节能炉衬在工业炉节能改造中的应用

合····合·。·设备合····合··节能炉衬在工业炉节能改造中的应用杜艳菊,史国锋,乔汝洨(山西长治市热处理中心站,山西长治046011)摘要:工业炉运行过程中炉衬的能耗十分可观。采用节能炉衬则可大大降低这种无效能耗。节能炉衬主要有纤维基预制件炉衬和全纤维炉衬,在井式炉、箱式炉和回火炉中的实际应用证明,与砖砌炉衬相比,均具有明显的节能效果,具有良好的社会和经济效益。关键词:工业炉;节能减排;节能炉衬中图分类号:TG155.1·1文献标识码:B文章编号:10081690(2009)04-0060-003Application of Energy Saving Lining to Reconstruction of Industrial FurnaceDU Yan- ju, SHI Guo-feng, QIAO Ru-jiaoChangzhi Heat Treatment Center, Changzhi 046011, Shanxi)Abstract Considerable energy will be consumed by lining during the operation of industrial fumace. The adoption ofenergy saving lining may greatly decrease such unvariable energy consumption of industrial fumace. The prefabri-cated fibre-based lining and the entire fibre lining all belong to energy saving lining and through their application topit furmace, box fumace and tempering furnace, the energy consumption can be obviously reduced as compared withhat of a brickwork lining, providing good social and economic benefitsKey words: industrial fumace; energy saving and reduction in pollutant discharge; energy saving lining随着世界性的能源短缺,工业发展与能源短缺能“大户”,占企业总能耗的40%~70%。由于我国的矛盾日益尖锐,温室气体排放又造成一系列环境不少工业炉仍用煤、油作能源所以温室气体排放量问题。节约能源,减少温室气体排放已成为世界各也是巨大的。工业炉节能减排就显得尤为重要。近国不断努力的目标。我国对此十分重视因为我们十多年来,工业炉制造水平虽有不小的提高能耗明目前的能耗水平与发达国家相比还有很大差距。我显降低,温室气体排放量也有所减少。但由于种种国的能源消费已居世界第二位占世界总消费量的原因,一些已经成熟的节能减排技术仍未得到广泛10%左右而我国的经济总量(CDP)只占全球的采用。再加上一些老式工业炉目前仍在一些企业中37%。日本美国和德国的能源利用率分别高达使用,所以工业炉的节能减排改造仍需加大力度。57%、50%和40%,而我国只有32%。胡锦涛总本文以工业电炉为例以节能炉衬为主将作者多年书记在党的“十七大”报告中强调:“必须把建设资的实践和体会与同行共享,以期为推动工业炉节能源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展减排改造工作再做贡献。战略的突出位置,落实到每个单位、每个家庭。要完善有利于节约能源资源和保护生态环境的法律和政1炉衬的热能消耗与节能炉衬策加快形成可持续发展体制。落实节能减排工作众所周知,在工业炉运行过程的热能消耗中,只责任制。……建设科学合理的能源资源利用体系,有加热工件的热能是有效能耗。在无效能耗中,加提高能源资源利用效率。”热工夹吊具和加热控制气氛的能耗是工艺所要求各行各业都必须节能减排已成为国人的共识。的,在设计合理和工艺正确的条件下,也不能节省。工业炉在不少行业中,尤其在冶金、机械行业中是耗在可节约的无效能耗中,炉衬的热能消耗最大。它收稿日期:2008-09-17作者简介:社艳菊(1938)河北石家庄人,助理工程师中国煤化工分析及设备改造工作,今后主要工作方向为金属材料热处理工艺及CNMHG0090355084681E-mail: shanjuhua68@ 126《热处理》209年第24卷第4期分为两部分,一是蓄热耗能二是散热耗能。前者是3节能炉衬的节能原理次性”耗能,与工业炉连续工作时间长短无关。如所周知,上述两种节能炉衬是因导热系数低后者则是工作时间的函数。但二者都与炉村材料和而节能,其与砖砌炉衬相比最大的区别在于整体性结构有关。和气密性好。根据计算,每m2砖砌炉衬泥缝长达随着工业与科技的发展我国工业炉炉衬材料19m以上按热处理炉砌炉要求,按泥缝宽2m计和结构也在不断进步。从原来的轻质耐火砖+蛭石算,泥缝面积为0.0938m2。而每m2节能炉衬接缝粉到微珠砖+硅酸铝纤维毡+珍珠岩再到纤维基面积仅0.02m2。我们以珍珠岩炉衬作保温层进预制件结构和全纤维结构,节能效果在不断提高。行计算,新炉时,每m2砖砌炉衬的泥缝热损失为我们将纤维基预制件结构和全纤维结构的炉衬称为893W而同面积节能炉衬泥缝热损失为0.38W。节能炉衬”。这种炉衬与传统砖砌炉衬相比,可比二者热损失差异虽大但相差的绝对值每m2炉衬新炉节能10%-20%,比旧炉节能30%以上;与微不过855W,并不算大。然而使用一段时间后,由珠砖十硅酸铝纤维毡+珍珠岩结构的节能炉相比,于震动、碰撞、热胀冷缩等原因,砖砌炉衬的泥缝发仍可节能5%-15%。但是毋庸讳言,至今仍有不生松动开裂、脱落,形成热流短路,从而使热损失大少企业尚未采用节能炉衬甚至一些工业炉依旧是增,严重时甚至可达到同面积炉墙的40-50倍。轻质耐火砖+蛭石粉结构。所以工业炉节能改造仍按保守计算,这时每m2砖砌炉衬的泥缝热损失也大有可为,节能炉衬的推广任重而道远达100W以上,相当于炉衬散热损失的40%以上,2节能炉衬简介而节能炉衬却无此问题。这就是采用节能炉衬的电2.1纤维基预制件结构炉衬炉比微珠砖砌的节能炉还要节能的原因。这种炉衬的耐火部分是用以硅酸铝耐火纤维为基4节能炉衬应用实践的不定形材料捣打预制成型的,有较高的耐火度文献[4,5]介绍了大量节能炉衬,尤其是纤维(1000℃以上)和低的导热系数(0.2~0.5W/mK),基预制件炉衬的应用实例。本文对部分节能炉衬的再加上耐火纤维的增强作用配以优质掺和料、胶合节能效果作些补充说明。剂、添加剂等,可获得理想的高温强度。其保温层则4.1海拉尔牧业机械总厂75KW井式炉可根据炉温髙低和节能要求采用纤维毡+纤维棉或该炉是由原仿苏Ⅲ55井式炉改制的,加深了炉纤维毡+珍珠岩结构。膛加大了功率。虽可用于生产,但炉温不均匀能耗这种炉衬不需事先烧制,因此也可节约大量能也大。2001年进行改造,采用了纤维基预制件节能炉源,并减少温室气体的排放;低的导热系数加上高的衬同时采取了其他一些技术措施如电阻丝均匀布气密度,又使工业炉在使用过程中进一步节能。由置保温层多层结构、内表面涂高温涂料等,取得了良于其整体性好缩短了维修周期,提高了设备寿命,好效果。在生产331件护刃器梁时进行了实测结同时提高了炉温均匀性,按有效加热区考评,可提高果空炉升温时比改造前节电503%保温阶段节电1~3个级别。另外,施工方便便于机械化生产,可13.6%,综合考核节电35%。实测数据见表1以制作各种复杂炉衬值得大力推广。表155KWN井式炉改造前后节能效果22全纤结构炉衬Table 1 Operating characteristics of pit-type fumace of这种炉衬的耐火层由硅酸铝耐火纤维压制成55 kw before and after being energy-saving remade型。为解决硅酸铝纤维高温二次结晶粉化问题测试项目改造后备注在其内表面涂刷氧化铝涂料。保温层则与纤维基预空炉升温时间/h2冬季10h空炉升温耗电/kWh370制件炉衬相同。热炉装料后升温时间mn20~312-16这种炉衬导热系数更低(01~0.18W/mK),节保温时送电时间(%)80能效果更好应予大力推广应用。但制作时要用钢铁外壳(侧墙)温度/℃构件部分影响了节能效果。另外压缩比不合理也单件耗电/kWh10.947.166.16不计升温达不到最佳节能效果,而且制作和维护没有纤维浇注温度凵中国煤化工好体方便在气流冲刷较大的炉子中使用,其寿命也不工件CNMHG均如后者长。其含又是川面达电时問的日双。《热处理》209年第24卷第4期4.2承德曲轴连杆厂180KW台车式回火炉②耗电量:总耗电200kWh,减去降温阶段风这是按照北京国际经济合作公司提出的技术条扇电动机耗电36kW·h,升温和保温阶段耗电件研制的全纤炉。根据要求,该炉加热室尺寸为164kW.h,平均每吨工件耗电492kWh4.8mx1m×0.9m,最大载荷3t,额定工作温度节能效果:700℃,保温精度<±10℃,外壳(炉墙)表面温度(58596-492)÷585.9×100%=16.04%≯40℃。另一台75kW回火炉,因改造前已停止使用该炉炉衬采用了全纤结构,为了炉温均匀,电热无法进行对比测试。但据车间工人反映,原来从元件分3区控制,并采用了风扇强制对流。为了防150℃升温到410℃需1.25h,改造后同样装炉量止硅酸铝纤维高温二次结晶和强对流循环风对纤维情况下,升温只需0.75h。降温时间却增加了0.5的损坏,在炉衬内表面涂了氧化铝高温涂料,结果完倍,节能效果可见一斑全达到了技术要求,受到用户好评5结束语4.3内蒙古华德牧草机械有限公司75KW箱式炉(1)纤维基预制件炉衬和全纤炉衬容重小,具该炉原炉膛长1800m,由于待处理工件的需有较高的耐火度优良的绝热性能和较高的热强度,要,要求加长到2200m。如果按原炉衬结构功蓄热损失和散热损失都较小,是两种非常实用的节率最少需要增加到90kW。改造时采用了纤维基预能型炉衬。制件节能炉衬,对电热元件进行了重新布置,降低了(2)两种节能炉衬均施工方便,可以制造各种炉膛高度,81kW功率便达到了要求。在烘炉阶段复杂炉衬。同时,可以预制,从而节省大修或改造施当温度达到950℃时保温1h,两侧墙炉壳外表面工时间。由于气密性很好,又不需事先烧制,在节能温度为47℃,低于国家规定的50℃。对该厂两种的同时还能减少控制气氛的用量和温室气体的排典型工件热处理耗电进行了实测改造前,单位工件放量,节能、降耗又减排,一举三得,值得在工业炉设耗能为1323kWh,改造后为94.kWh/t,下降计、制造、大修和改造中大力推广。了378.5kW·h/t,节电率28.61%。加上空炉升温(3)全纤炉衬制作时应尽量减少钢铁构件,采用的节电数据,总节电率在30%以上。此外,由于炉合理的压缩比而且内表面应涂刷氧化铝涂料,以防膛长度增加,炉底面积加大,因而提高了生产率。高温二次结晶粉化。这样才能发挥其最佳作用。4.4山西长治某军工厂36kW回火炉(4)两种节能炉衬与砖砌炉衬相比,主要因为减2001年该炉曾进行过一次节能改造,采用微珠少了泥缝,增加了炉子的气密性因此更加节能。尤砖+硅酸铝纤维+纤维棉结构。200年2月我们其在使用一段时间后更显示出其节能的优越性。采用纤维基预制件节能炉衬对其进行了又一次改这是任何轻质砖砌炉衬所无法比拟的有着广阔的造。改造前后对同一工件、同一工艺处理的实际能应用前景耗测试结果如下:(1)改造前的测试改造前因为电控柜未装电参考文献度表所以采用了通断时间计算法。①装炉量:工件净重242.9kg;[]宋湛苹,史竞.工业炉的节能与环保[J]机械工人,2005,②升温时间:72min,主电路耗电43.2kWh,(7):10-13风机耗电36kWh,共耗电46.8kWh;2]中国机械工程学会热处理专业学会《热处理手册》编委会热③保温时间4h,主电路耗电84.53kWh,风处理手册(第2版)第3卷[M].北京:机械工业出版社,1992:机耗电12kW·h,共耗电96.53kWh;[3]南京机器制造学校热处理炉及车间设备[M]北京机械工业不计降温时风扇电动机耗电,总耗电量为出版社,1978:75143.33kW·h,平均每吨工件耗电58596kWh[4]职工技协北京市热处理技术协会,等热处理加热设备技术改(2)改造后的测试改造后电控柜装有电度中国煤化工2023表,所以可直接读数[5]CNMHG在热处理炉上的应用①装炉量:工件净重333kg;开…人念文集天津2002.《热处理》2009年第24卷第4期