加熱爐

解放前夕，除鞍鋼外，中國只有十幾台燒煤的爐子分佈在幾個大城市，技術裝備落後，而沒有專門的熱工技術人員。解放後，全面向蘇聯學習和引進先進技術，並根據中國的國情進行實踐與創新。

1951年，上海鋼鐵局工程處開始為太原鋼鐵（集團）有限公司薄板廠設計了燒發生爐煤氣的薄板連續加熱爐，正常運行。

1952年，太原鋼鐵（集團）有限公司自行設計的燒發生爐煤氣的630軋鋼加熱爐。

1957年，在前蘇聯的幫助下，鞍鋼建成中國第一座斜底式無縫鋼管加熱爐。50年代的加熱爐以燒煤為主，因此在人工燒煤方法上創造出一套經驗，如薄煤層、勤加煤、少加煤等。在燒煤機械化方面也做了一些工作，如拋煤機、煤粉燃燒器、往復爐排、鏈式送煤機等，比手工加煤前進了一步，對於改善煤粉加熱的熱工管理起了一定作用。

60年代由於產油量增加，加熱爐的熱工重點開始轉向燃油設備以及爐型的研究。

70年代後期，加熱爐熱工圍繞着節能和提高爐子熱效率的方向發展，主要成果有：1、燃燒設備的改進；2、換熱器的研製取得較大進展；3、耐火纖維爐襯；4、爐底水管絕熱包紮；5、設計能力與操作水平提高；6、制定了節能規範 ^[1]  。

按爐温分佈，爐膛沿長度方向分為預熱段、加熱段和均熱段。

進料端爐温較低為預熱段，其作用在於利用爐氣熱量，以提高爐子的熱效率。

加熱段為主要供熱段，爐氣温度較高，以利於實現快速加熱。

均熱段位於出料端，爐氣温度與金屬料温度差別很小，保證出爐料坯的斷面温度均勻 ^[2]  。

用於加熱小斷面料坯的爐子只有預熱段和加熱段。

習慣上還按爐內安裝燒嘴的供熱帶劃分爐段，依供熱帶的數目把爐子稱為一段式、二段式，以至五段式、六段式等。50～60年代，由於軋機能力加大，而推鋼式爐的長度受到推鋼長度的限制不能太長，所以開始在進料端增加供熱帶，取消不供熱的預熱段，以提高單位爐底面積的生產率。用這種爐子加熱板坯，爐底的單位面積產量達900～1000公斤/（米²·時），熱耗約為（0.5～0.65）×106千卡/噸。70年代以來，由於節能需要，又由於新興的步進式爐允許增加爐子長度，所以又增設不供熱的預熱段,最佳的爐底單位面積產量在600～650公斤/（米2·時），熱耗約為（0.3～0.5）×106千卡/噸。

連續加熱爐通常使用氣體燃料、重油或粉煤，有的燒塊煤。為了有效地利用廢氣熱量，在煙道內安裝預熱空氣和煤氣的換熱器，或安裝餘熱鍋爐。

加熱爐包括有連續加熱爐和室式加熱爐等。金屬熱處理用的加熱爐另稱為熱處理爐。初軋前加熱鋼錠或使鋼錠內部温度均勻的爐子稱為均熱爐。廣義而言，加熱爐也包括均熱爐和熱處理爐。

在鍛造和軋製生產中，鋼坯一般在完全燃燒火焰的氧化氣氛中加熱。採用不完全燃燒的還原性火焰（即“自身保護氣氛”）來直接加熱金屬，可以達到無氧化或少氧化的目的。這種加熱方式稱為明火式或敞焰式無氧化加熱，成功地應用於轉底式加熱爐和室式加熱爐。

連續加熱爐包括推鋼式加熱爐、步進式爐、轉底式爐、分室式爐等連續加熱爐，但習慣上常指推鋼式爐。

連續加熱爐多數用於軋製前加熱金屬料坯，少數用於鍛造和熱處理。

主要特點是：料坯在爐內依軋製的節奏連續運動，爐氣在爐內也連續流動；一般情況，在爐料的斷面尺寸、品種和產量不變的情況下，爐子各部分的温度和爐中金屬料的温度基本上不隨時間變化而僅沿爐子長度變化。

靠推鋼機完成爐內運料任務的連續加熱爐。料坯在爐底或在用水冷管支撐的滑軌上滑動，在後一種情況下可對料坯實行上下兩面加熱。爐底水管通常用隔熱材料包覆，以減少熱損失。為減小水冷滑軌造成的料坯下部的“黑印”，支撐在由耐火材料砌築的基牆上，這種爐子叫“無水冷爐”。

靠爐底或水冷金屬梁的上升、前進、下降、後退的動作把料坯一步一步地移送前進的連續加熱爐。爐子有固定爐底和步進爐底，或者有固定梁和步進梁。前者叫做步進底式爐，後者叫做步進梁式爐。軋鋼用加熱爐的步進梁通常由水冷管組成。步進梁式爐可對料坯實現上下雙面加熱。

70年代以來，由於軋機的大型化，步進梁式爐得到了廣泛應用。同推鋼式爐相比，它的優點是：運料靈活，必要時可將爐料全部排出爐外；料坯在爐底或樑上有間隔地擺開，可較快地均勻加熱；完全消除了推鋼式爐的拱鋼和粘鋼故障，因而使爐的長度不受這些因素的限制。中國1979年投產的步進梁式爐長為32.5米，生產能力為每小時270噸。

爐身固定，爐底轉動，放置在爐底上的料坯隨爐底轉動由進料口移送到出料口。根據爐底的形狀，轉底式加熱爐可分為環形爐和盤形爐兩種，冶金廠軋鋼車間多用環形爐。圖是一座生產能力為每小時75噸的轉底環形加熱爐剖面圖。這種爐子適於加熱不能用推鋼和步進方式運送的物料，如圓坯、車輪和輪箍坯、模鍛前的異形坯以及品種多和長短不一的料坯等。缺點是爐底面積利用率低，爐底單位面積產量通常約為350～400公斤/(米2·時)。

由若干個擺在一條線上的加熱室所組成。加熱室和加熱室之間設間室，傳送料坯的輥子設在間室內，料坯單根（或雙根）地通過各加熱室和間室而被加熱。每個加熱室與相鄰的間室構成一個“爐節”，所以又稱節式爐。這種加熱爐能快速加熱，氧化和脱碳少，適用於加熱圓形料坯和鋼管。與行星軋機相配合，可用來加熱連鑄板坯；也可對某些鋼材進行局部加熱。缺點是單位爐長的生產能力低，爐子熱效率較低。

用於金屬坯或錠鍛壓前的加熱。物料加熱時不移動；爐內不分段，要求各處爐温均勻，對於大鋼錠加熱採用週期性的温度制度（即爐温按時間分為預熱期、加熱期、均熱期等）。

室式加熱爐有兩種：固定爐底室式爐和車底式爐。

爐底面積一般1～10米²。裝出料多靠人工或簡單機械；加熱較大工件的室式爐，也有用專門裝出料機的。燃料為煤、重油或煤氣。有的爐在爐牆上開一縫隙,料坯由縫隙送入爐內加熱,叫“縫式爐”，常用於小件加熱或長料坯的端頭或局部加熱。這類爐的爐底單位面積產量通常為300～400公斤/(米²·時)，單位熱耗每噸鋼約為(1.0～1.5)×106千卡。

用於重量為十幾噸至幾百噸的大鋼錠在鍛壓前的加熱，爐型為室式或隧道式。加熱物件放置在台車上，爐外進行裝卸料，由車間吊車或其他牽引裝置把台車拽入或拖出爐膛，大鋼錠加熱要求爐温分佈均勻，所以車底式爐常採用分散供熱和分散排煙（燒嘴和煙道口分散地佈置在爐子側牆上）。

分為自然通風加熱爐：利用煙囱的抽力吸入燃燒空氣，並將煙氣排出的加熱爐。

強制通風加熱爐：燃料氣燃燒所需要的空氣是用鼓風機送入，而煙氣則通過引風機（或煙囱抽力）排出的加熱爐。

有燃料加熱爐、電阻加熱爐、感應加熱爐、微波加熱爐等。

加熱爐、各種工業爐、鍋爐都是高耗能窯爐，資源耗費量大。加熱爐對鋼錠進行加熱時的温度高，煙氣帶走了大量的高温熱量，造成白白浪費，熱利用率較低。節能降耗的措施有：

1、在加熱爐內壁塗刷RLHY-2黑體輻射節能塗料，增加加熱爐壁耐火材料輻射率，加快爐內輻射換熱，用此產品實現節能率10%~20%。

2、在加熱爐內壁加裝高輻射率桶狀裝置，同樣起到提高爐壁耐火材料輻射率的作用，加快爐內輻射換熱，產品實現節能率3%~6%，此方法的缺點就是投資偏大，收回成本週期相對較長。

3、使用蜂窩陶瓷蓄熱體可以達到餘熱回收的目的，但一次性投入大，切換機構多，維修成本高；另外在切換過程中也帶走了相當多被燒嘴吹出但未燃燒的燃氣，造成能源嚴重流失。而使用換熱器則可彌補蜂窩陶瓷這方面的不足，且投資少、無切換機構、免維修。

如果使用金屬換熱器，由於材質的限制，抗氧化能力差，不能在高温下長期使用，餘熱回收率低。如煙道温度達到800度以上，金屬換熱器非常容易被高温損壞，無法達到餘熱回收的目的。

如普通情況下窯温高於800度，而煙道温度低於800度，這種情況看起來適合用金屬換熱器，但如果出現停電、燃氣量偏大、助燃風量不足等情況，都會使煙道温度快速高於800度，使金屬換熱器很快被燒壞。

陶瓷換熱器具有以下特點：

a、耐高温，耐腐蝕，換熱效果好，節能率高。但金屬換熱器放在陶瓷換熱器的部位就很快被燒壞了。

b、陶瓷換熱器使用方法直接、簡單、快捷、一次性投資少、投資成本低、換熱温度穩定、效率高、壽命長、不堵塞、不漏氣、更換方便，不存在煤氣在切換時浪費跑掉。

c、使用壽命上，同等情況下陶瓷換熱器是金屬換熱器幾倍或幾十倍。

如果不使用換熱器，助燃風温度就是一般常温（-10℃-40℃），但通過陶瓷換熱器加熱的助燃風温度可達300℃-800℃，不但可以達到節能的目的，而且提高了環境效益。

在加熱爐餘熱回收利用，實現節能率1%~2%。

1、加熱爐熱負荷。即每台加熱爐單位時間內向管內介質傳遞熱量的能力，表示加熱爐的生產能力大小。

2、爐膛温度。俗名火牆温度，指的是煙氣離開輻射室進入對流室時的温度。這個温度越高，則輻射爐管傳熱量越大，進入對流室的熱量也越大，但若温度過高，容易燒壞爐管及中間管架。

3、爐膛熱強度。即單位時間內、單位體積爐膛內燃料燃燒的總髮熱量W/m²。爐膛尺寸一定後，多燒燃料必然提高爐膛熱強度，相應地爐膛温度也會提高，爐子內爐管受熱量也就增多,般管式加熱爐的爐膛熱強度為8.14~11.63W/m³(7~10kcal/m³·h)。

4、爐管表面熱度。爐管單位表面積、單位時間內所傳遞的熱量稱為爐管的表面熱強度。爐管表面熱強度越高，在一定熱負荷所需的爐管就越少，爐子可減少，投資降低，但提高有一個限度。

5、爐子熱效率。加熱爐負荷佔燃料燃燒時放出總熱量的百分比數稱為爐子熱效率。熱效率越高，燃料越節省。它表示了爐子是否先進。

6、管內流速。流速越小，傳熱係數越小，介質在爐內的的停留時間越長，管內介質越易結焦，爐管越容易損壞，但流速過高又增大管內壓力降，增加動力消耗，因此管內流速要適宜。 ^[3] 

1、安全，所有加熱爐都必須具有如下部件和安全設施。出口温度自動調節裝置；原料油自動控制裝置；爐膛、對流、爐管、輻射、煙道的温度指示計；

2、爐出人口及過熱蒸汽壓力計；調節風門及煙道擋板；緊急放空裝置；防爆門；爐膛及回彎頭箱滅火蒸汽線。

3、新爐投用必須按規定程序、升温曲線進行烘爐。

4、加熱爐點火前，應關好人孔，煙道擋板開至1/3一1/2，建立燃料油系統循環和原料循環，準備好浸透柴油的點火棒。

5、點火前，應先用蒸汽將爐膛內殘留瓦斯趕淨，將已點燃的點火棒放在火嘴的上端，待人離開爐膛底部後，稍開蒸汽，再開油線。點燃油火後，調節油汽比至正常狀態。

6、引瓦斯時要注意脱淨存水及凝縮油，並在安全地點排空15分鐘以上，經化驗分析含氧量小於1%，方可投用點火。瓦斯進爐前一定要經過阻火器。

7、點火時司爐工不能面對火嘴及看火窗，以免回火傷人。如火焰熄滅，應立即關閉燃料閥，爐膛內需用蒸汽吹掃後，方能重新點火。

8、正常操作中應經常檢查爐子燃燒情況，隨時調節，注意檢查爐管是否彎曲、鼓泡、脱皮、發紅和發暗等異常情況，注意檢查回彎頭、堵頭、出入口閥法蘭有無漏油現象，發現異常，立即向領導彙報，採取措施進行處理。

9、遇有爐管燒穿破裂造成爐膛着火或有緊急情況需人進入爐膛處理時，應用蒸汽進行滅火降温處理，嚴禁用水噴入爐膛內進行滅火和降温。

10、進入爐內檢修時，應辦理進入設備內作業手續。防爆門不得用其它物件堵死，以免失去防爆作用。

11、點爐升温或停爐降温都要嚴格按規定的升降温速度進行。

12、緊急停爐時，禁止只用儀表風關閉控制閥，一定要關閉爐前手閥。

13、如遇被加熱介質中斷，應立即滅火，爐膛通入蒸汽。

14、非工作人員禁止入內。

2022年5月3日消息，隨着冀東油田南堡作業區第一工區集輸區域6台換熱器試運投產，“蓄熱”13年的加熱爐“光榮退役”。 ^[4]