工业加热炉国内外研究现状和发展趋势_毕业论文

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工业加热炉国内外研究现状和发展趋势

1、国内外研究现状与水平

室式炉是加热炉中历史悠久的一种炉型,室式炉按用途可分为3种。①室式加热炉:用于金属锻造和钎焊加热,炉子工作温度1000~1300℃。以煤气为燃料的室式加热炉的断面图。煤气和助燃空气引入烧嘴后先在嘴内混合,而后喷出燃烧。燃烧气体在炉内将工件加热后进入烟道,最后经入烟囱排入大气。炉子由炉膛、金属炉架、烧嘴、炉门、烟道和调节炉膛压力的烟道闸门等组成。②室式热处理炉:用于金属锻后消除应力及热处理加热,用作正火、退火和淬火加热时,炉温800~1100℃,用作回火和时效加热时,炉温150~700℃。③室式焙烧炉:用于熔模铸造型壳的焙烧和搪瓷焙烧,炉温850~1200℃。

国外室状加热炉的主要进展:(1)采用新型燃烧器。近年来世界工业发达国家为了节约能源,改善炉内传热条件和减少污染等,成功研制多种燃烧器。(2)采取综合措施,降低单位燃耗。如采取最佳炉底强度,正确掌握热工操作。(3)注意热装和余热利用。国外大型加热炉,一般都安装换热器,既预热空气又预热煤气,如不预热燃料,至少要预热空气。近年来由于能源危机,要求出炉烟气温度低于800℃,故美国趋向用金属管状换热器,日本喜用片状换热器,寿命长达五年。英国正在研究能将空气预热到1100℃的装置;一种高效率的用镁铝硅微孔泡沫玻璃陶瓷制回转蓄热室,能够将废气热量回收90%。

近代国外连续加热炉的发展方向是:(1)提高炉子生产率,例如一座现代化大型自控室状加热炉的产量能达350~420t/h;(2)降低单位燃耗或热耗。日本轧钢生产的单位热耗是世界上最先的;(3)减少氧化铁皮烧损,一般不超过2%;(4)减少噪音和公害。对于车间风机和烧嘴等产生的噪音,不允许超过70~80分贝;(5)从轧机到加热炉,实行最佳程序自动化控制。

我国加热炉的现状不是很好,主要表现在以下几个方面:(1)加热炉生产效率和占地面积的比例依然很低,导致了土地资源的浪费;(2)现如今的加热炉燃料主要还是以焦炉煤气、高炉煤气等含磷硫等元素比较高的燃料为主,这些燃料燃烧时产生大量污染气体,且没有较好的废气回收装置,造成了环境污染;(3)现在耐火材料虽然种类繁多,但或多或少都存在一定的缺陷,对加热质量和炉子寿命有很大的影响。(4)加热炉的自动化程度仍然很低,未能实现真正的自动化。

2、发展趋势

目前国内已有数以百计的工业加热炉实现了计算机控制,取得了高产,优质,低耗和减少污染的效果。工业加热炉进行计算控制的第一步:是实现给定炉温和给定空气系数的燃烧控制,其核心就是燃烧流量控制和空燃比例的控制,其手段是在给定炉温的要求下,自动控制燃料的流量的多少和燃料流量与空气流量的比例的大小,其方法有:燃烧和空气流量测量法,烟气残氧分析反馈法,自寻优控制法和专家系统等。进一步提高是:用数学模型进行优化控制,优化工业陆的温热制度,即找到最佳的炉温控制和供热制度。数学模型可以用理论方法确立,也可以根据实验数据或生产数据经过数学处理得到。

在实际生产中,合理地设计炉型、炉衬、加热元件(或装置)等,同时通过综合管理控制,建立节能的管理体制,最有效地利用设备,使能源和原材料得到最充分的利用,从而可获得性能优良的产品。目前加热炉生产中所用的能源有电力和燃料。电力是无污染的能源。各类燃料燃烧对大气均造成污染。加热炉的控制方法,已从单纯的燃料量控制向多种控制的方向发展,向节能和环保的方向发展。现在加热炉的发展趋势有以下几方面: (责任编辑:qin)