近20年國內研製及引進具(jù)有先進水平的少、無氧化加熱爐,如(rú)真(zhēn)空爐、保護(hù)氣氛爐、可控氣氛爐、離子(zǐ)滲氮爐等(děng)占比例不足20%,盡管如此,這些先進加熱設備由於管(guǎn)理和操作者的素質不(bú)高(gāo),並未充分發揮設(shè)備應有作用。
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、培訓職工提高行業員工素質。熱處理工藝(yì)裝備的更新工作亦(yì)相當繁重,在推廣采用新型的真空加熱設備和保(bǎo)護氣氛、可控氣氛加熱設備的同時,對傳(chuán)統的現役老舊加熱(rè)設備(bèi)進(jìn)行技術改(gǎi)造(zào)同(tóng)樣重要(yào)。選擇切(qiē)實可(kě)行有實用方案和技術改造(zào)措施,加以推廣,可為企業和國家創(chuàng)造可觀(guān)的財富。
天然(rán)氣是最佳能源合理選擇能(néng)源是(shì)熱處理設備節能要考慮的首要問題。熱處理(lǐ)的(de)能源一般可分為電能和燃料兩大類。用電或用燃料,以及用何種燃料取決於生(shēng)產成本,能源供應條件,操作與控製的難易程度、可靠性,熱處理工藝的特性和對生態環境影響等綜合因(yīn)素。
天然(rán)氣是最佳能源合理選擇能(néng)源是(shì)熱處理設備節能要考慮的首要問題。熱處理(lǐ)的(de)能源一般可分為電能和燃料兩大類。用電或用燃料,以及用何種燃料取決於生(shēng)產成本,能源供應條件,操作與控製的難易程度、可靠性,熱處理工藝的特性和對生態環境影響等綜合因(yīn)素。
電加熱(rè)幹(gàn)淨,溫度易控製,輔助設施少,操作簡便是其優點。用(yòng)電阻爐加熱理論上可獲得70%~~80%的熱利(lì)用率(lǜ),但電是二次能源,考慮到發電的效率(lǜ),電阻爐的綜合熱利用率不(bú)超過30%。電能價格高,從而生產成本也高。由於科學技術的發展,水電和核電比重的(de)增加,在國際上電能的(de)價格有相對降低的趨向,所以,當前國際上的動向還是(shì)采用電能(néng)的比重逐步增加。
用燃料比用電便宜,但其燃燒過(guò)程較為複雜,同時用燃料比用電會造成較(jiào)多的環境汙染。但隨著控製技術的進步(bù),使氣代電和液體燃料爐溫度實現精確控製成為可能。
天燃氣是一次能源,熱處理爐除直接燃燒可獲得至少(shǎo)30%的熱效率外,煙道氣(qì)廢熱還可用來預熱燃燒,用空氣、回火爐加熱、清洗液和淬火(huǒ)油的加熱以及其他生活用途,使絕對的熱利用率可達到80%以上。目前,先進工業國家(jiā)的(de)熱處理燃料爐占有相當比重。
據調查,西歐國家熱處理用燃料爐的比重占20%~30%,美國占25.5%,而日本燃料爐主要用重(chóng)油、煤油、液(yè)化(huà)氣和城市煤氣總共占61.4%。
近10年來,我國天燃資源勘探有重大突破。將為熱處理行業創造非常便利的用氣條件。廣大企(qǐ)業應看到熱(rè)處(chù)理能源變化的這種有利前景,在熱處理(lǐ)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爐型。從熱處理能源利用角度看,要考慮加熱爐的效(xiào)率,密封性和爐子外(wài)形。當工件批量(liàng)大、品種單一時,應采用連續式爐。在相同(tóng)爐膛容積下,圓(柱)形爐比方形爐節能效果明顯。
降低熱(rè)損失(shī)的有效方(fāng)法
減少加熱設備的熱損失是提高加熱效率的主要途徑。減(jiǎn)少加熱爐熱損(sǔn)失的方法有:
減少爐壁散熱(rè),提高爐襯材料的(de)隔熱能力和(hé)減少其蓄熱量,增加爐密封性、減少傳動件和料筐、料盤帶走的熱量等。
1.減少加熱爐的(de)散熱量的有效方法首先是(shì)減少爐子的表(biǎo)麵積。當其他條件相同時,爐子的散熱損失和(hé)爐(lú)壁表麵積成正比。圓柱形爐的外表麵比箱型爐小近14%,外壁溫度低10℃,可使爐壁散熱約減(jiǎn)少20%,爐襯蓄熱(rè)減少,使被處理(lǐ)工件的單位能耗降低7%。
因此(cǐ),目前(qián)最新式的周期式和連(lián)續式加熱爐都改成了圓柱形。
2.減少爐襯蓄(xù)熱(rè)的方法是采用質(zhì)量熱容和密度小的絕熱耐火材料。陶瓷纖維(wéi)俗稱矽酸鋁纖(xiān)維,是一種理(lǐ)想的新型節能耐(nài)火材料(liào)。由(yóu)於陶瓷纖維(wéi)的導熱率小(xiǎo),在同樣爐膛和爐襯尺寸,相同爐溫的情(qíng)況下,爐外壁溫度要比重質磚和(hé)輕質耐火磚低得多。陶瓷纖維爐襯(chèn)的升溫時間僅為輕質火磚和粘土爐襯的升溫時間五分之一到(dào)六分之一。當加熱爐(lú)經常為斷續運(yùn)轉時,采用陶瓷纖維煽動襯顯然是特別有利的。一方麵爐子的快速升溫,縮短了(le)輔助時間,另一方(fāng)麵大量降低(dī)蓄熱、顯著減少了(le)能源消耗。采用陶瓷纖維爐襯使空爐升溫時間減少六分之一,節約燃(rán)料50%。
3.對各種類型(xíng)的加(jiā)熱爐,用在加熱夾層、料(liào)盤,料筐所(suǒ)需的熱能(néng)比重為18%~29%。所以(yǐ)減輕(qīng)夾具,料盤重(chóng)量對於提高加熱(rè)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(xuǎn)用(yòng)材料。實踐證明,用優(yōu)質耐熱鋼製造夾具和料盤從延長使用壽命和(hé)節能意(yì)義上是合算的。例如日本日(rì)立建築機械廠改進了密封箱式爐的料盤結構,減輕了重量,使從原來每盤裝200個軸類件增加到每(měi)盤裝300個,可(kě)節電20%。節約丙烷500kg。美國TRW公司對在真空(kōng)熱處理的工件和(hé)料盤的重(chóng)量比,經(jīng)改進後達到(dào)300%。
該廠(chǎng)過去用的料(liào)盤和立柱共(gòng)重630kg,改用鉬棒製造後僅生(shēng)225kg,並使整盤料的(de)加熱時間由8h減為6h。
連續式爐的輸送帶(dài)自爐(lú)中轉出後在大氣中(zhōng)繞多周冷卻後,再進入爐(lú)中(zhōng)加熱。減輕輸送重量(liàng),即可節約加熱(rè)輸送帶上的大量熱能。從這個意(yì)義上(shàng)看,振底式爐、輥底式爐和網帶式爐比(bǐ)鏈(liàn)板式(shì)爐在節能方麵優越(yuè)。
廢熱可充分利用使用各種燃料(liào)的(de)燃料爐的廢熱利用的潛(qián)力很大。從爐中排出的廢氣溫(wēn)度比爐子指示溫(wēn)度至少要高50℃。最後排(pái)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(kōng)氣,利用燃料廢氣熱量來預熱空氣是燃燒爐的最大節能措施。例如廢氣溫度為900℃時,空氣燃料比為1:4。廢氣帶走的(de)熱損失率為50%。如果用此廢氣把空氣預熱到250℃,可節約15%的燃料,使22%的廢氣熱量得到回收。由此可知,空氣預熱溫度(dù)愈高、燃料節約率也愈大。
用燃料比用電便宜,但其燃燒過(guò)程較為複雜,同時用燃料比用電會造成較(jiào)多的環境汙染。但隨著控製技術的進步(bù),使氣代電和液體燃料爐溫度實現精確控製成為可能。
天燃氣是一次能源,熱處理爐除直接燃燒可獲得至少(shǎo)30%的熱效率外,煙道氣(qì)廢熱還可用來預熱燃燒,用空氣、回火爐加熱、清洗液和淬火(huǒ)油的加熱以及其他生活用途,使絕對的熱利用率可達到80%以上。目前,先進工業國家(jiā)的(de)熱處理燃料爐占有相當比重。
據調查,西歐國家熱處理用燃料爐的比重占20%~30%,美國占25.5%,而日本燃料爐主要用重(chóng)油、煤油、液(yè)化(huà)氣和城市煤氣總共占61.4%。
近10年來,我國天燃資源勘探有重大突破。將為熱處理行業創造非常便利的用氣條件。廣大企(qǐ)業應看到熱(rè)處(chù)理能源變化的這種有利前景,在熱處理(lǐ)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爐型。從熱處理能源利用角度看,要考慮加熱爐的效(xiào)率,密封性和爐子外(wài)形。當工件批量(liàng)大、品種單一時,應采用連續式爐。在相同(tóng)爐膛容積下,圓(柱)形爐比方形爐節能效果明顯。
降低熱(rè)損失(shī)的有效方(fāng)法
減少加熱設備的熱損失是提高加熱效率的主要途徑。減(jiǎn)少加熱爐熱損(sǔn)失的方法有:
減少爐壁散熱(rè),提高爐襯材料的(de)隔熱能力和(hé)減少其蓄熱量,增加爐密封性、減少傳動件和料筐、料盤帶走的熱量等。
1.減少加熱爐的(de)散熱量的有效方法首先是(shì)減少爐子的表(biǎo)麵積。當其他條件相同時,爐子的散熱損失和(hé)爐(lú)壁表麵積成正比。圓柱形爐的外表麵比箱型爐小近14%,外壁溫度低10℃,可使爐壁散熱約減(jiǎn)少20%,爐襯蓄熱(rè)減少,使被處理(lǐ)工件的單位能耗降低7%。
因此(cǐ),目前(qián)最新式的周期式和連(lián)續式加熱爐都改成了圓柱形。
2.減少爐襯蓄(xù)熱(rè)的方法是采用質(zhì)量熱容和密度小的絕熱耐火材料。陶瓷纖維(wéi)俗稱矽酸鋁纖(xiān)維,是一種理(lǐ)想的新型節能耐(nài)火材料(liào)。由(yóu)於陶瓷纖維(wéi)的導熱率小(xiǎo),在同樣爐膛和爐襯尺寸,相同爐溫的情(qíng)況下,爐外壁溫度要比重質磚和(hé)輕質耐火磚低得多。陶瓷纖維爐襯(chèn)的升溫時間僅為輕質火磚和粘土爐襯的升溫時間五分之一到(dào)六分之一。當加熱爐(lú)經常為斷續運(yùn)轉時,采用陶瓷纖維煽動襯顯然是特別有利的。一方麵爐子的快速升溫,縮短了(le)輔助時間,另一方(fāng)麵大量降低(dī)蓄熱、顯著減少了(le)能源消耗。采用陶瓷纖維爐襯使空爐升溫時間減少六分之一,節約燃(rán)料50%。
3.對各種類型(xíng)的加(jiā)熱爐,用在加熱夾層、料(liào)盤,料筐所(suǒ)需的熱能(néng)比重為18%~29%。所以(yǐ)減輕(qīng)夾具,料盤重(chóng)量對於提高加熱(rè)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(xuǎn)用(yòng)材料。實踐證明,用優(yōu)質耐熱鋼製造夾具和料盤從延長使用壽命和(hé)節能意(yì)義上是合算的。例如日本日(rì)立建築機械廠改進了密封箱式爐的料盤結構,減輕了重量,使從原來每盤裝200個軸類件增加到每(měi)盤裝300個,可(kě)節電20%。節約丙烷500kg。美國TRW公司對在真空(kōng)熱處理的工件和(hé)料盤的重(chóng)量比,經(jīng)改進後達到(dào)300%。
該廠(chǎng)過去用的料(liào)盤和立柱共(gòng)重630kg,改用鉬棒製造後僅生(shēng)225kg,並使整盤料的(de)加熱時間由8h減為6h。
連續式爐的輸送帶(dài)自爐(lú)中轉出後在大氣中(zhōng)繞多周冷卻後,再進入爐(lú)中(zhōng)加熱。減輕輸送重量(liàng),即可節約加熱(rè)輸送帶上的大量熱能。從這個意(yì)義上(shàng)看,振底式爐、輥底式爐和網帶式爐比(bǐ)鏈(liàn)板式(shì)爐在節能方麵優越(yuè)。
廢熱可充分利用使用各種燃料(liào)的(de)燃料爐的廢熱利用的潛(qián)力很大。從爐中排出的廢氣溫(wēn)度比爐子指示溫(wēn)度至少要高50℃。最後排(pái)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(kōng)氣,利用燃料廢氣熱量來預熱空氣是燃燒爐的最大節能措施。例如廢氣溫度為900℃時,空氣燃料比為1:4。廢氣帶走的(de)熱損失率為50%。如果用此廢氣把空氣預熱到250℃,可節約15%的燃料,使22%的廢氣熱量得到回收。由此可知,空氣預熱溫度(dù)愈高、燃料節約率也愈大。