管式加熱爐工藝創(chuàng)新辦法探討

摘 要：管式加熱爐是一種直接受熱式的加熱設(shè)備，它的傳熱功能主要是以輻射傳熱為主。提高加熱爐的加熱功能和工藝創(chuàng)新成為當(dāng)前最重要的任務(wù)需求，也是本課題研究的主要內(nèi)容。文章對管式加熱爐的概念和組成部分進行了簡單介紹，重點闡述了幾種主要的工藝創(chuàng)新方法，希望能對我國管式加熱爐的技術(shù)應(yīng)用提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：管式加熱爐；工藝創(chuàng)新；加熱技能

中圖分類號：TE963 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）33-0011-01

管式加熱爐是一種主要的加熱設(shè)備，在很多工業(yè)區(qū)域廣泛應(yīng)用，其加熱工藝是較為復(fù)雜的，對整個工程的進行都起到?jīng)Q定性的影響，通過創(chuàng)新管式加熱爐的加熱工藝，能夠更好地提高管式加熱爐的工作效率，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化。

1 管式加熱爐的分類和組成部分

1.1 管式加熱爐的概念

管式加熱爐是把材料、工件進行加熱的一種設(shè)備。對冶金來講，就是指把金屬加熱到軋制成鍛造溫度的工業(yè)爐。

1.2 管式加熱爐的分類

在冶金行業(yè)中，通常把加熱爐分為連續(xù)加熱爐和室式加熱爐兩類：①連續(xù)加熱爐：主要用于軋制前加熱金屬料坯，有時還會用在鍛造和熱處理方面；主要特點在于料坯在爐內(nèi)依軋制的節(jié)奏連續(xù)運動，爐氣在爐內(nèi)也連續(xù)流動。通常在爐料的斷面尺寸和品種不變的情況下，爐子各部分的溫度和爐中金屬料的溫度基本上不隨時間變化而僅沿爐子長度變化。②室式加熱爐：主要用在金屬坯或錠鍛前的加熱，物料加熱是不移動，爐內(nèi)不分段，要求爐溫均衡，對于大鋼錠加熱采用周期性的溫度制度，也就是把爐溫分為預(yù)熱器、加熱期和均熱期三段。

1.3 管式加熱爐的組成部分

通常情況下，管式加熱爐由三個部分構(gòu)成，分別為裝料、出料系統(tǒng)、熱工檢測和自動控制系統(tǒng)以及爐子熱工工藝系統(tǒng)，這三個組成部分之間相互配合，使加熱爐正常工作。

①裝料、出料系統(tǒng)和熱工檢測、自動控制系統(tǒng)是管式加熱爐中必不可少的兩個重要工作系統(tǒng)，二者能夠很好的實現(xiàn)加熱爐的自動化操作，提高生產(chǎn)指標。

②爐子熱工工藝系統(tǒng)是管式加熱爐中最為基礎(chǔ)的一個組成內(nèi)容，包括爐子的工作室供熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)等主要三種；爐子的核心部位是工作室，因為重要的熱工和工藝的過程都是在工作室中進行的；爐子和其他各部分的任務(wù)是給工作室中進行的工作提供條件的。

2 創(chuàng)新加熱方式

2.1 冶金管式加熱爐

現(xiàn)如今出現(xiàn)一種新研究出的冶金管式加熱爐，屬于冶金焦化的附屬設(shè)備，這種加熱爐包括了支腿、爐體、煙囪以及加熱爐下安裝的燃燒器。

2.2 主要特征

冶金管式加熱爐在爐體的下部安裝了縱向排列的環(huán)狀輻射段爐管的輻射段，在上部安裝了橫向排列的蛇形對流段爐管的對流段，對流段爐管末端由連接管與輻射段爐管首端連接，在對流段的爐管首端連接了金屬的進口，同時出口連接在輻射段爐管末端，通過輻射和對流兩種方式來進行冶金。

這種冶金方式能使對流和輻射段都得到有效的發(fā)揮，大幅度提高了冶金的效率，同時還防止爐管產(chǎn)生加大的溫差應(yīng)力，另外設(shè)備的投入資金也大大降低，延長了設(shè)備的使用壽命，減少了設(shè)備的維修費用。

3 提升管式加熱爐的加熱性能

3.1 增加管式加熱爐的輻射室設(shè)施及換熱面積

管式加熱爐主要是通過化工燃料的燃燒來促進高溫火焰與煙氣的，因此，可以通過對流和輻射將高溫傳到爐管內(nèi)，也就是說在輻射室內(nèi)添加爐管的熱能，通過增加輻射室的換熱面積來提高爐管的高熱能。所以，輻射室的換熱面積與爐管的傳遞熱量成正比關(guān)系，通過設(shè)置輻射室的容積和表面積，以此來增加其熱量。因此，留在爐管內(nèi)介質(zhì)流速勻速不變的情況下，來增加爐管內(nèi)的熱量，加大爐膛內(nèi)的輻射面，通過改善輻射室的換熱面積，增加爐管熱量擴散，由于在生產(chǎn)過程當(dāng)中輻射室的表面積還受到鋼材材料和結(jié)構(gòu)等其它方面的影響，所以必須要從選材上進行全方面的考慮。

3.2 改進管式加熱爐的全密封技術(shù)

在技術(shù)使用過程當(dāng)中，常常會出現(xiàn)管式加熱爐由于在制作過程當(dāng)中出現(xiàn)密封不徹底，導(dǎo)致爐內(nèi)火焰不均勻，材料的輻射性能小。因此，必須改善爐管內(nèi)的輻射性能，從而增加爐內(nèi)的熱量和加熱能力。研究表明：對爐管內(nèi)進行噴涂高溫輻射涂料，增大輻射涂料的輻射系數(shù)，從而增加了加熱爐的加熱性能。在技術(shù)上，可以通過單層結(jié)構(gòu)的耐熱涂料，來提升爐管內(nèi)的升溫速度，將爐墻的表面鋪設(shè)4 mm的厚度鋼板，在技術(shù)措施改進以后，爐管內(nèi)輻射室東西外表溫度要控制在50 ℃以下，而南北外表穩(wěn)定控制在60 ℃以下，從而提高加熱爐的熱量性能。

4 優(yōu)化煙氣余熱再利用方案

4.1 國內(nèi)外余熱再利用方案

煙氣余熱的回收能夠有效地提高加熱爐的效率，節(jié)約資源，同時能夠達到經(jīng)濟效益和社會效益的共贏。

①空氣換熱器：預(yù)熱燃燒用空氣的設(shè)備主要是空氣換熱器，現(xiàn)如今市面上常見的主要有管式空氣預(yù)熱器、板式空氣預(yù)熱器、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器等。管式空氣預(yù)熱器適用于煙氣溫度不超過420 ℃的加熱爐上，通過調(diào)查能夠看出，在高溫?zé)煔舛螘r，同沒有安裝余熱回收設(shè)備的相比，管式空氣預(yù)熱器能使熱效率提高10%左右；板式空氣預(yù)熱器是煙氣和空氣在平行的板單元交叉流動換熱的設(shè)備，板單元的材料要根據(jù)實際使用的環(huán)境來選擇；回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器能夠分為蓄熱體轉(zhuǎn)動和煙風(fēng)道不動兩類。

②余熱鍋爐：所謂余熱鍋爐就是用管式加熱爐高溫排煙將爐水加熱成供裝置使用的飽和蒸汽的裝置，通常用在熱負荷大的純輻射加熱爐中，當(dāng)余熱鍋爐采用強制循環(huán)時，要適當(dāng)?shù)脑黾痈呶黄脱h(huán)泵，由于自然循環(huán)時鍋爐的體積較大，鋼材使用量多，所以通常不推薦使用自然循環(huán)。

4.2 設(shè)計采用的煙氣余熱再利用方案

空氣預(yù)熱器和余熱鍋爐都有很大的局限性，很難靈活的運用：熱油式空氣預(yù)熱器容易受工藝流程和熱載體使用溫度的限制；回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)嚴重；熱管式空氣預(yù)熱器的問題在于爆管，爆管對于換熱的效果有很大的影響，同時還存在安全隱患；余熱鍋爐的使用條件嚴格，在排煙溫度較低的加熱爐中不適用等很多缺點。

螺桿膨脹機熱源的使用范圍如下：蒸汽的參數(shù)在0.15～3.0 MPa之間，溫度要<300 ℃，熱水的壓力>0.8 MPa，溫度>170 ℃；螺桿膨脹機的主要特點在于操作簡便，維護簡單，具有自動除垢的能力。

5 結(jié) 語

通過上述分析能夠看出，創(chuàng)新管式加熱爐的工藝是非常重要的一項工作，是一個主要的研究發(fā)展方向，通過創(chuàng)新工藝技術(shù)，提高管式加熱爐的工作效率，降低資金的投入，發(fā)揮出管式加熱爐的最大效果，延長設(shè)備的使用時間。

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