近20年國內研製及引進具(jù)有先進水平的少、無氧化(huà)加熱爐(lú),如真空爐、保護氣氛爐、可控氣氛爐(lú)、離子滲氮(dàn)爐等(děng)占比例不足20%,盡管如此,這些先進加熱設備由於管理和操作者的(de)素質不(bú)高,並未充分發揮設(shè)備應有作(zuò)用。
因此,對熱處理加熱爐技術改造勢在必行。要推廣新技術、開發新工藝材料(liào)、培訓職工提高(gāo)行業員工素質。熱處理工藝裝備的更新工作亦相當繁重,在推廣(guǎng)采用新型的真空加(jiā)熱設備和保護氣氛、可控氣氛加(jiā)熱設備的同時,對(duì)傳統的現役老舊加(jiā)熱設備進行技術改造同樣重要。選擇切實可行有實用方案和技術改造措施,加以推廣,可為(wéi)企業和國家創造可觀(guān)的(de)財富。
天然氣是最佳能(néng)源合(hé)理選擇能(néng)源是熱處理設備節能要考慮的首要問題(tí)。熱處理的能源一般可分為(wéi)電(diàn)能和燃(rán)料兩大類。用電或用燃料,以及用何種燃料取決於生產成本,能源供應條件,操作與控製的(de)難易程度、可靠性,熱處理工藝的特性和對生態環境影響等(děng)綜合因素。
天然氣是最佳能(néng)源合(hé)理選擇能(néng)源是熱處理設備節能要考慮的首要問題(tí)。熱處理的能源一般可分為(wéi)電(diàn)能和燃(rán)料兩大類。用電或用燃料,以及用何種燃料取決於生產成本,能源供應條件,操作與控製的(de)難易程度、可靠性,熱處理工藝的特性和對生態環境影響等(děng)綜合因素。
電加熱幹淨,溫度易控製,輔助設施(shī)少,操作簡便是(shì)其優點。用(yòng)電阻爐加熱理論上(shàng)可(kě)獲得70%~~80%的熱利用率,但電是二次能源,考慮到發電的效率,電阻爐(lú)的綜合熱利(lì)用率不超過30%。電能價格高,從(cóng)而生產成本(běn)也高。由於科學技術的發展,水(shuǐ)電和核電比重的增加,在國際上電能的價格有相對降低的趨向,所以(yǐ),當前(qián)國際上的動向還是采用電能的比重逐步增加(jiā)。
用(yòng)燃料比(bǐ)用電便宜,但其燃燒過程較為複雜,同時用燃料比用電會造成較多(duō)的環境汙染。但隨著(zhe)控製技術(shù)的進步,使氣代電和液(yè)體燃料爐溫(wēn)度實現精確控製成為可(kě)能。
天燃氣是一次能源,熱處理爐除直接燃燒可(kě)獲得至少30%的熱效率外,煙道氣廢熱還可用來預熱燃燒,用空氣、回(huí)火爐加熱、清洗液和淬火(huǒ)油的加熱以及其他生活用途(tú),使絕(jué)對的熱利用率(lǜ)可達到80%以上。目前,先進工業(yè)國家的熱處理燃料爐占有相當比重(chóng)。
據調(diào)查,西歐國家熱(rè)處理(lǐ)用燃料爐的比重占20%~30%,美國占25.5%,而日本燃料爐(lú)主要用重油、煤油、液化氣(qì)和城市煤氣總共占61.4%。
近(jìn)10年來,我國天燃資(zī)源勘探有重大突破(pò)。將為熱處理行(háng)業創造非常便利的用(yòng)氣條件(jiàn)。廣大企(qǐ)業應看到熱處(chù)理能源變化的這種有利前景,在熱處理生產技術改造和設備的更新中充分地考慮和利用(yòng)。
圓形爐(lú)節能效果明(míng)顯企業通常是從工藝要求、工件形狀和尺寸、生產批量出發來選擇(zé)爐型。從熱處理能源利用角度看,要考慮加熱爐的效率,密封性和爐子外形。當工件(jiàn)批量大、品種(zhǒng)單一時,應(yīng)采用連續式(shì)爐。在相同爐膛容積下,圓(柱(zhù))形爐比方形爐節能效果明顯。
降低(dī)熱(rè)損失的有效方法
減少加熱設備的熱損(sǔn)失是提高加熱效率的(de)主要途徑。減少加熱爐熱損失的方法有:
減少爐壁散熱,提(tí)高爐襯(chèn)材(cái)料的隔熱能力和(hé)減(jiǎn)少其蓄熱(rè)量,增加爐密封性、減少傳動件和料筐、料盤帶走的熱(rè)量等。
1.減少加(jiā)熱爐的散熱量的有效方(fāng)法首先是減少(shǎo)爐子的表麵積。當其他條件相同時,爐子的散熱損失和爐(lú)壁表麵積成正比。圓柱形爐的外表麵比箱型爐小近(jìn)14%,外壁溫度低10℃,可使爐壁散熱約減少20%,爐襯蓄熱減少(shǎo),使(shǐ)被處理工件的單(dān)位能耗降低7%。
因此,目前(qián)最(zuì)新式的周期式(shì)和連續式(shì)加熱爐都改成了圓柱形(xíng)。
2.減少爐(lú)襯蓄熱的方法是采用(yòng)質量熱容(róng)和密度小的絕熱耐火(huǒ)材料。陶瓷纖維俗稱矽酸鋁纖(xiān)維,是一種理想的新型(xíng)節能耐火材料。由於陶瓷纖維的導熱率小,在同樣爐膛和爐襯尺寸,相同爐溫的情況下,爐外壁溫度要比重(chóng)質磚和輕(qīng)質耐火磚低得多。陶瓷纖維爐襯的升(shēng)溫時間僅(jǐn)為(wéi)輕質火磚和粘土爐襯的升溫時間五分之一到六分之一。當加熱爐經常為斷續運轉時,采用陶瓷纖維煽動襯顯然是(shì)特別(bié)有利的。一方麵爐子的快(kuài)速升溫,縮短了輔助(zhù)時間,另一方麵大(dà)量降低蓄熱、顯著減少了能源消耗。采用(yòng)陶瓷纖維爐(lú)襯使空爐升溫時間減少六分之一,節約燃料50%。
3.對各種類型的(de)加熱爐,用在加熱夾層、料盤,料筐所需的熱能比重為18%~29%。所以減(jiǎn)輕夾具,料盤重量對於提高(gāo)加熱效率有重要意義。減少重量的途徑之一是改善夾具,料盤的結構;之二是合理選用材料。實踐證明,用優質耐熱鋼製造夾具和(hé)料盤從(cóng)延長使用壽(shòu)命和節能意義上是合(hé)算的。例如日(rì)本日立建築機械廠改進了密封箱式爐的料盤結構,減輕了(le)重量,使從原來每盤裝200個軸(zhóu)類件增加(jiā)到每盤裝300個,可節電(diàn)20%。節約丙烷500kg。美國TRW公司對在真空熱處理的工件和料盤的重量比,經改進後(hòu)達到300%。
該廠過去用的料盤和立柱共(gòng)重630kg,改用鉬棒製造(zào)後僅生225kg,並(bìng)使整盤料的加(jiā)熱時間由8h減為6h。
連續式爐的輸送帶(dài)自爐中轉出後在大氣中繞(rào)多周冷卻後,再進入爐中加熱(rè)。減輕輸(shū)送重量,即可節約加熱輸送帶上的大量熱能。從這(zhè)個意義(yì)上看,振底式(shì)爐、輥底式爐和網帶式爐比鏈板式爐在節能方麵優越。
廢熱可充分利用使用各種燃料的燃料爐的廢熱利用的潛力(lì)很大。從爐中排出的廢氣溫度比爐子指示溫度至少要高50℃。最後(hòu)排出的廢氣溫度愈高,爐子的熱損失愈大。
燃料過程需要大量空氣,利用(yòng)燃料廢氣(qì)熱量來預熱空氣是燃燒爐的最大節能措(cuò)施。例如廢氣溫度為900℃時,空(kōng)氣燃料比為1:4。廢(fèi)氣帶走的熱損(sǔn)失率為50%。如果用此廢氣把空(kōng)氣(qì)預熱到250℃,可節約15%的(de)燃料,使22%的廢氣熱量得到回收。由(yóu)此可知(zhī),空氣預熱溫度愈高、燃料節約率也愈大。
用(yòng)燃料比(bǐ)用電便宜,但其燃燒過程較為複雜,同時用燃料比用電會造成較多(duō)的環境汙染。但隨著(zhe)控製技術(shù)的進步,使氣代電和液(yè)體燃料爐溫(wēn)度實現精確控製成為可(kě)能。
天燃氣是一次能源,熱處理爐除直接燃燒可(kě)獲得至少30%的熱效率外,煙道氣廢熱還可用來預熱燃燒,用空氣、回(huí)火爐加熱、清洗液和淬火(huǒ)油的加熱以及其他生活用途(tú),使絕(jué)對的熱利用率(lǜ)可達到80%以上。目前,先進工業(yè)國家的熱處理燃料爐占有相當比重(chóng)。
據調(diào)查,西歐國家熱(rè)處理(lǐ)用燃料爐的比重占20%~30%,美國占25.5%,而日本燃料爐(lú)主要用重油、煤油、液化氣(qì)和城市煤氣總共占61.4%。
近(jìn)10年來,我國天燃資(zī)源勘探有重大突破(pò)。將為熱處理行(háng)業創造非常便利的用(yòng)氣條件(jiàn)。廣大企(qǐ)業應看到熱處(chù)理能源變化的這種有利前景,在熱處理生產技術改造和設備的更新中充分地考慮和利用(yòng)。
圓形爐(lú)節能效果明(míng)顯企業通常是從工藝要求、工件形狀和尺寸、生產批量出發來選擇(zé)爐型。從熱處理能源利用角度看,要考慮加熱爐的效率,密封性和爐子外形。當工件(jiàn)批量大、品種(zhǒng)單一時,應(yīng)采用連續式(shì)爐。在相同爐膛容積下,圓(柱(zhù))形爐比方形爐節能效果明顯。
降低(dī)熱(rè)損失的有效方法
減少加熱設備的熱損(sǔn)失是提高加熱效率的(de)主要途徑。減少加熱爐熱損失的方法有:
減少爐壁散熱,提(tí)高爐襯(chèn)材(cái)料的隔熱能力和(hé)減(jiǎn)少其蓄熱(rè)量,增加爐密封性、減少傳動件和料筐、料盤帶走的熱(rè)量等。
1.減少加(jiā)熱爐的散熱量的有效方(fāng)法首先是減少(shǎo)爐子的表麵積。當其他條件相同時,爐子的散熱損失和爐(lú)壁表麵積成正比。圓柱形爐的外表麵比箱型爐小近(jìn)14%,外壁溫度低10℃,可使爐壁散熱約減少20%,爐襯蓄熱減少(shǎo),使(shǐ)被處理工件的單(dān)位能耗降低7%。
因此,目前(qián)最(zuì)新式的周期式(shì)和連續式(shì)加熱爐都改成了圓柱形(xíng)。
2.減少爐(lú)襯蓄熱的方法是采用(yòng)質量熱容(róng)和密度小的絕熱耐火(huǒ)材料。陶瓷纖維俗稱矽酸鋁纖(xiān)維,是一種理想的新型(xíng)節能耐火材料。由於陶瓷纖維的導熱率小,在同樣爐膛和爐襯尺寸,相同爐溫的情況下,爐外壁溫度要比重(chóng)質磚和輕(qīng)質耐火磚低得多。陶瓷纖維爐襯的升(shēng)溫時間僅(jǐn)為(wéi)輕質火磚和粘土爐襯的升溫時間五分之一到六分之一。當加熱爐經常為斷續運轉時,采用陶瓷纖維煽動襯顯然是(shì)特別(bié)有利的。一方麵爐子的快(kuài)速升溫,縮短了輔助(zhù)時間,另一方麵大(dà)量降低蓄熱、顯著減少了能源消耗。采用(yòng)陶瓷纖維爐(lú)襯使空爐升溫時間減少六分之一,節約燃料50%。
3.對各種類型的(de)加熱爐,用在加熱夾層、料盤,料筐所需的熱能比重為18%~29%。所以減(jiǎn)輕夾具,料盤重量對於提高(gāo)加熱效率有重要意義。減少重量的途徑之一是改善夾具,料盤的結構;之二是合理選用材料。實踐證明,用優質耐熱鋼製造夾具和(hé)料盤從(cóng)延長使用壽(shòu)命和節能意義上是合(hé)算的。例如日(rì)本日立建築機械廠改進了密封箱式爐的料盤結構,減輕了(le)重量,使從原來每盤裝200個軸(zhóu)類件增加(jiā)到每盤裝300個,可節電(diàn)20%。節約丙烷500kg。美國TRW公司對在真空熱處理的工件和料盤的重量比,經改進後(hòu)達到300%。
該廠過去用的料盤和立柱共(gòng)重630kg,改用鉬棒製造(zào)後僅生225kg,並(bìng)使整盤料的加(jiā)熱時間由8h減為6h。
連續式爐的輸送帶(dài)自爐中轉出後在大氣中繞(rào)多周冷卻後,再進入爐中加熱(rè)。減輕輸(shū)送重量,即可節約加熱輸送帶上的大量熱能。從這(zhè)個意義(yì)上看,振底式(shì)爐、輥底式爐和網帶式爐比鏈板式爐在節能方麵優越。
廢熱可充分利用使用各種燃料的燃料爐的廢熱利用的潛力(lì)很大。從爐中排出的廢氣溫度比爐子指示溫度至少要高50℃。最後(hòu)排出的廢氣溫度愈高,爐子的熱損失愈大。
燃料過程需要大量空氣,利用(yòng)燃料廢氣(qì)熱量來預熱空氣是燃燒爐的最大節能措(cuò)施。例如廢氣溫度為900℃時,空(kōng)氣燃料比為1:4。廢(fèi)氣帶走的熱損(sǔn)失率為50%。如果用此廢氣把空(kōng)氣(qì)預熱到250℃,可節約15%的(de)燃料,使22%的廢氣熱量得到回收。由(yóu)此可知(zhī),空氣預熱溫度愈高、燃料節約率也愈大。