管式加热炉工艺创新办法探讨

摘 要：管式加热炉是一种直接受热式的加热设备，它的传热功能主要是以辐射传热为主。提高加热炉的加热功能和工艺创新成为当前最重要的任务需求，也是本课题研究的主要内容。文章对管式加热炉的概念和组成部分进行了简单介绍，重点阐述了几种主要的工艺创新方法，希望能对我国管式加热炉的技术应用提供一些帮助。

关键词：管式加热炉；工艺创新；加热技能

中图分类号：TE963 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）33-0011-01

管式加热炉是一种主要的加热设备，在很多工业区域广泛应用，其加热工艺是较为复杂的，对整个工程的进行都起到决定性的影响，通过创新管式加热炉的加热工艺，能够更好地提高管式加热炉的工作效率，实现经济效益的最大化。

1 管式加热炉的分类和组成部分

1.1 管式加热炉的概念

管式加热炉是把材料、工件进行加热的一种设备。对冶金来讲，就是指把金属加热到轧制成锻造温度的工业炉。

1.2 管式加热炉的分类

在冶金行业中，通常把加热炉分为连续加热炉和室式加热炉两类：①连续加热炉：主要用于轧制前加热金属料坯，有时还会用在锻造和热处理方面；主要特点在于料坯在炉内依轧制的节奏连续运动，炉气在炉内也连续流动。通常在炉料的断面尺寸和品种不变的情况下，炉子各部分的温度和炉中金属料的温度基本上不随时间变化而仅沿炉子长度变化。②室式加热炉：主要用在金属坯或锭锻前的加热，物料加热是不移动，炉内不分段，要求炉温均衡，对于大钢锭加热采用周期性的温度制度，也就是把炉温分为预热器、加热期和均热期三段。

1.3 管式加热炉的组成部分

通常情况下，管式加热炉由三个部分构成，分别为装料、出料系统、热工检测和自动控制系统以及炉子热工工艺系统，这三个组成部分之间相互配合，使加热炉正常工作。

①装料、出料系统和热工检测、自动控制系统是管式加热炉中必不可少的两个重要工作系统，二者能够很好的实现加热炉的自动化操作，提高生产指标。

②炉子热工工艺系统是管式加热炉中最为基础的一个组成内容，包括炉子的工作室供热系统、冷却系统、排烟系统等主要三种；炉子的核心部位是工作室，因为重要的热工和工艺的过程都是在工作室中进行的；炉子和其他各部分的任务是给工作室中进行的工作提供条件的。

2 创新加热方式

2.1 冶金管式加热炉

现如今出现一种新研究出的冶金管式加热炉，属于冶金焦化的附属设备，这种加热炉包括了支腿、炉体、烟囱以及加热炉下安装的燃烧器。

2.2 主要特征

冶金管式加热炉在炉体的下部安装了纵向排列的环状辐射段炉管的辐射段，在上部安装了横向排列的蛇形对流段炉管的对流段，对流段炉管末端由连接管与辐射段炉管首端连接，在对流段的炉管首端连接了金属的进口，同时出口连接在辐射段炉管末端，通过辐射和对流两种方式来进行冶金。

这种冶金方式能使对流和辐射段都得到有效的发挥，大幅度提高了冶金的效率，同时还防止炉管产生加大的温差应力，另外设备的投入资金也大大降低，延长了设备的使用寿命，减少了设备的维修费用。

3 提升管式加热炉的加热性能

3.1 增加管式加热炉的辐射室设施及换热面积

管式加热炉主要是通过化工燃料的燃烧来促进高温火焰与烟气的，因此，可以通过对流和辐射将高温传到炉管内，也就是说在辐射室内添加炉管的热能，通过增加辐射室的换热面积来提高炉管的高热能。所以，辐射室的换热面积与炉管的传递热量成正比关系，通过设置辐射室的容积和表面积，以此来增加其热量。因此，留在炉管内介质流速匀速不变的情况下，来增加炉管内的热量，加大炉膛内的辐射面，通过改善辐射室的换热面积，增加炉管热量扩散，由于在生产过程当中辐射室的表面积还受到钢材材料和结构等其它方面的影响，所以必须要从选材上进行全方面的考虑。

3.2 改进管式加热炉的全密封技术

在技术使用过程当中，常常会出现管式加热炉由于在制作过程当中出现密封不彻底，导致炉内火焰不均匀，材料的辐射性能小。因此，必须改善炉管内的辐射性能，从而增加炉内的热量和加热能力。研究表明：对炉管内进行喷涂高温辐射涂料，增大辐射涂料的辐射系数，从而增加了加热炉的加热性能。在技术上，可以通过单层结构的耐热涂料，来提升炉管内的升温速度，将炉墙的表面铺设4 mm的厚度钢板，在技术措施改进以后，炉管内辐射室东西外表温度要控制在50 ℃以下，而南北外表稳定控制在60 ℃以下，从而提高加热炉的热量性能。

4 优化烟气余热再利用方案

4.1 国内外余热再利用方案

烟气余热的回收能够有效地提高加热炉的效率，节约资源，同时能够达到经济效益和社会效益的共赢。

①空气换热器：预热燃烧用空气的设备主要是空气换热器，现如今市面上常见的主要有管式空气预热器、板式空气预热器、回转式空气预热器等。管式空气预热器适用于烟气温度不超过420 ℃的加热炉上，通过调查能够看出，在高温烟气段时，同没有安装余热回收设备的相比，管式空气预热器能使热效率提高10%左右；板式空气预热器是烟气和空气在平行的板单元交叉流动换热的设备，板单元的材料要根据实际使用的环境来选择；回转式空气预热器能够分为蓄热体转动和烟风道不动两类。

②余热锅炉：所谓余热锅炉就是用管式加热炉高温排烟将炉水加热成供装置使用的饱和蒸汽的装置，通常用在热负荷大的纯辐射加热炉中，当余热锅炉采用强制循环时，要适当的增加高位汽包和循环泵，由于自然循环时锅炉的体积较大，钢材使用量多，所以通常不推荐使用自然循环。

4.2 设计采用的烟气余热再利用方案

空气预热器和余热锅炉都有很大的局限性，很难灵活的运用：热油式空气预热器容易受工艺流程和热载体使用温度的限制；回转式空气预热器的漏风严重；热管式空气预热器的问题在于爆管，爆管对于换热的效果有很大的影响，同时还存在安全隐患；余热锅炉的使用条件严格，在排烟温度较低的加热炉中不适用等很多缺点。

螺杆膨胀机热源的使用范围如下：蒸汽的参数在0.15～3.0 MPa之间，温度要<300 ℃，热水的压力>0.8 MPa，温度>170 ℃；螺杆膨胀机的主要特点在于操作简便，维护简单，具有自动除垢的能力。

5 结 语

通过上述分析能够看出，创新管式加热炉的工艺是非常重要的一项工作，是一个主要的研究发展方向，通过创新工艺技术，提高管式加热炉的工作效率，降低资金的投入，发挥出管式加热炉的最大效果，延长设备的使用时间。

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