加热炉知识讲座教材.pdfVIP

加热炉基本知识 刘恩岭 一、烟囱及烟道挡板 我车间的加热炉为管式加热炉（是指通过管子将介质加热），采 用自然通风，利用烟囱的抽力吸入燃烧空气，并将烟气排出加热炉， 抽力是指在加热炉内任意一点所测得的负压值。烟囱之所以有抽力， 是由于在烟囱内的烟气温度比外界大气高得多，也就是说烟囱内的密 度比空气的密度小，所以就像氢气球一样烟囱内的烟气会自然上升。 当烟囱内的烟气向上升时，下部就会形成负压（抽力），由于外界空 气的压力比炉内高，所以空气就吸入炉内。烟囱的设计原则之一，是 在设计的过剩空气系数和最大热负荷工况下，炉内任何部位的负压值 不应小于 20Pa 。采用自然通风时，烟囱内的烟气流速一般不应超过 5—8m/s，强制通风的加热炉烟气流速不应超过10—20m/s 。 烟气向上流动经过的辐射段和对流室，本身虽然不是烟囱，但里 面充满了高温气体，其作用和烟囱是相同的。 烟道挡板一般分为密封式和不密封式两种型式。在1980 年以前 采用的挡板基本上属于不密封式，后来因节能的需要，又设计了密封 式挡板，目前新设计或改造的加热炉挡板，大多采用密封式的挡板。 密封式挡板分有单轴、双轴、三轴和四轴几种，这些挡板均已标准化， 加热炉改造时可直接订购。上述几种型式的挡板的材质为： （1）当烟气最高温度≤450 ℃时，采用碳钢； （2 ）当烟气最高温度大于450 ℃小于750℃时，采用18Cr-8Ni。 （3 ）当烟气最高温度大于750℃小于950℃时，采用25Cr-12Ni。 烟道挡板的调节机构一般安装在炉下地面上，便于日常操作，另 一方面当炉管发生爆裂事故、炉内着火等需要打开挡板时，到炉子上 面去开挡板会有更大的危险。挡板调节机构应省力灵活，并带有指示 标记和锁紧机构。根据炉子负压的大小及时调整烟道挡板的开度是非 常必要的，开度大排出的烟气的量就多，炉内负压值就高真空度大， 反之亦然。 二、过剩空气系数的概念 燃料在燃烧时需要氧气，在空气中氧气体积约占 21 ％，氮气约 占79 ％，所以燃烧时需要供给空气。例如：1kg 燃料油在燃烧时所需 要理论空气量(ɑ=1)约为 14.2kg （11Nm3）。在实际的加热炉中，由于 从燃烧气进入的空气不可能全部都参与燃烧，另外，也由于从炉子其 它不密封处漏入了空气，所以实际进入炉内的空气量总是比理论空气 量多，前者与后者之比叫做过剩空气系数，即： ɑ = 实际空气量/理论空气量 过剩空气量为（ɑ-1），例如：ɑ = 1.35，则过剩空气量为0.35， 即为35％。 在加热炉的排烟温度一定时，ɑ大则排烟量大，因而通过烟囱排 入大气的热量就多，这样就大大降低了炉子的热效率。例如：在排烟 温度为400℃时，ɑ由1.3 提高到1.7，炉子的热效率约下降6％。另 外，ɑ大还会加剧炉管的氧化腐蚀，提高烟气的露点温度，加大低温 腐蚀范围，还会促进NOx 的形成而加剧环境污染。 减小过剩空气系数虽然有许多好处，但一个重要的前提是，必须 保证燃料的充分燃烧，否则会加大化学不完全燃烧和机械不完全燃烧 的损失，在表面看来减少了ɑ，提高了热效率，实际上加大了不完全 燃烧热损失，炉子最终热效率并未得到提高，很可能燃料用的更多了。 减小过剩空气系数一般采用以下方法: (1) 全面封堵漏点，将没有点火的燃烧器、人孔门、看火门、 防爆门、对流及辐射弯头箱等处的不密封处全部堵死， 尽量减少漏风量。 (2) 控制烟囱挡板，使炉内即不出现正压，也不要负压过大。 一般加热炉都不是根据正压条件设计和施工的，炉内出 现正压会使高温烟气漏出，加大热损失，还可能使炉外 钢结构过热或烧坏，引起其它事故。炉内负压约大，空 气漏入的越多。 (3) 改进燃烧器，采用加工合格、性能优良的燃烧器，火嘴 安装位置上下左右适中，尽量使从燃烧器进入的空气与 燃料完全混合。 (4) 使用燃料油时，保证燃料油的粘度在合适的范围内。 (5)