工業爐

工業爐是在工業生產中，利用燃料燃燒或電能轉化的熱量，將物料或工件加熱的熱工設備。廣義地說，鍋爐也是一種工業爐，但習慣上人們不把它包括在工業爐範圍內。

基本介紹

• 中文名：工業爐
• 外文名：Industrial furnace
• 利用：燃料燃燒或電能轉化的熱量
• 廣義：鍋爐也是一種工業爐
• 組成部分：工業爐本體

組成部分

工業爐砌體、工業爐排煙系統、工業爐預熱器、工業爐驅動裝置和工業爐燃燒裝置等。

一般工業爐的結構組成：

1、工業爐本體，包括框架支撐結構、爐膛結構、物料輸送系統等。

2、供熱系統，包括向工業爐內物料提供熱源的設備系統，如能源介質管道和設備系統、電力輸送系統變壓設備等。

3、排煙系統，包括煙道、煙囪、換熱器和排煙輔助設備等。

4、其他配套設備。

設備分類

工業爐按供熱方式分為兩類：一類是火焰爐(或稱燃料爐)，用固體、液體或氣體燃料在爐內的燃燒熱量對工件進行加熱；第二類是電爐，在爐內將電能轉化為熱量進行加熱。

工業爐按熱工制度分為兩類:一是間斷式爐，又稱周期式爐，其特點是爐膛內不劃分溫度區段，爐子按一班或兩班生產，在每一加熱周期內爐溫是變化的，如各種室式爐、台車式爐、井式爐、罩式爐等;二是連續式爐，其特點是爐膛內劃分溫度區段，一般由預熱、加熱(高溫)、均熱(保溫)三個區段組成，爐子為三班連續生產，在工業爐加熱過程中每一區段內的溫度可認為是不變化的，如二段或三段連續式加熱爐、推桿式加熱爐和熱處理爐、環形爐、步進式爐、振底式爐、沖天爐及石灰窯等。

套用分類

在鑄造車間，有熔鍊金屬的沖天爐、感應爐、電阻爐、電弧爐、真空爐、平爐、坩堝爐等；有烘烤砂型的砂型乾燥爐、鐵合金烘爐和鑄件退火爐等；在鍛壓車間，有對鋼錠或鋼坯進行鍛前加熱的各種加熱爐，和鍛後消除應力的熱處理爐；在金屬熱處理車間，有改善工件機械性能的各種退火、正火、淬火和回火的熱處理爐；在焊接車間，有焊件的焊前預熱爐和焊後回火爐；在粉末冶金車間有燒結金屬的加熱爐等。

套用其他工業，如冶金工業的金屬熔煉爐、礦石燒結爐和煉焦爐；石油工業的蒸餾爐和裂化爐；煤氣工業的發生爐；矽酸鹽工業的水泥窯和玻璃熔化、玻璃退火爐；食品工業的烘烤爐等。

提高利用率

1、改善燃料的燃燒狀況。

燃料作為能源具有很大的特殊性，第一，資源的總量是有限的，燃料的總量是有限的總有一天會枯竭。第
二，燃料的使用具有不可重複性，燃料的使用是單方向的具有不可逆性。第三，能源的使用效率低下。燃料在使用過程中常常會發生一定的損失，損失的程度根據使用的方式和控制水平的不同而不同。第四，燃料在使用過程中會對環境產生負面影響，燃料在使用過程中常常會伴有廢棄物的產生，對環境造成不同程度的污染。

燃料在工業爐中燃燒時通過安裝在工業爐上的燃燒器上完成的，因而燃燒器的性能直接關係到工業爐燃料的消耗量。因此，應該提高燃燒器的性能，因為只有保證燃燒器的性能滿足工業爐的供熱能力，使其有較低和穩定的空氣過剩係數，才能使燃料在使用過程中充分提高燃燒效率，使燃燒器能夠適應溫度較高的助燃空氣。

2、最佳化爐襯結構。

工業爐的爐襯可以分為磚砌爐襯、燒注料爐襯和纖維爐襯。當前國內的加熱爐大部分都是採用傳統的內火磚砌形式，爐襯的散熱和蓄熱可以占到總能耗的30%-40%。築爐材料的發展趨勢是高溫、高強和輕質方向。合理選擇爐襯材料和最佳化複合爐襯結構就可以起到減少爐體散熱、減少蓄熱損失達到節能的良好效果。首先，燒注料爐襯的導熱係數較之磚體爐襯的導熱係數小很多，爐體氣密性較好，因而可以起到延長使用壽命的、達到節能的目的。近年來澆注料在品種、質量上均有長足的進步，這樣可以起到滿足爐子內高溫、耐急冷急熱的要求，使用澆注爐襯可以比磚砌爐子節約3%左右的能源。其次，內火纖維是一種超輕質內火材料，它的基本性能密度小、導熱係數小，這種材料的築爐可以起到節能、省材提高爐子生產能力的效果。使用耐火纖維爐襯比磚砌爐子可以節約7%的能源。耐火纖維製品的研製，耐火纖維可以在1200度的高溫中使用，因而促進了耐火纖維的使用。

耐火纖維的施工方法可以在很大程度上影響其使用效果和使用壽命，傳統的錨固方法在使用中經常會發生各種問題。新的施工方法可以將纖維棉的高壓風送出噴槍，將結合劑與纖維棉外混使用這種方法消除了爐襯的接縫大大提高了其節能效果，可以起到延長爐子壽命的目的。紅外節能塗料的節能效果非常高，這種塗料可以在爐溫1800度的各種燃料爐上使用，如果將其噴到爐襯表面，可以形成0.5毫米的塗層，利用塗層的紅外輻射性能可以起到增加熱效、減少能耗的良好效果。

3、提高控制水平。

提高控制水平的方法：第一，控制燃料燃燒。對工業爐進行計算機控制要實現爐溫、供燃料量、燃料量與空氣量的合理配比，控制這幾個量的核心就是合理對燃料進行配比。用測量煙氣中含氧量的方法來進行控制配比。第二，最佳化數學模型。為了控制爐內的溫度要合理最佳化數學模型，爐內溫度利用數學模型最好將爐內溫度控制為曲線，提高爐內燃料的使用效率。

設備使用

工業爐在其生產過程中經常會涉及熔煉、乾燥、烘烤、加還化學反應等加熱的工序。而工業爐窯就是用於這些工序的加熱設備。而為這些設備提供熱源的燃料主要有氣體燃料、液體燃料、固體燃料和電。使用這些加熱設備，容易發生燒傷、觸電事故。如果使用氣體、液體燃料，一旦發生泄漏或溢出，亦可能構成火災、爆炸的危險。

工業爐使用時爐門升降機構必須完好，鋼絲繩斷絲不準超過規定值。重錘配置適當，外露傳動部分應設防護罩。 如果是水冷卻的爐門，還要保證管道暢通，冬季管路不冰凍。爐門要有限位裝置，進出爐時，要有切斷電源的聯鎖裝置，鋼絲繩在節距內斷絲數不得超過10%，平衡爐門的重錘懸掛應可靠。要求外露傳動部分的防護裝置應保持正確的安裝位置，結構合理。 爐車鋼絲繩滑輪應完整無損。 爐窯上所有滑輪、鏈輪結構完好，無缺損，轉動靈活。

工業爐

工業爐爐體的爐牆、爐襯應嚴密，無泄漏。 要求耐火材料經受熱、腐蝕、磨擦和化學浸蝕，爐體的爐牆要保持完整，不得有缺損；耐火材料及其製品連線的縫隙不得漏氣；同時要求爐窯的整體性必須堅固。氣閥應能按照操作要求使開關停在任一位置上，特別是在火焰熄滅時能迅速切斷燃料供給。氣閥要求無鬆動和泄漏現象，保持其整體性和可靠性。油管、風管及加熱管應無裂紋、無泄漏現象。各種不同用途的管道都要保持無泄漏、無裂紋、暢通，油嘴應暢通，油溫、油（風）壓應保持正常。

工業爐爐門巡迴冷卻水，必須暢通並在門安裝排氣管。 測溫儀表（見下圖）、儀器應靈敏可靠，PE可靠。要求儀器、儀表反應靈敏、指示正確，並在檢驗周期內使用。氨氣瓶嚴禁靠近熱源、電源或在強日光下曝曬。保持通風良好，且布置在人員活動地點的下風側。

安全隱患

工業爐是一種高溫設備，它與燃油、煤氣、電能、灰塵等密切聯繫在一起，容易引起火災、燒傷、爆炸、中毒、觸電等事故。因此，工業爐與一般冷加工設備相比，不安全因素要多得多。

一般說來，工業爐操作時的高溫容易發生燙傷、灼傷和燒傷；高溫熔鹽和熔融金屬遇到水後會發生爆炸；煤氣和可控氣氛是易爆氣體，油路、油箱和油庫都是易燃易爆設施，如使用不當，則將發生爆炸和中毒事故；電爐的安全保護裝置失靈，接觸後會發生觸電；氰化爐的氰化物有劇毒；硝鹽爐加熱到550℃以上會產生自燃；硝鹽與木炭、炭黑化合後會發生爆炸。

工業爐修理的環境較差，許多修理作業是在爐內進行，空間十分擁擠，自然採光不足，通風條件很差。工人操作時不僅受到粉塵的侵害，有時還直接受到高溫、煙塵、有毒氣體和化工材料的腐蝕。有的爐子（如沖天爐）高達10m—20m，由於爐身現場狹窄，修理工作呈高空立體交叉、多層作業，危險性很大。因此，當操作和維修工業爐時，要十分重視安全問題。尤其是在組織工業爐時，要十分重視安全問題。尤其是在組織工業爐的搶修或熱修時，更應注意這些不安全因素所可能引起的不幸事故。

故障分析

每個換向閥配有一個氣動三聯件，氣動三聯件應定期進行加油和清渣、排水。加油時先關閉氣動三聯件前手閥，然後卸下油杯加油，油杯的油量以不超過滿刻度為宜。油料為氣動三聯件指定的霧化油，亦可用32#透平液壓油替代。油的霧化速度調整至以3~5天霧化一杯油為宜，同時保證3~5天內加油一次。加油時如有必要，可一起進行清渣、排水。如氣動三聯件不霧化油，應及時對三聯件進行檢修或更換。

電爐式工業爐

換向系統發生故障報警時，根據控制櫃上顯示的報警指示燈找出故障點，並經現場檢查和確認後進行及時的處理，恢復換向閥的正常工作。如果屬氣管爆裂或脫落，關閉該換向閥的壓縮空氣供氣閥門並立即更換相應的氣管。如果屬限位開關鬆動不能接觸閥桿上的圓形鐵片，可立即調整限位開關的旋轉角度，保證換向閥閥板在前後極限位時和限位開關觸輪的正常接觸。如果不屬上述1）、2）原因報警，檢查電磁閥是否正常動作，必要時更換電磁閥。如果不屬上述1）、2）、3）故障報警，檢查氣缸是否內漏、限位開關和電磁閥的接線是否正常。

如果換向系統報警後不能及時排除故障並恢復運行，可採取如下處理措施：如換向系統報警後操作工在關閉手閥後仍不能及時排除故障而排煙溫度超標時，關停引風機，並關小空煤氣調節閥，組織相應的人員儘快處理故障。換向閥定期（可一年左右）打開檢修孔，檢查密封圈、閥板、連桿的使用情況，必要時可隨時打開檢查。

節能技術

1、要使用節能的燃燒技術

工業爐能源浪費的主要原因之一是不完全燃燒所造成的熱能損失。它是由化學不完全燃燒和機械不完全燃燒引起的。化學不完全燃燒可以引起由於排煙中一氧化碳，氫和氨的可燃氣體的不完全燃燒造成的熱損耗，從而引起以散煤為燃料的工業爐冒黑煙。這種黑煙中的高溫粉塵以及二氧化硫、二氧化碳等都會對大氣環境造成污染。機械不完全燃燒的熱損失主要體現在未完全燃燒的煤粒、灰渣和飛灰顆粒上面。這些灰渣和顆粒同樣會造成對環境的極大損害。富氧燃燒技術可以大幅度提高燃燒溫度，減少助燃的空氣量，以此來實現煙氣量的減少和燃氣熱的損失，既節約燃料，也能延長工業爐爐窖的使用壽命，提高工業爐的產量等。但富氧燃燒技術由於分離空氣時會產生氮氣等大量的副產品，對空氣污染情況的改善不僅起不到作用，反而可以加劇空氣品質的惡化，同時相關設備還會增加電耗，其大範圍的使用還有待改進和研究。工業上我們還可以採用高溫空氣燃燒技術以及燃料入爐前進行磁化處理等技術來達到節能減耗的目的。

2、工業爐的餘熱回收和利用技術

工業爐產生的大量的煙氣會帶走大量的熱能，這些熱能被稱之為餘熱。對這些餘熱的回收與利用，可以在節約能源的同時，減少對大氣的污染。目前我們可以裝配預熱器，用煙氣助燃。也可以裝配餘熱鍋爐來利用煙氣的餘熱燒熱水，工業用或者生活用均可。我們還可以利用煙氣餘熱來預熱早已冷卻的器件或用作低溫爐的熱源。而套用範圍最廣也是最有效的是使用換熱器，排放溫度在200℃以下時，其節能效果可以達到30%以上。目前我國套用範圍較廣的換熱器有片裝、噴流式、組合式以及旋流管式換熱器等類型，其套用後，節能效益大有提高。

3、熱工制度與檢測技術

目前我國工業爐的能源耗損以及污染嚴重主要是由於對燃料和空氣的調節和檢測技術不到位或者相對落後造成的。這種狀況對工業爐的熱工檢測與控制技術提出了更高的要求。先進的微機控制系統和先進的自動化控制技術的使用可以實現對系統及其相關部件的精準控制和調控，如控制工業爐的爐溫以及燃料的流量、控制煙道廢氣的含氧量等。

4、爐型結構與築爐材料的改進

為了達到節能減排的目的，我們可以對工業爐進行爐型結構的改進或者選擇新型的節能材料來提高能源的使用效率。一般來講，如果不能增大爐膛空間的話，我們可以選擇增大爐膛與器件之間的熱交換面積，或者採用圓形的爐體，以減少工業爐外壁的面積從而減少爐壁的散熱損耗。我們還可以在工業爐的爐膛內設定風扇來實現工業爐內對流傳熱功能的加強。工業爐內高速氣流的流轉會破壞工件表面阻礙傳熱來實現縮短工件的加熱時間，達到快速提高工件溫度的目的，此方法套用在小型加熱爐上作用將更為明顯。

綠色措施

在工業爐的綠色發展之路中．首先需要解決的就是熱能轉化吸收問題。目前比較先進的措施有以下幾點：

（1）以強化爐內傳熱為核心，最佳化工業爐整體設計。

（2）強化預熱回收技術，擴大技術套用領域。比如：使用自身預熱燒嘴；蓄熱式燒嘴等提高預熱溫度，或採用雙預熱等方式。

（3）採用輕型爐襯材料，最佳化爐襯結構。比如熱處理爐爐頂和側牆的耐火材料都選用纖維模組及新型納米材料，不僅完全滿足工藝要求，而且也安裝方便．節省了現場安裝人員的施工時間。

目前的工業爐技術發展方式已經發生了巨大變化。從感性設計到經驗設計，到經驗加理論，再到現在的理性設計，其實每一步都是在“綠色之路”的軌道上前行。