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工業(yè)爐窯
工業(yè)窯爐：工業(yè)窯爐按熱工制度又可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是間斷式窯爐又稱(chēng)周期式窯爐，其特點(diǎn)是窯爐子間斷生產(chǎn)，在每一加熱周期內窯爐溫是變化的，如室式窯爐、臺車(chē)式窯爐、井式窯爐等；第二類(lèi)是連續式窯爐，其特點(diǎn)是窯爐子連續生產(chǎn)，窯爐膛內劃分溫度區段。在加熱過(guò)程中每一區段的溫度是不變的，工件由低溫的預熱區逐步進(jìn)入高溫的加熱區，如連續式加熱窯爐和熱處理窯爐、環(huán)形窯爐、步進(jìn)式窯爐、振底式窯爐等。
基本信息
| 中文名 | 工業(yè)爐窯 |
| 別名 | 周期式窯爐 |
| 特點(diǎn) | 窯爐子間斷生產(chǎn) |
| 例如 | 室式窯爐、臺車(chē)式窯爐、井式窯爐 |
工業(yè)窯爐歷史
工業(yè)窯爐的創(chuàng )造和發(fā)展對人類(lèi)進(jìn)步起著(zhù)十分重要的作用。中國在商代出現了較為完善的煉銅窯爐，窯爐溫達到1200℃，窯爐子內徑達0.8米。在春秋戰國時(shí)期，人們在熔銅窯爐的基礎上進(jìn)一步掌握了提高窯爐溫的技術(shù)，從而生產(chǎn)出了鑄鐵。
1794年，世界上出現了熔煉鑄鐵的直筒形沖天窯爐。后到1864年，法國人馬丁運用英國人西門(mén)子的蓄熱式窯爐原理，建造了用氣體燃料加熱的第一臺煉鋼平窯爐。他利用蓄熱室對空氣和煤氣進(jìn)行高溫預熱，從而保證了煉鋼所需的1600℃以上的溫度。1900年前后，電能供應逐漸充足，開(kāi)始使用各種電阻窯爐、電弧窯爐和有芯感應窯爐。
二十世紀50年代，無(wú)芯感應窯爐得到迅速發(fā)展。后來(lái)又出現了電子束窯爐，利用電子束來(lái)沖擊固態(tài)燃料，能強化表面加熱和熔化高熔點(diǎn)的材料。
用于鍛造加熱的窯爐子最早是手鍛窯爐，其工作空間是一個(gè)凹形槽，槽內填入煤炭，燃燒用的空氣由槽的下部供入，工件埋在煤炭里加熱。這種窯爐子的熱效率很低，加熱質(zhì)量也不好，而且只能加熱小型工件，以后發(fā)展為用耐火磚砌成的半封閉或全封閉窯爐膛的室式窯爐，可以用煤，煤氣或油作為燃料，也可用電作為熱源，工件放在窯爐膛里加熱。
為便于加熱大型工件，又出現了適于加熱鋼錠和大鋼坯的臺車(chē)式窯爐，為了加熱長(cháng)形桿件還出現了井式窯爐。20世紀20年代后又出現了能夠提高窯爐子生產(chǎn)率和改善勞動(dòng)條件的各種機械化、自動(dòng)化窯爐型。
工業(yè)窯爐的燃料也隨著(zhù)燃料資源的開(kāi)發(fā)和燃料轉換技術(shù)的進(jìn)步，而由采用塊煤、焦炭、煤粉等固體燃料逐步改用發(fā)生窯爐煤氣、城市煤氣、天然氣、柴油、燃料油等氣體和液體燃料，并且研制出了與所用燃料相適應的各種燃燒裝置。
工業(yè)窯爐的結構、加熱工藝、溫度控制和窯爐內氣氛等，都會(huì )直接影響加工后的產(chǎn)品質(zhì)量。在鍛造加熱窯爐內，提高金屬的加熱溫度，可以降低變形阻力，但溫度過(guò)高會(huì )引起晶粒長(cháng)大、氧化或過(guò)燒，嚴重影響工件質(zhì)量。在熱處理過(guò)程中，如果把鋼加熱到臨界溫度以上的某一點(diǎn)，然后突然冷卻，就能提高鋼的硬度和強度；如果加熱到臨界溫度以下的某一點(diǎn)后緩慢冷卻，則又能使鋼的硬度降低而使韌性提高。
為了獲得尺寸精確和表面光潔的工件，或者為了減少金屬氧化以達到保護模具、減少加工余量等目的，可以采用各種少無(wú)氧化加熱窯爐。在敞焰的少無(wú)氧化加熱窯爐內，利用燃料的不完全燃燒產(chǎn)生還原性氣體，在其中加熱工件可使氧化燒損率降低到0.3%以下。
不同類(lèi)別窯爐
沖天窯爐
在沖天窯爐內熔煉鑄鐵，往往受到焦炭質(zhì)量、送風(fēng)方式、窯爐料情況和空氣溫度等條件的影響，使熔煉過(guò)程難于穩定，不易獲得優(yōu)質(zhì)鐵水。熱風(fēng)沖天窯爐能有效地提高鐵水溫度、減少合金燒損、降低鐵水氧化率，從而能生產(chǎn)出高級鑄鐵。
火焰窯爐
火焰窯爐的燃料來(lái)源廣，價(jià)格低，便于因地制宜采取不同的結構，有利于降低生產(chǎn)費用，但火焰窯爐難于實(shí)現精確控制，對環(huán)境污染嚴重，熱效率較低。
電窯爐
電窯爐的特點(diǎn)是窯爐溫均勻和便于實(shí)現自動(dòng)控制，加熱質(zhì)量好。按能量轉換方式，電窯爐又可分為電阻窯爐、感應窯爐和電弧窯爐。以單位時(shí)間單位窯爐底面積計算的窯爐子加熱能力稱(chēng)為窯爐子生產(chǎn)率。
燃氣為液化氣，天然氣，焦窯爐煤氣，城市煤氣，轉窯爐煤氣，混合煤氣，發(fā)生窯爐煤氣，高窯爐煤氣等。工業(yè)窯爐是在工業(yè)生產(chǎn)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(shuō)，鍋窯爐也是一種工業(yè)窯爐，但習慣上人們不把它包括在工業(yè)窯爐范圍內在鑄造車(chē)間，有熔煉金屬的沖天窯爐、感應窯爐、電阻窯爐、電弧窯爐、真空窯爐、平窯爐、坩堝窯爐等；有烘烤砂型的砂型干燥窯爐、鐵合金烘窯爐和鑄件退火窯爐等；在鍛壓車(chē)間，有對鋼錠或鋼坯進(jìn)行鍛前加熱的各種加熱窯爐，和鍛后消除應力的熱處理窯爐；在金屬熱處理車(chē)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窯爐；在焊接車(chē)間，有焊件的焊前預熱窯爐和焊后回火窯爐；在粉末冶金車(chē)間有燒結金屬的加熱窯爐等。
應用其他工業(yè)，如冶金工業(yè)的金屬熔煉窯爐、礦石燒結窯爐和煉焦窯爐；石油工業(yè)的蒸餾窯爐和裂化窯爐；煤氣工業(yè)的發(fā)生窯爐；硅酸鹽工業(yè)的水泥窯和玻璃熔化、玻璃退火窯爐；食品工業(yè)的烘烤窯爐等。
燃氣工業(yè)窯爐工業(yè)窯爐按供熱方式分為兩類(lèi)：一類(lèi)是火焰窯爐（或稱(chēng)燃料窯爐），用固體、液體或氣體燃料在窯爐內的燃燒熱量對工件進(jìn)行加熱；第二類(lèi)是電窯爐，在窯爐內將電能轉化為熱量進(jìn)行加熱。
膛式火焰窯爐膛式火焰窯爐的工作室叫做窯爐膛，由窯爐底、窯爐墻和窯爐頂組成。用作或時(shí)，窯爐底的結構有多種型式，并可按窯爐底結構稱(chēng)為車(chē)底窯爐、推料式窯爐、步進(jìn)窯爐、輥底窯爐、鏈式窯爐、環(huán)形窯爐等。熔煉用火焰窯爐（如、煉銅）的窯爐底是凹下的熔池，用以存放熔融金屬。熔池的形狀，呈長(cháng)方形、圓形或橢圓形。熔池底部有液體金屬的排出口。窯爐墻上有窯爐門(mén)、窺視孔、出渣口等。窯爐頂結構有拱頂和吊頂兩種；前者用于寬度較小的窯爐子，后者用于較寬的窯爐子。在高溫火焰窯爐上，火焰直接進(jìn)入窯爐膛。如以塊煤為燃料，則需單獨設置固體燃料的燃燒室，火焰翻過(guò)火口進(jìn)入窯爐膛。如以粉煤、煤氣或燃料油為燃料，則需用燃燒器。
回轉窯爐回轉窯爐或稱(chēng)回轉窯，在冶金工業(yè)中用于鐵礦石的直接還原、氧化鋁礦物的焙燒、粘土礦物的焙燒，以及各種散狀原料的焙燒揮發(fā)、離析和干燥作業(yè)。回轉窯爐的窯爐體呈圓筒形，用厚鋼板制成，筒內襯以耐火材料。窯爐體橫架在支座的滾輪上，稍?xún)A斜(4～6%)。窯爐體長(cháng)度與直徑之比在12:1到30:1之間。操作時(shí)窯爐體勻速轉動(dòng)。由于窯爐體的傾斜和轉動(dòng)，窯爐料由高處逐漸移向低處。窯爐料在運動(dòng)過(guò)程中逐漸升溫，并依次發(fā)生物理、化學(xué)變化。回轉窯爐的溫度一般控制在窯爐料熔點(diǎn)以下。
熱工儀表
電工儀表
工業(yè)窯爐以單位時(shí)間單位窯爐底面積計算的窯爐子加熱能力稱(chēng)為窯爐子生產(chǎn)率。窯爐子升溫速度越快、窯爐子裝載量越大，則窯爐子生產(chǎn)率越高。在一般情況下，窯爐子生產(chǎn)率越高，則加熱每千克物料的單位熱量消耗也越低。因此，為了降低能源消耗，應該滿(mǎn)負荷生產(chǎn)，盡量提高窯爐子生產(chǎn)率，同時(shí)對燃燒裝置實(shí)行燃料與助燃空氣的自動(dòng)比例調節，以防止空氣量過(guò)剩或不足。此外，還要減少窯爐墻蓄熱和散熱損失、水冷構件熱損失、各種開(kāi)口的輻射熱損失、離窯爐煙氣帶走的熱損失等。
金屬或物料加熱時(shí)吸收的熱量與供入窯爐內的熱量之比，稱(chēng)為窯爐子熱效率。連續式窯爐比間斷式窯爐的熱效率高，因為連續式窯爐的生產(chǎn)率高，而且是不間斷工作的，窯爐子熱制度處于穩定狀態(tài)，沒(méi)有周期性的窯爐墻蓄熱損失，還由于窯爐膛內部有一個(gè)預熱窯爐料的區段，煙氣部分余熱為入窯爐的冷工件所吸收，降低了離窯爐煙氣的溫度。
提高窯爐子熱效率的基本措施是：充分提高燃燒效率，強化對工件的傳熱；盡可能地連續生產(chǎn)和滿(mǎn)負荷工作；設置預熱器，對空氣及煤氣進(jìn)行預熱，以回收煙氣余熱；采用比熱容和熱導率低的耐火材料，以減少窯爐墻蓄熱和散熱損失。
為了使窯爐溫恒定和實(shí)現規定的升溫速度，除必須根據工藝要求、預熱器和窯爐用機械型式、燃料和燃燒裝置類(lèi)別、工業(yè)窯爐排煙方式等確定優(yōu)良的窯爐型結構外，還需要對燃料和助燃空氣的流量和壓力，或對電功率等可控變量通過(guò)各種控制單元進(jìn)行相互調節，以實(shí)現窯爐溫、窯爐氣氛或窯爐壓的自動(dòng)控制。
高檔工業(yè)產(chǎn)品對窯爐內溫度場(chǎng)的均勻性要求較高，對燃燒氣氛的穩定可控性要求較高，使用傳統的連續燃燒控制無(wú)法實(shí)現。隨著(zhù)寬斷面、大容量的工業(yè)窯爐的出現，必須采用脈沖燃燒控制技術(shù)才能控制窯爐內溫度場(chǎng)的均勻性。窯爐高溫漆是把常耐溫要達到窯爐高溫，耐溫度要提高到1800℃，耐溫高，涂層工作穩定，高溫耐火防腐防氧化，耐火隔熱保溫節能，工業(yè)生產(chǎn)窯爐持續耐磨抗沖擊，具體高溫漆如下：窯爐耐高溫隔熱保溫漆，采用特制高溫溶液，耐溫可以達到1800℃，可以直接面對火焰長(cháng)時(shí)間燒烤，隔熱保溫率極佳，涂層導熱系數都只有0.03W/m.K，能有效抑制并屏蔽紅外線(xiàn)的輻射熱和熱量的傳導，隔熱保溫抑制效率可達90%左右，可抑制高溫物體的熱輻射和熱量的傳導散失，絕緣、耐壓、固化后可再加工，涂刷不規則物體方便，功能涂料直接涂刷在物體上幾個(gè)毫米即可。窯爐耐高溫防腐漆，耐溫可達到1700℃，功能涂料可以在高溫氣體（煙氣）、火中、高溫液體（海水、污水）環(huán)境中保護基體耐防腐、抗氧化、封閉保護等作用，涂料涂層穩定性高耐磨，在高溫環(huán)境下會(huì )與其他活性分子反應，使用壽命長(cháng)。窯爐耐磨防水漆，耐溫可達600℃，主要成分是純剛玉，其常溫下強度可達210Mpa以上，涂料功能涂料可以薄層涂刷，可用工業(yè)、冶金、礦山、建筑、交通、醫藥、輕工等上的汽蝕摩擦不粘、硬度摩擦不粘、撞擊摩擦不粘，另外功能涂料耐酸堿、防水、附著(zhù)力好、施工方便。窯爐耐高溫封閉漆，耐溫到1700℃，防水封閉性能好，涂刷方便，使用壽命長(cháng)，耐酸堿、抗老化、自潔、耐磨，可以很好的保持基體不被水、液體、汽侵蝕，延長(cháng)基體的使用壽命，高溫封閉功能涂料可以直接涂刷在高溫煙道、煙囪、混凝土、各種金屬、纖維面、保溫磚等上。窯爐煙氣防腐漆，可以長(cháng)效防腐：極好的耐蝕性，抗煙氣中H2S等介質(zhì)腐蝕。和傳統的玻璃鱗片防腐功能涂料有更好的延展性和牢固的附著(zhù)力。超強的附著(zhù)力：涂層與基體結合力極強，功能涂料組合物中含有的金屬氧化物納米材料和稀土氧化物超微粉體，幫助涂層形成一個(gè)致密的界面過(guò)渡層，使其綜合熱力學(xué)性質(zhì)與基體相匹配。耐高溫：本產(chǎn)品的基料和填料均有耐高溫的無(wú)機材料組成，涂料的煙氣防腐功能涂料耐熱600℃。窯爐耐高溫透明防腐隔熱漆采用高純度硅酸鹽溶液，加如超微無(wú)機金屬氧化物精細加工而組成，耐溫可達1700℃，功能涂料完全透明，在常溫和高溫下無(wú)任何揮發(fā)性氣味，功能涂料涂刷后涂膜影不響物體的本來(lái)顏色，功能涂料涂刷在無(wú)機的材質(zhì)基體上，能與物體表面形成互穿網(wǎng)絡(luò )結構，附著(zhù)力好，透明功能涂料具有一定的隔熱、阻燃、防氧化、防腐的保護作用，延長(cháng)基體的使用壽命，節能環(huán)保。窯爐耐高溫遠紅外輻射漆是一種耐高溫(溫度可以達到1700℃）、強輻射率（0.95）、耐蝕性和高耐磨性的特種功能節能功能涂料，通過(guò)功能涂料涂層紅外輻射，改善爐內熱交換、提高爐膛內溫度場(chǎng)強及均勻性、使燃料燃燒更充分，達到增加熱效率，大大提高耐火材料熱效率，減少能耗、節約能源和延長(cháng)爐體內襯使用年限。窯爐耐高溫無(wú)機粘漆擁有自己知識產(chǎn)權的新型產(chǎn)品，耐溫可以達到1800℃耐高溫無(wú)機粘合劑粘結力強且對金屬基體無(wú)腐蝕性，而且可以再高溫下保持良好的粘接性能和抗腐蝕性，使用壽命長(cháng)。窯爐耐高溫陶瓷絕緣漆，耐溫可以達到1700℃，能承受較強電場(chǎng)而不被擊穿的陶瓷涂層。高溫絕緣涂料涂層具有較高的機械強度和良好的化學(xué)穩定性，能耐老化，耐水，耐化學(xué)腐蝕；同時(shí)還具有耐機械沖擊和熱沖擊性能。
脈沖燃燒控制采用的是一種間斷燃燒的方式，使用脈寬調制技術(shù)，通過(guò)調節燃燒時(shí)間的占空比（通斷比）實(shí)現窯窯爐的溫度控制。燃料流量可通過(guò)壓力調整預先設定，燒嘴一旦工作，就處于滿(mǎn)負荷狀態(tài)，保證燒嘴燃燒時(shí)的燃氣出口速度不變。當需要升溫時(shí)，燒嘴燃燒時(shí)間加長(cháng)，間斷時(shí)間減小；需要降溫時(shí)，燒嘴燃燒時(shí)間減小，間斷時(shí)間加長(cháng)。脈沖燃燒控制的主要優(yōu)點(diǎn)為傳熱效率高，大大降低能耗。可提高窯爐內溫度場(chǎng)的均勻性。無(wú)需在線(xiàn)調整，即可實(shí)現燃燒氣氛的精確控制。可提高燒嘴的負荷調節比。系統簡(jiǎn)單可靠，造價(jià)低。減少NOx的生成。普通燒嘴的調節比一般為1：4左右，當燒嘴在滿(mǎn)負荷工作時(shí)，燃氣流速、火焰形狀、熱效率均可達到最佳狀態(tài)，但當燒嘴流量接近其最小流量時(shí)，熱負荷最小，燃氣流速大大降低，火焰形狀達不到要求，熱效率急劇下降，高速燒嘴工作在滿(mǎn)負荷流量50%以下時(shí)，上述各項指標距設計要求就有了較大的差距。
脈沖燃燒則不然，無(wú)論在何種情況下，燒嘴只有兩種工作狀態(tài)，一種是滿(mǎn)負荷工作，另一種是不工作，只是通過(guò)調整兩種狀態(tài)的時(shí)間比進(jìn)行溫度調節，所以采用脈沖燃燒可彌補燒嘴調節比低的缺陷，需要低溫控制時(shí)仍能保證燒嘴工作在最佳燃燒狀態(tài)。在使用高速燒嘴時(shí)，燃氣噴出速度快，使周?chē)纬韶搲海瑢⒋罅扛G內煙氣吸人主燃氣內，進(jìn)行充分攪拌混合，延長(cháng)了煙氣在窯內的滯流時(shí)間，增加了煙氣與制品的接觸時(shí)間，從而提高了對流傳熱效率，另外，窯內煙氣與燃氣充分攪拌混合，使燃氣溫度與窯內煙氣溫度接近，提高窯內溫度場(chǎng)的均勻性，減少高溫燃氣對被加熱體的直接熱沖擊。
工業(yè)窯爐行業(yè)中普及脈沖燃燒控制技術(shù)，由高速燃燒器和工業(yè)窯爐控制系統兩部分組成，采用脈沖燃燒技術(shù)來(lái)完成工業(yè)窯爐的升溫、控溫。對于燃氣窯窯爐內部溫度場(chǎng)和溫度波動(dòng)力±2°C，對于燃油（柴油）窯窯爐內部溫度場(chǎng)和溫度波動(dòng)為±3°C，在使用重柴油為燃料的窯窯爐上效果良好。普通燃燒器當窯窯爐內部溫度低于燃料自燃溫度時(shí)，燃燒器燃料間斷后火焰立即熄滅，無(wú)法繼續燃燒，對窯爐內溫度不會(huì )產(chǎn)生影響，解決了熄火這一問(wèn)題，并采用當今最先進(jìn)的霧化技術(shù)——氣泡霧化技術(shù)，使燃燒器的霧化效果更好、霧化介質(zhì)使用量更少，原來(lái)燒輕柴油的窯窯爐現可燒重柴油。
在實(shí)際應用過(guò)程中，采用普通的脈寬調制的方法調節燃燒占空比時(shí)，當占空比接近0%或100%時(shí)，間斷或燃燒的時(shí)間太短，現場(chǎng)的運行效果不理想，于是我們引人了最小時(shí)間這一概念，將間斷和燃燒的最小時(shí)間定為3秒，當占空比接近0%或100%時(shí)，延長(cháng)相應的燃燒和間斷時(shí)間即可解決這一問(wèn)題。脈沖燃燒作為一項新技術(shù)有著(zhù)廣闊的應用前景，可廣泛應用于陶瓷、冶金、石化等行業(yè)，對提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低燃耗、減少污染將發(fā)揮重大作用，是工業(yè)窯爐行業(yè)自動(dòng)控制的一次革新，將成為未來(lái)工業(yè)窯爐燃燒技術(shù)的發(fā)展方向。
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