熱處理行業技術改造

熱處理行業技術改造（轉自恒盛爐業老網站）

    熱處理行業是機械工業的用電大戶，占機械工業用電總量的近30%，熱處理行業的節能主要是節電。目前全國金屬熱處理的加熱設備以60kw的標準臺計，約有20萬臺，裝機總容量1200萬kw，年用電約100億度，折合350萬噸標準煤。因此，我國熱處理行業的節能潛力是巨大的。 

    我國熱處理行業現服役的加熱設備多是陳舊裝備。以空氣作為加熱介質的箱式、井式、臺車式加熱爐和部分鹽浴爐，構成當前機械制造和冶金等行業的熱加工主力裝備。 近20年國內研制及引進具有先進水平的少、無氧化加熱爐，如真空爐、保護氣氛爐、可控氣氛爐、離子滲氮爐等占比例不足20%，盡管如此，這些先進加熱設備由于管理和操作者的素質不高，并未充分發揮設備應有作用。 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。熱處理工藝裝備的更新工作亦相當繁重，在推廣采用新型的真空加熱設備和保護氣氛、可控氣氛加熱設備的同時，對傳統的現役老舊加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，可為企業和國家創造可觀的財富。 天然氣是******能源合理選擇能源是熱處理設備節能要考慮的首要問題。熱處理的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于生產成本，能源供應條件，操作與控制的難易程度、可靠性，熱處理工藝的特性和對生態環境影響等綜合因素。 電加熱干凈，溫度易控制，輔助設施少，操作簡便是其優點。用電阻爐加熱理論上可獲得70%~~80%的熱利用率，但電是二次能源，考慮到發電的效率，電阻爐的綜合熱利用率不超過30%。電能價格高，從而生產成本也高。由于科學技術的發展，水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，當前國際上的動向還是采用電能的比重逐步增加。 用燃料比用電便宜，但其燃燒過程較為復雜，同時用燃料比用電會造成較多的環境污染。但隨著控制技術的進步，使氣代電和液體燃料爐溫度實現精確控制成為可能。天燃氣是一次能源，熱處理爐除直接燃燒可獲得至少30%的熱效率外，煙道氣廢熱還可用來預熱燃燒，用空氣、回火爐加熱、清洗液和淬火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，先進工業國家的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油、煤油、液化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。廣大企業應看到熱處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。 圓形爐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，要考慮加熱爐的效率，密封性和爐子外形。當工件批量大、品種單一時，應采用連續式爐。在相同爐膛容積下，圓(柱)形爐比方形爐節能效果明顯。

    降低熱損失的有效方法

    減少加熱設備的熱損失是提高加熱效率的主要途徑。減少加熱爐熱損失的方法有： 減少爐壁散熱，提高爐襯材料的隔熱能力和減少其蓄熱量，增加爐密封性、減少傳動件和料筐、料盤帶走的熱量等。

    1.減少加熱爐的散熱量的有效方法首先是減少爐子的表面積。當其他條件相同時，爐子的散熱損失和爐壁表面積成正比。圓柱形爐的外表面比箱型爐小近14%，外壁溫度低10℃，可使爐壁散熱約減少20%，爐襯蓄熱減少，使被處理工件的單位能耗降低7%。 因此，目前最新式的周期式和連續式加熱爐都改成了圓柱形。

    2.減少爐襯蓄熱的方法是采用質量熱容和密度小的絕熱耐火材料。陶瓷纖維俗稱硅酸鋁纖維，是一種理想的新型節能耐火材料。由于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，爐外壁溫度要比重質磚和輕質耐火磚低得多。陶瓷纖維爐襯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特別有利的。一方面爐子的快速升溫，縮短了輔助時間，另一方面大量降低蓄熱、顯著減少了能源消耗。采用陶瓷纖維爐襯使空爐升溫時間減少六分之一，節約燃料50%。

    3.對各種類型的加熱爐，用在加熱夾層、料盤，料筐所需的熱能比重為18%~29%。所以減輕夾具，料盤重量對于提高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，用優質耐熱鋼制造夾具和料盤從延長使用壽命和節能意義上是合算的。例如日本日立建筑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個軸類件增加到每盤裝300個，可節電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，經改進后達到300%。該廠過去用的料盤和立柱共重630kg，改用鉬棒制造后僅生225kg，并使整盤料的加熱時間由8h減為6h。連續式爐的輸送帶自爐中轉出后在大氣中繞多周冷卻后，再進入爐中加熱。減輕輸送重量，即可節約加熱輸送帶上的大量熱能。從這個意義上看，振底式爐、輥底式爐和網帶式爐比鏈板式爐在節能方面優越。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℃。最后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，利用燃料廢氣熱量來預熱空氣是燃燒爐的******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，空氣預熱溫度愈高、燃料節約率也愈大。

作者：鄭仲瑜、樊東黎

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