連續(xù)式加熱爐演講課件潘永坤

1、連續(xù)的溫度分布 廣義的連續(xù)式加熱爐包括所有的廣義的連續(xù)式加熱爐包括所有的連續(xù)運(yùn)料連續(xù)運(yùn)料的加的加熱爐，如熱爐，如推鋼式式爐、步進(jìn)式爐、輸送帶式爐推鋼式式爐、步進(jìn)式爐、輸送帶式爐（鏈?zhǔn)綘t）、輥底式爐、分室式快速加熱爐，（鏈?zhǔn)綘t）、輥底式爐、分室式快速加熱爐，轉(zhuǎn)底式（環(huán)形）爐轉(zhuǎn)底式（環(huán)形）爐等。等。 但一般習(xí)慣上通常稱呼的連續(xù)式加熱爐，則多指但一般習(xí)慣上通常稱呼的連續(xù)式加熱爐，則多指由推鋼機(jī)運(yùn)料的推鋼式連續(xù)加熱爐以及后來發(fā)展的步由推鋼機(jī)運(yùn)料的推鋼式連續(xù)加熱爐以及后來發(fā)展的步進(jìn)式加熱爐。進(jìn)式加熱爐。溫?zé)嶂贫葴責(zé)嶂贫葴責(zé)嶂贫龋簻責(zé)嶂贫龋簂概念：爐溫制度系是指爐內(nèi)溫度分布溫度分布，主要是沿爐長方向爐長方

2、向的溫度分布。供熱制度系值爐內(nèi)供熱分供熱分布布。l二者關(guān)系：爐內(nèi)供熱分布和爐內(nèi)溫度分布是互為互為因果因果的。在設(shè)計(jì)時，根據(jù)爐溫制度的要求，采取某種供熱分配（燃燒器布置）來予以保證；在操作中，一定的供熱分配將造成一定的爐溫制度。因此，爐溫制度和供熱分配是結(jié)合起來考慮的，把它們總合叫做“溫?zé)嶂贫取?。l選擇溫?zé)嶂贫葧r的要求： （1）盡可能提高爐子的生產(chǎn)效率生產(chǎn)效率。這主要靠強(qiáng)化爐膛傳熱，保證最大的平均熱流，即提高爐氣與金屬間的平均輻射溫壓。 （2）盡可能提高爐子的熱效率熱效率，以降低能耗。提高熱效率與降低單位熱耗常常是一回事（=i/b， i為金屬加熱的焓增量） （3）滿足熱工藝的要求，保證良好的加熱

3、質(zhì)量加熱質(zhì)量。主要是保證所要求的加熱溫度和燒透程度，減少氧化和脫碳，避免過熱、過燒、燒化、粘鋼、燒裂、硬心、陰陽面等 （4）要具有良好的靈活性靈活性。適應(yīng)產(chǎn)量、鋼種和皮料規(guī)格的變化。 （5）此外，還要考慮爐子壽命、筑爐和修護(hù)成本、操作方便性、便于自動控制、有利于環(huán)境保護(hù)等因素。注：注：生產(chǎn)效率：生產(chǎn)效率：P，kg/h或t/d熱效率：熱效率：有效熱與供給熱量之比，也叫有效利用系數(shù)，用符有效熱與供給熱量之比，也叫有效利用系數(shù)，用符號號1 1表示。表示。2 2呢？呢？平均輻射溫壓和爐溫平均輻射溫壓和爐溫： 爐子的生產(chǎn)率主要決定于爐內(nèi)的爐子的生產(chǎn)率主要決定于爐內(nèi)的溫度條件溫度條件，而輻而輻射溫壓就是爐

4、膛內(nèi)輻射熱交換的溫度條件，射溫壓就是爐膛內(nèi)輻射熱交換的溫度條件，在高溫火焰爐在高溫火焰爐內(nèi)即決定于爐氣與金屬表面間的輻射溫壓。內(nèi)即決定于爐氣與金屬表面間的輻射溫壓。平均輻射溫壓理論公式平均輻射溫壓理論公式 幾何平均輻射溫壓公式幾何平均輻射溫壓公式l（1）常見的幾何平均輻射溫壓公式比較適合于逆流熱交較適合于逆流熱交換換時的情況。l（2）幾何平均輻射溫壓較理論計(jì)算結(jié)果低了許多，這可以設(shè)想它較近似于爐內(nèi)有析熱的實(shí)際情況近似于爐內(nèi)有析熱的實(shí)際情況。l(3)在其它條件不變時廢氣溫度愈高，平均輻射溫壓愈大廢氣溫度愈高，平均輻射溫壓愈大，逆流熱交換時差不多成直線關(guān)系。這一點(diǎn)與通常見到的逆流式連續(xù)加熱爐生產(chǎn)率

5、與廢氣出爐溫度成線性關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)是一致的。l(4)在同樣端點(diǎn)溫度條件在同樣端點(diǎn)溫度條件下，逆流時逆流時的平均輻射溫壓比順流時為大，而且廢氣出爐溫度Tg2值愈低，這一差值愈大。這就是為了在爐內(nèi)充分利用熱能的連續(xù)加熱爐多采用逆流式的基本原因。上述結(jié)論是在爐內(nèi)無析熱爐內(nèi)無析熱的條件下得出的。分析結(jié)論：分析結(jié)論：析熱現(xiàn)象：析熱現(xiàn)象： 通過理論分析在連續(xù)式加熱爐內(nèi)（通常為逆流式的），為提高理論平均輻射溫壓以提高爐子生產(chǎn)率的基本途徑為： 提高提高T T理理，提高，提高T T廢廢，端頭供熱，快速燃燒，端頭供熱，快速燃燒弊端：弊端：實(shí)際上，在推鋼式連續(xù)加熱爐內(nèi)使高溫端得到過分集中的高溫常是不實(shí)際上，在推鋼式連續(xù)

6、加熱爐內(nèi)使高溫端得到過分集中的高溫常是不允許的、，它受到加熱工藝方面的嚴(yán)格的限制。首先，如果出料端爐溫比所允許的、，它受到加熱工藝方面的嚴(yán)格的限制。首先，如果出料端爐溫比所要求的金屬加熱溫度高出太多時，則必將使金屬出爐時具有較大的要求的金屬加熱溫度高出太多時，則必將使金屬出爐時具有較大的斷面溫差斷面溫差，發(fā)生發(fā)生“硬心硬心”或或“陰陽面陰陽面”，達(dá)不到所要求的，達(dá)不到所要求的透燒程度透燒程度，影響產(chǎn)品質(zhì)量。其，影響產(chǎn)品質(zhì)量。其次，如果高溫端爐溫過高，則難于控制鋼的表面溫度，特別是次，如果高溫端爐溫過高，則難于控制鋼的表面溫度，特別是軋制延遲軋制延遲( (待軋待軋) )時，爐溫一時降不下來時，爐

7、溫一時降不下來i i爐內(nèi)的鋼又出不去，容易使鋼溫過高，造成爐內(nèi)的鋼又出不去，容易使鋼溫過高，造成“燒化燒化”現(xiàn)象和現(xiàn)象和粘鋼粘鋼事故，嚴(yán)重時甚至使鋼錠事故，嚴(yán)重時甚至使鋼錠( (坯坯) )被燒毀而造成廢品。分室式加熱爐，被燒毀而造成廢品。分室式加熱爐，步進(jìn)式加熱爐應(yīng)運(yùn)而生。步進(jìn)式加熱爐應(yīng)運(yùn)而生。燃料和空氣入爐后，在爐膛內(nèi)邊混合、邊燃燒、邊放熱，燃料和空氣入爐后，在爐膛內(nèi)邊混合、邊燃燒、邊放熱，最終達(dá)到完全燃燒的現(xiàn)象。影響爐氣溫度分布。最終達(dá)到完全燃燒的現(xiàn)象。影響爐氣溫度分布。爐溫：爐溫： 爐溫指的是爐內(nèi)爐溫指的是爐內(nèi)測溫裝置測溫裝置所測得的所測得的指示溫指示溫度度。其受到爐氣溫度、爐壁溫度、和

8、金屬溫度的影。其受到爐氣溫度、爐壁溫度、和金屬溫度的影響，使它們之間的一個響，使它們之間的一個均衡溫度均衡溫度。它決定于這三。它決定于這三個溫度的數(shù)值，也決定于熱電偶節(jié)點(diǎn)與爐氣、爐壁個溫度的數(shù)值，也決定于熱電偶節(jié)點(diǎn)與爐氣、爐壁和金屬三者之間的和金屬三者之間的相互位置相互位置。其中熱電偶對金屬的角度系數(shù)Ts反映著熱電偶在爐膛內(nèi)的安放的位置。例如，安放在爐頂上的熱電偶，熱電偶伸得越低，離金屬表面越低，角系數(shù)Ts越？熱電偶溫度？ 在均勻的輻射制度下，當(dāng)爐壁差額輻射熱流等在均勻的輻射制度下，當(dāng)爐壁差額輻射熱流等于零是，熱電偶所測得的于零是，熱電偶所測得的“”“”爐溫與金屬溫度之間爐溫與金屬溫度之間的關(guān)

9、系如下：的關(guān)系如下：l在高溫的連續(xù)加熱爐上，安裝于在高溫的連續(xù)加熱爐上，安裝于爐頂爐頂?shù)臒犭娕纪ǔＩ斐鲩L度為的熱電偶通常伸出長度為50-50-80mm80mm；安裝于；安裝于側(cè)墻側(cè)墻上的熱電偶常與側(cè)著內(nèi)壁一平或剛剛縮回一點(diǎn)上的熱電偶常與側(cè)著內(nèi)壁一平或剛剛縮回一點(diǎn)( (避避免套管彎曲免套管彎曲) )。它們基本上與爐壁處于相同的位置。所以，熱電偶測。它們基本上與爐壁處于相同的位置。所以，熱電偶測得的爐溫近于該處的爐壁溫度。它們與爐氣的溫度差主要決定于爐氣得的爐溫近于該處的爐壁溫度。它們與爐氣的溫度差主要決定于爐氣與金屬的溫度差以及火焰的黑度，對一般的三段式連續(xù)加熱爐的計(jì)算與金屬的溫度差以及火焰的黑

10、度，對一般的三段式連續(xù)加熱爐的計(jì)算表明，大體上，在均熱段，爐溫約比爐氣溫度低表明，大體上，在均熱段，爐溫約比爐氣溫度低10102020；在高溫的；在高溫的加熱段，約低加熱段，約低100100150150；在爐尾約低；在爐尾約低100- 200100- 200。l在安裝和設(shè)計(jì)時，各段熱電偶位置的選取有重要意義。這一位置必須在安裝和設(shè)計(jì)時，各段熱電偶位置的選取有重要意義。這一位置必須是該段是該段真正有代表性的爐溫真正有代表性的爐溫。即能夠排除火焰形狀。即能夠排除火焰形狀( (長度、射程、上長度、射程、上浮等浮等) )對示數(shù)的直接的、局部的影響，并對該段供熱量的調(diào)節(jié)具有較對示數(shù)的直接的、局部的影響，

11、并對該段供熱量的調(diào)節(jié)具有較大的敏感性。比如，經(jīng)驗(yàn)表明，在燃油或長火焰煤氣燒嘴的端部供熱大的敏感性。比如，經(jīng)驗(yàn)表明，在燃油或長火焰煤氣燒嘴的端部供熱的連續(xù)加熱爐上，其均熱段或上加熱段的熱電偶位置的連續(xù)加熱爐上，其均熱段或上加熱段的熱電偶位置( (爐頂上的爐頂上的) )應(yīng)盡應(yīng)盡可能選在距端墻可能選在距端墻2500 2500 至至3 3ooommooomm以遠(yuǎn)，大體相當(dāng)于該段爐長以遠(yuǎn)，大體相當(dāng)于該段爐長30%30%35%35%的位置上的位置上. .又如，當(dāng)爐子的中心線的端墻上安有燒嘴時，則爐頂上的又如，當(dāng)爐子的中心線的端墻上安有燒嘴時，則爐頂上的熱電偶熱電偶應(yīng)稍偏離爐子中心線應(yīng)稍偏離爐子中心線，以避

12、免該燒嘴對熱電偶的局部影響。，以避免該燒嘴對熱電偶的局部影響。還需要注意的是，爐溫和爐子生產(chǎn)率存在著還需要注意的是，爐溫和爐子生產(chǎn)率存在著動態(tài)平衡關(guān)系動態(tài)平衡關(guān)系。強(qiáng)化供熱，。強(qiáng)化供熱，提高爐溫，將使生產(chǎn)率加大，而生產(chǎn)率加大提高爐溫，將使生產(chǎn)率加大，而生產(chǎn)率加大( (出鋼量增加出鋼量增加) )，料坯從爐，料坯從爐中吸取了更多的熱量，又使?fàn)t溫降低，最后達(dá)到平衡。所以，強(qiáng)化供中吸取了更多的熱量，又使?fàn)t溫降低，最后達(dá)到平衡。所以，強(qiáng)化供熱將使?fàn)t子在比強(qiáng)化前更高一些的爐溫和更大一些的生產(chǎn)率的條件下熱將使?fàn)t子在比強(qiáng)化前更高一些的爐溫和更大一些的生產(chǎn)率的條件下達(dá)到新的平衡，在觀察、比較爐子的工作好環(huán)時，必

13、須注意到這一動達(dá)到新的平衡，在觀察、比較爐子的工作好環(huán)時，必須注意到這一動的平衡關(guān)系。的平衡關(guān)系?？偫嵛章剩嚎偫嵛章剩涸谟?jì)算爐膛熱交換的輻射熱流時，實(shí)際上爐內(nèi)爐氣溫度溫度并不是均一的，所以在爐子實(shí)際應(yīng)用中真正使用的公式是： 總括熱吸收率的確定，對于爐子的研究和計(jì)算時十分重要的。他是爐內(nèi)金屬加熱計(jì)算機(jī)模型控制的必要蘇、數(shù)據(jù)和主要模擬參數(shù)，通常由實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)合的方法確定。各種溫?zé)嶂贫龋焊鞣N溫?zé)嶂贫龋哼B續(xù)加熱爐的段數(shù)分類有兩種方法：一種按沿爐長的溫度分布和供熱分配特點(diǎn)來分類；另一種簡單地按供熱帶的數(shù)目來分類(有幾個供熱帶就叫兒段式i、后者偏重于反映了爐型的征，是近年來國內(nèi)外常習(xí)慣采用的叫法。

14、當(dāng)爐氣完全燃燒時，在中間沒有補(bǔ)充中間沒有補(bǔ)充供熱供熱時的單純逆流熱交換單純逆流熱交換制度叫做簡單逆流制度。特點(diǎn)： 爐溫成真正的連續(xù)分布連續(xù)分布。只能靠提高全長上的爐溫水平來強(qiáng)化加熱，而高溫端爐溫有收到加熱工藝的限制，所以爐子后部的爐溫就低了，因此其生產(chǎn)率比其他爐子低。爐底強(qiáng)度較高，但是爐內(nèi)傳熱較弱，一段供熱的簡單逆流制度在操作上沒有靈活性，難于適應(yīng)產(chǎn)量和鋼種的變化，不以保證良好的加熱質(zhì)量。簡單的逆流制度簡單的逆流制度爐子分為加熱段加熱段和預(yù)熱段預(yù)熱段，加熱段也叫高溫段。與一段式簡單的逆流制度相比其延長了延長了高溫段高溫段，這樣在保證最高爐溫不變的情況下提高了平均輻射溫壓，因而提高了爐子生產(chǎn)率。

15、但同時因?yàn)樘岣吡藦U氣出爐溫度，導(dǎo)致爐子的熱效率降低。另一個特點(diǎn)是沒有均熱段，金屬出爐前沒有機(jī)會進(jìn)行減小斷面溫差斷面溫差的均熱，所以加熱段的爐溫不能太高。二段爐子增加了下加熱段下加熱段，延長了高溫段，上下同時加熱，受熱均勻，增加了受熱面積，提高了生產(chǎn)率，能減小斷面溫差。二段二段制度制度上、下加熱供熱分配的原則通常是強(qiáng)化下加熱強(qiáng)化下加熱，這主要是因?yàn)橄虏坷鋮s水管吸收走大量的熱量，而且水管離金屬下表面很近，其吸熱和遮蔽作用直接影響到對金屬的傳熱。由此，一般上、下供熱能力的分配可采取4040：6060。而對于燃煤加熱爐和開坯用加熱爐(兩排鋼錠間縫隙很大)，由于下加熱的爐氣上浮嚴(yán)重，下部供熱常增加到70

16、%以上。但是，對于“無水冷爐無水冷爐”，“強(qiáng)化下加熱”的原則完全不適用。因?yàn)檫@時下部爐膛對金屬的傳熱條件比上部爐膛好，因而下部只須供給較少的熱量。預(yù)熱段、加熱段、均熱段均熱段能減小斷面溫差并控制出爐鋼溫，保證加熱質(zhì)量；加熱段可提高爐溫，追求生產(chǎn)率；預(yù)熱段可利用爐氣熱量，追求熱效率。故被認(rèn)為是最理想的溫?zé)嶂贫?。但是在?shí)際應(yīng)用中還是會遇到很多問題：與二段式相比，其加熱段爐溫高，若金屬停留時間過長，則易超過所要求溫度，易于燒化和粘鋼。典型的三段式爐型的上加熱段燒嘴是安裝在爐頂上部的燒嘴端墻上，不便于人工調(diào)整，這是三段式制度不容易被采用的原因之一。三段三段制度制度多段制度，就其溫度制度的實(shí)質(zhì)來說還是二

17、段制度或三段制度，只是采用了“多點(diǎn)供熱多點(diǎn)供熱”，一般是四段供熱、五段供熱乃至是六段供熱。其主要特點(diǎn)是路子的生產(chǎn)能力大，多數(shù)情況下爐底強(qiáng)度也高，溫?zé)嶂贫炔僮黛`活。多段多段制度制度大多數(shù)加熱爐采用的是逆流式的，但也有采用順流式的，即爐氣方向和金屬移動方向相同。從傳熱方面來看，順流熱交換效率低。但順流強(qiáng)化了進(jìn)料段的傳熱，使進(jìn)料端具有很大的輻射溫壓，因而可以提高爐子的生產(chǎn)率。另外由于在出料端爐溫較低，可以使料坯在出爐前得到均熱，避免了加熱時間長時造成料坯溫度過高的危險(xiǎn)。其主要缺點(diǎn)是廢氣出爐溫度太高，它必須高于金屬加熱的最終溫度，因而熱效率一般很低。另外，順流式僅從冷端供熱，很難使高溫持續(xù)到所要求的熱

18、端，因此必須在熱端和中間補(bǔ)充供熱。順流順流制度制度 區(qū)分方式：爐底強(qiáng)度較高的爐子叫高負(fù)荷爐，爐底強(qiáng)度較低的叫低負(fù)荷爐。高負(fù)荷爐和低負(fù)荷爐必要性：連續(xù)加熱爐爐膛壓力及壓力分布對爐子工作有重要影響?，F(xiàn)有加熱爐存在的問題之一就是爐頭吸風(fēng)和爐尾冒火問題，這與爐膛壓力及其分布直接相關(guān)。另外，爐膛壓力制度對爐溫制度爐溫制度有很大的影響，操作時常?？空{(diào)節(jié)煙閘來調(diào)整爐內(nèi)各段的溫度分布。壓力分布包括爐長爐長和爐高爐高上的壓力分布。高度上的壓力分布主要決定于氣體靜力平衡關(guān)系，其基本規(guī)律是表壓力上表壓力上高下低高下低。連續(xù)式加熱爐中主氣流是在水平方向上流動的，所以沿爐長方向上的壓力分布問題對爐子工作有很大的影響連續(xù)

19、加熱爐壓力制度：連續(xù)加熱爐壓力制度：沿爐長方向上壓力分布的簡化分析沿爐長方向上壓力分布的簡化分析沿爐長方向上的壓力分布，主要決定于射流的作用和阻力的作用。當(dāng)射流噴入有限通道中時，沿射流進(jìn)程，動量迅速降低，壓力有所增加。解決爐頭吸風(fēng)爐尾冒風(fēng)的措施解決爐頭吸風(fēng)爐尾冒風(fēng)的措施1、設(shè)計(jì)時考慮均熱段合理的爐型結(jié)構(gòu)。這里主要是指端端燒嘴角度燒嘴角度和爐頂“火壓火壓”處高度處高度。均熱段燒嘴下傾，使火焰覆蓋到第一塊料坯的表面上，產(chǎn)生“局部壓力”，有驅(qū)逐金屬表面上冷氣流的作用，可減少吸入冷風(fēng)的影響。均熱段與加熱段交界處爐頂壓力的最低處高度叫做爐頂“火壓”高度。它對均熱床壓力有很大的影響?；饓焊叨仍降?，造成阻力越大，因而均熱床壓力越大，吸冷風(fēng)越少。形象的說法稱這種火壓“能憋住火”。2、在操作上控制燃燒控制燃燒，以抵消吸風(fēng)的影響。這在三段式加熱爐上經(jīng)常被采