工業(yè)爐窯

可控氣氛窯爐是使用人工制備的氣氛，通入窯爐內(nèi)可進(jìn)行氣體滲碳、碳氮共滲、光亮淬火、正火、退火等熱處理:以達(dá)到改變金相組織、提高工件機(jī)械性能的目的。在流動(dòng)粒子窯爐中，利用燃料的燃燒氣體，或外部施加的其他流化劑，強(qiáng)行流過窯爐床上的石墨粒子或其他惰性粒子層，工件埋在粒子層中能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化加熱，也可進(jìn)行滲碳、氮化等各種無氧化加熱。在鹽浴窯爐內(nèi)，用熔融的鹽液作為加熱介質(zhì)，可防止工件氧化和脫碳。

在沖天窯爐內(nèi)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，使熔煉過程難于穩(wěn)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(jí)鑄鐵。

隨著無芯感應(yīng)窯爐的出現(xiàn)，沖天窯爐有逐步被取代的趨勢(shì)。這種感應(yīng)窯爐的熔煉工作不受任何鑄鐵等級(jí)的限制，能夠從熔煉一種等級(jí)的鑄鐵，很快轉(zhuǎn)換到熔煉另一種等級(jí)的鑄鐵，有利于提高鐵水的質(zhì)量。一些特種合金鋼，如超低碳不銹鋼以及軋輥和汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等用的鋼，需要將平窯爐或一般電弧窯爐熔煉出的鋼水，在精煉窯爐內(nèi)通過真空除氣和氬氣攪動(dòng)去雜，進(jìn)一步精煉出高純度、大容量的優(yōu)質(zhì)鋼水。

火焰窯爐的燃料來源廣，價(jià)格低，便于因地制宜采取不同的結(jié)構(gòu)，有利于降低生產(chǎn)費(fèi)用，但火焰窯爐難于實(shí)現(xiàn)精確控制，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，熱效率較低。

電窯爐的特點(diǎn)是窯爐溫均勻和便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，加熱質(zhì)量好。按能量轉(zhuǎn)換方式，電窯爐又可分為電阻窯爐、感應(yīng)窯爐和電弧窯爐。 以單位時(shí)間單位窯爐底面積計(jì)算的窯爐子加熱能力稱為窯爐子生產(chǎn)率。

燃?xì)鉃橐夯瘹?，天然氣，焦窯爐煤氣，城市煤氣，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化的熱量，將物料或工件加熱的熱工設(shè)備。廣義地說，鍋窯爐也是一種工業(yè)窯爐，但習(xí)慣上人們不把它包括在工業(yè)窯爐范圍內(nèi)在鑄造車間，有熔煉金屬的沖天窯爐、感應(yīng)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;在鍛壓車間，有對(duì)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(yīng)力的熱處理窯爐;在金屬熱處理車間，有改善工件機(jī)械性能的各種退火、正火、淬火和回火的熱處理窯爐;在焊接車間，有焊件的焊前預(yù)熱窯爐和焊后回火窯爐;在粉末冶金車間有燒結(jié)金屬的加熱窯爐等。

應(yīng)用其他工業(yè)，如冶金工業(yè)的金屬熔煉窯爐、礦石燒結(jié)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?xì)夤I(yè)窯爐工業(yè)窯爐按供熱方式分為兩類:一類是火焰窯爐(或稱燃料窯爐)，用固體、液體或氣體燃料在窯爐內(nèi)的燃燒熱量對(duì)工件進(jìn)行加熱;第二類是電窯爐，在窯爐內(nèi)將電能轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)有多種型式，并可按窯爐底結(jié)構(gòu)稱為車底窯爐、推料式窯爐、步進(jìn)窯爐、輥底窯爐、鏈?zhǔn)礁G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(zhǎng)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、窺視孔、出渣口等。窯爐頂結(jié)構(gòu)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(dú)設(shè)置固體燃料的燃燒室，火焰翻過火口進(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(zhuǎn)窯爐回轉(zhuǎn)窯爐或稱回轉(zhuǎn)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)?；剞D(zhuǎn)窯爐的窯爐體呈圓筒形，用厚鋼板制成，筒內(nèi)襯以耐火材料。窯爐體橫架在支座的滾輪上，稍傾斜(4~6%)。窯爐體長(zhǎng)度與直徑之比在12:1到30:1之間。操作時(shí)窯爐體勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。由于窯爐體的傾斜和轉(zhuǎn)動(dòng)，窯爐料由高處逐漸移向低處。窯爐料在運(yùn)動(dòng)過程中逐漸升溫，并依次發(fā)生物理、化學(xué)變化?；剞D(zhuǎn)窯爐的溫度一般控制在窯爐料熔點(diǎn)以下。

電窯爐電窯爐利用電熱效應(yīng)供熱的冶金窯爐-神光電窯爐。電窯爐設(shè)備通常是成套的,包括電窯爐窯爐體，電力設(shè)備(電窯爐變壓器、整流器、變頻器等)，開閉器，附屬輔助電器(阻流器、補(bǔ)償電容等)，真空設(shè)備，檢測(cè)控制儀表(電工儀表、熱工儀表等)，自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，窯爐用機(jī)械設(shè)備(進(jìn)出料機(jī)械、窯爐體傾轉(zhuǎn)裝置等)。大型電窯爐的電力設(shè)備和檢測(cè)控制儀表等一般集中在電窯爐供電室。同燃料窯爐比較，電窯爐的優(yōu)點(diǎn)有:窯爐內(nèi)氣氛容易控制，甚至可抽成真空;物料加熱快，加熱溫度高，溫度容易控制;生產(chǎn)過程較易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化;勞動(dòng)衛(wèi)生條件好;熱效率高;產(chǎn)品質(zhì)量好等。

工業(yè)窯爐以單位時(shí)間單位窯爐底面積計(jì)算的窯爐子加熱能力稱為窯爐子生產(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(yīng)該滿負(fù)荷生產(chǎn)，盡量提高窯爐子生產(chǎn)率，同時(shí)對(duì)燃燒裝置實(shí)行燃料與助燃空氣的自動(dòng)比例調(diào)節(jié)，以防止空氣量過?；虿蛔?。此外，還要減少窯爐墻蓄熱和散熱損失、水冷構(gòu)件熱損失、各種開口的輻射熱損失、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(nèi)的熱量之比，稱為窯爐子熱效率。連續(xù)式窯爐比間斷式窯爐的熱效率高，因?yàn)檫B續(xù)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(wěn)定狀態(tài)，沒有周期性的窯爐墻蓄熱損失，還由于窯爐膛內(nèi)部有一個(gè)預(yù)熱窯爐料的區(qū)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(qiáng)化對(duì)工件的傳熱 ;盡可能地連續(xù)生產(chǎn)和滿負(fù)荷工作;設(shè)置預(yù)熱器，對(duì)空氣及煤氣進(jìn)行預(yù)熱，以回收煙氣余熱;采用比熱容和熱導(dǎo)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(xiàn)規(guī)定的升溫速度，除必須根據(jù)工藝要求、預(yù)熱器和窯爐用機(jī)械型式、燃料和燃燒裝置類別、工業(yè)窯爐排煙方式等確定優(yōu)良的窯爐型結(jié)構(gòu)外，還需要對(duì)燃料和助燃空氣的流量和壓力，或?qū)﹄姽β实瓤煽刈兞客ㄟ^各種控制單元進(jìn)行相互調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)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(duì)窯爐內(nèi)溫度場(chǎng)的均勻性要求較高，對(duì)燃燒氣氛的穩(wěn)定可控性要求較高，使用傳統(tǒng)的連續(xù)燃燒控制無法實(shí)現(xiàn)。隨著寬斷面、大容量的工業(yè)窯爐的出現(xiàn)，必須采用脈沖燃燒控制技術(shù)才能控制窯爐內(nèi)溫度場(chǎng)的均勻性。窯爐高溫漆是把常耐溫要達(dá)到窯爐高溫，耐溫度要提高到1800℃，耐溫高，涂層工作穩(wěn)定，高溫耐火防腐防氧化，耐火隔熱保溫節(jié)能，工業(yè)生產(chǎn)窯爐持續(xù)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(dá)到1800℃，可以直接面對(duì)火焰長(zhǎng)時(shí)間燒烤，隔熱保溫率極佳，涂層導(dǎo)熱系數(shù)都只有0.03W/m.K，能有效抑制并屏蔽紅外線的輻射熱和熱量的傳導(dǎo)，隔熱保溫抑制效率可達(dá)90%左右，可抑制高溫物體的熱輻射和熱量的傳導(dǎo)散失，絕緣、耐壓、固化后可再加工，涂刷不規(guī)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(dá)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(hù)基體耐防腐、抗氧化、封閉保護(hù)等作用，涂料涂層穩(wěn)定性高耐磨，在高溫環(huán)境下會(huì)與其他活性分子反應(yīng)，使用壽命長(zhǎng)。 窯爐耐磨防水漆，耐溫可達(dá)600℃，主要成分是純剛玉，其常溫下強(qiáng)度可達(dá)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(yī)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(zhǎng)，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(zhǎng)基體的使用壽命，高溫封閉功能涂料可以直接涂刷在高溫?zé)煹?、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(zhǎng)效防腐:極好的耐蝕性，抗煙氣中H2S等介質(zhì)腐蝕。和傳統(tǒng)的玻璃鱗片防腐功能涂料有更好的延展性和牢固的附著力。超強(qiáng)的附著力:涂層與基體結(jié)合力極強(qiáng)，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機(jī)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，加如超微無機(jī)金屬氧化物精細(xì)加工而組成，耐溫可達(dá)1700℃，功能涂料完全透明，在常溫和高溫下無任何揮發(fā)性氣味，功能涂料涂刷后涂膜影不響物體的本來顏色，功能涂料涂刷在無機(jī)的材質(zhì)基體上，能與物體表面形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，附著力好，透明功能涂料具有一定的隔熱、阻燃、防氧化、防腐的保護(hù)作用，延長(zhǎng)基體的使用壽命，節(jié)能環(huán)保。 窯爐耐高溫遠(yuǎn)紅外輻射漆是一種耐高溫(溫度可以達(dá)到1700℃)、強(qiáng)輻射率(0.95)、耐蝕性和高耐磨性的特種功能節(jié)能功能涂料，通過功能涂料涂層紅外輻射，改善爐內(nèi)熱交換、提高爐膛內(nèi)溫度場(chǎng)強(qiáng)及均勻性、使燃料燃燒更充分，達(dá)到增加熱效率，大大提高耐火材料熱效率，減少能耗、節(jié)約能源和延長(zhǎng)爐體內(nèi)襯使用年限。窯爐耐高溫?zé)o機(jī)粘漆擁有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型產(chǎn)品，耐溫可以達(dá)到1800℃耐高溫?zé)o機(jī)粘合劑粘結(jié)力強(qiáng)且對(duì)金屬基體無腐蝕性，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(zhǎng)。窯爐耐高溫陶瓷絕緣漆，耐溫可以達(dá)到1700℃，能承受較強(qiáng)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(jī)械強(qiáng)度和良好的化學(xué)穩(wěn)定性，能耐老化，耐水，耐化學(xué)腐蝕;同時(shí)還具有耐機(jī)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(diào)制技術(shù)，通過調(diào)節(jié)燃燒時(shí)間的占空比(通斷比)實(shí)現(xiàn)窯窯爐的溫度控制。燃料流量可通過壓力調(diào)整預(yù)先設(shè)定，燒嘴一旦工作，就處于滿負(fù)荷狀態(tài)，保證燒嘴燃燒時(shí)的燃?xì)獬隹谒俣炔蛔?。?dāng)需要升溫時(shí)，燒嘴燃燒時(shí)間加長(zhǎng)，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(zhǎng)。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?？商岣吒G爐內(nèi)溫度場(chǎng)的均勻性。無需在線調(diào)整，即可實(shí)現(xiàn)燃燒氣氛的精確控制。可提高燒嘴的負(fù)荷調(diào)節(jié)比。系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，造價(jià)低。減少NOx的生成。普通燒嘴的調(diào)節(jié)比一般為1:4左右，當(dāng)燒嘴在滿負(fù)荷工作時(shí)，燃?xì)饬魉?、火焰形狀、熱效率均可達(dá)到最佳狀態(tài)，但當(dāng)燒嘴流量接近其最小流量時(shí)，熱負(fù)荷最小，燃?xì)饬魉俅蟠蠼档?，火焰形狀達(dá)不到要求，熱效率急劇下降，高速燒嘴工作在滿負(fù)荷流量50%以下時(shí)，上述各項(xiàng)指標(biāo)距設(shè)計(jì)要求就有了較大的差距。

脈沖燃燒則不然，無論在何種情況下，燒嘴只有兩種工作狀態(tài)，一種是滿負(fù)荷工作，另一種是不工作，只是通過調(diào)整兩種狀態(tài)的時(shí)間比進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，所以采用脈沖燃燒可彌補(bǔ)燒嘴調(diào)節(jié)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?xì)鈬姵鏊俣瓤?，使周圍形成?fù)壓，將大量窯內(nèi)煙氣吸人主燃?xì)鈨?nèi)，進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌?，延長(zhǎng)了煙氣在窯內(nèi)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(duì)流傳熱效率，另外，窯內(nèi)煙氣與燃?xì)獬浞謹(jǐn)嚢杌旌?，使燃?xì)鉁囟扰c窯內(nèi)煙氣溫度接近，提高窯內(nèi)溫度場(chǎng)的均勻性，減少高溫燃?xì)鈱?duì)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(tǒng)兩部分組成，采用脈沖燃燒技術(shù)來完成工業(yè)窯爐的升溫、控溫。對(duì)于燃?xì)飧G窯爐內(nèi)部溫度場(chǎng)和溫度波動(dòng)力±2°C，對(duì)于燃油(柴油)窯窯爐內(nèi)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(dāng)窯窯爐內(nèi)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，無法繼續(xù)燃燒，對(duì)窯爐內(nèi)溫度不會(huì)產(chǎn)生影響，解決了熄火這一問題，并采用當(dāng)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，原來燒輕柴油的窯窯爐現(xiàn)可燒重柴油。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，采用普通的脈寬調(diào)制的方法調(diào)節(jié)燃燒占空比時(shí)，當(dāng)占空比接近0%或100%時(shí)，間斷或燃燒的時(shí)間太短，現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)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(dāng)占空比接近0%或100%時(shí)，延長(zhǎng)相應(yīng)的燃燒和間斷時(shí)間即可解決這一問題。脈沖燃燒作為一項(xiàng)新技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景，可廣泛應(yīng)用于陶瓷、冶金、石化等行業(yè)，對(duì)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，將成為未來工業(yè)窯爐燃燒技術(shù)的發(fā)展方向。