以從以下幾個方面著手考慮。

①采用新的爐型

②改造就爐型a擴(kuò)大爐膛，增加裝入量；

b改進(jìn)爐型和尺寸；

c減少爐子熱損失。

（2）燃燒條件和供熱強(qiáng)度的影響

熱負(fù)荷增大以后，爐子的溫度水平提高，向金屬傳熱的能力加強(qiáng)，產(chǎn)量必然提高。由下式的分析可以清楚的看到這一點(diǎn)。

連續(xù)式加熱爐提高供熱強(qiáng)度的重要措施是增加供熱點(diǎn)，擴(kuò)大加熱段和提高加熱段爐溫水平，縮短預(yù)熱段使廢氣出爐溫度相應(yīng)提高。

提高熱負(fù)荷的一個重要的先決條件是必須保證燃料的完全燃燒，如燃料在爐內(nèi)有20%不能燃燒，爐子產(chǎn)量將降低25%~30%。

為了提高熱負(fù)荷或改善燃燒條件，應(yīng)當(dāng)注意改進(jìn)燃燒裝置。有的爐子生產(chǎn)率不高，是由于燒嘴能力不足或者燒嘴結(jié)構(gòu)很不完善，如霧化質(zhì)量太差或混合不好，這時就要改進(jìn)燒嘴。爐子向大型化發(fā)展后，爐長爐寬都增加了，如何保證爐內(nèi)溫度均勻，與爐子生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量都有密切關(guān)系。為此出現(xiàn)了多種新型燒嘴，位置也由端燒嘴發(fā)展到側(cè)燒嘴、爐頂燒嘴，分散了供熱點(diǎn)，改善了燃燒條件和供熱條件，有效的提高了爐子生產(chǎn)率。

2. 爐子熱平衡和燃料消耗量

2.1爐子的熱效率

爐子的熱效率，指加熱金屬的有效熱占供給爐子的熱量的百分率，即

一般加熱爐的熱效率大致的波動范圍如下：

均熱爐

連續(xù)加熱爐

室狀加熱爐

熱處理爐

2.2單位燃料消耗量

單位燃料消耗量，是指加熱單位質(zhì)量（每1t或每1kg）產(chǎn)品所消耗的燃料量。使用氣體燃料的，能好單位用m3/t表示，使用固體燃料或液體燃料的，用kg/t表示。

由于燃料的發(fā)熱量不同，不便于比較，因此經(jīng)常用單位消耗的概念來表示，即

或

式中G——爐子產(chǎn)量，kg/h；

B——爐子燃料消耗量，kg/h或m3/h。

有時也把燃耗折算為標(biāo)準(zhǔn)燃料消耗量，即每單位質(zhì)量產(chǎn)品所用標(biāo)準(zhǔn)燃料

對于間歇作業(yè)的爐子，往往是用爐底熱強(qiáng)度來表示燃料消耗量，即

、

式中A——爐底面積，m2。

統(tǒng)計爐子的燃耗或熱耗有兩種辦法，一種是按爐子正常生產(chǎn)情況每小時平均，即小時燃料消耗量除以平均小時產(chǎn)量；另一種是按月或按季度平均，即以這一時期內(nèi)燃料的總消耗量，除以所有合格產(chǎn)品的產(chǎn)量。前者可直接說明爐子熱工作的好壞，后者除和爐子熱工作好壞有關(guān)外，還和作業(yè)率、停爐次數(shù)、產(chǎn)品合格率、燃料損失等相因素有關(guān)。對爐子進(jìn)行熱工技術(shù)分析時，應(yīng)采用前一種統(tǒng)計得出的能耗指標(biāo)。

3. 加熱爐的節(jié)能途徑

3.1減少出爐廢氣從爐膛帶走的熱量

各類加熱爐中，出爐廢氣從爐膛帶走的熱量占總熱支出的30%~80%，是熱損失中最主要的一項。

在保證燃料完全燃燒的前提下，應(yīng)盡可能降低空氣消耗系數(shù)，以提高燃燒溫度，減少廢氣量。但如果空氣量不足，不僅燃耗不能降低，而且惡化了爐膛熱交換。

要注意爐子的密封問題，控制爐底壓力在微正壓水平，防止冷空氣吸入爐內(nèi)，增加爐子煙氣量并降低燃燒溫度。

要控制合理的廢氣溫度。廢氣溫度越高，廢氣帶走的熱量越多，熱效率越低。但廢氣溫度太低，爐內(nèi)的平均爐溫水平降低，爐內(nèi)熱交換惡化，加熱太慢，爐子生產(chǎn)率下降。因此正確的途徑應(yīng)該是保持有較高的生產(chǎn)率，合理的廢氣溫度，至于廢氣所含的任良應(yīng)采取回收的措施，以提高熱效率降低燃耗。

3.2回收廢熱用以預(yù)熱空氣、煤氣

爐子排出的廢氣所攜帶的熱量，可以通過多種途徑加以回收，其中最主要的是用以預(yù)熱空氣及煤氣，因為等于把熱量又重新帶回了爐膛，可以直接提高爐子的熱效率，降低燃料消耗量。從熱能利用的方法看，也可以利用余熱來生產(chǎn)蒸汽，供發(fā)電或其他用途。

3.3減少冷卻水帶走的熱量

冷卻水帶走的熱量，通常要占爐子熱支出的13%~15%，甚至更高。為了減少冷卻水帶走的熱量，采用的措施有：（1）減少不必要的水冷卻面積；（2）進(jìn)行水冷管的絕熱包扎；（3）采用汽化冷卻；（4）采用無水冷滑軌。

3.4減少爐子砌體的散熱

減少砌體散熱的主要措施是實行絕熱。采用輕質(zhì)耐火材料和各種絕熱材料，可以有效的減少通過砌體傳導(dǎo)損失的熱。對于間歇操作的爐子，采用輕質(zhì)材料還可以減少砌體蓄熱的損失。

3.5加強(qiáng)爐子的熱工管理與調(diào)度

爐子熱耗高幾熱效率低往往不是技術(shù)方面的原因，而是管理與調(diào)度的不善造成。例如煉鋼鑄錠與均熱爐配合不好，降低了爐子的熱裝比及熱錠溫度。又如加熱爐與軋機(jī)配合不好，鋼坯在爐內(nèi)待軋，也造成燃耗增加和熱效率、生產(chǎn)率降低。因此，應(yīng)使?fàn)t子保持在額定產(chǎn)量下均衡地操作，并實現(xiàn)各項熱工參數(shù)的最佳控制。

4. 結(jié)論

綜上所述，雖然加熱爐在節(jié)能和技術(shù)改革方面取得了較大的成績，但還未登上最高峰。只要我們不斷地開發(fā)新技術(shù)，客服制約，局限節(jié)能的因素，就可以更上一層樓。

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