绪论在线视频

同学们好

我是来自武汉科技大学

材料与冶金学院的陈元元

从今天开始

我们进行工业炉窑热工及构造

这门课的学习

本门课程是能源与动力工程

及相关专业的一门专业课程

需要燃料与燃烧 传热学

流体力学等专业基础课

作为课程的理论支撑

课程的综合性较强

在学习的过程中

请同学们注意理论联系实际

学会利用所学的知识

分析和解决生产实际问题

为以后从事工业炉窑的设计 管理

运行打下坚实的基础

今天是绪论课

有四项学习内容

首先 了解一下

什么是工业热过程与工业炉

接着认识一下按照供热方式

工业炉的分类

然后学习一下

工业炉热工的研究对象

最后讨论一下

我国工业炉的现状

以及今后工作的方向

首先 了解一下

工业热过程与工业炉

在冶金 机械 建材等行业

生产活动中

为了熔炼 加热 锻造

焙烧物料或工件

许多工序是在高温下进行的

以钢铁生产为例

生产流程中

铁矿粉烧结工序的工作温度

约为1300摄氏度

高炉炼铁工序的工作温度

约为1500摄氏度

转炉炼钢工序的工作温度

约为1650摄氏度

热轧工序中加热炉的工作温度

约为1250摄氏度

冷轧工序中热处理炉的工作温度

在600至1000摄氏度之间

在高温生产过程中

热物理过程或简称热过程

占据十分重要的地位

热过程主要包括燃烧过程中

燃料的传输 流体流动与传热

三大过程

而工业炉是保证热过程

能够顺利实现的关键设备

工业炉的具体定义为

在工业生产中

利用燃料燃烧产生的热量

或电能转换成的热量

对工件或物料进行加热的设备

工业炉有三个特点

一 有围壁与周围环境隔离开来

二 从某种能源获得热量

以保持一定高的温度

三 按某种工艺要求

将热量传递给

在其内进行加热处理的工件或物料

工业炉是工业加热的关键设备

广泛应用于国民经济的各行各业

目前 我国共有各类工业炉

约12万台

其中 机械行业炉窑约7.5万台

冶金行业炉窑约1万余台

玻璃 陶瓷 建材 耐材行业

拥有各类炉窑约1.5万台

轻工 化工有各类炉窑0.5万台

同时 工业炉是我国的耗能大户

年总耗能达到了2.6亿吨标准煤

约占全国总能耗的1/4

占工业总能耗的60%

目前 我国工业炉的热量利用效率

约在40%

与发达国家约50%的

热量利用效率相比

还存在一定的差距

一台好的工业炉

要满足以下基本要求

一 能满足质量和产量的要求

为了使产品质量好

要准确控制炉内温度和气氛

选择适当的筑炉材料

同时 炉子设计的生产能力

必须与要求的产量相适应

不能过大 也不能偏小

第二 能源消耗要低

这就要求在炉子的设计和操作中

必须重视热量在炉膛内的充分利用

并充分回收余热

第三 炉子建设费用

和维护运行费用要低

为了达到这个要求

应提高炉子单位容积的生产能力

简化炉子的结构

第四 炉子使用寿命要长

第五 污染物排放要符合

环境保护的要求

炉子的废气 废水 废渣中

往往含有有害物质

必须采取措施

使排放量不超过国家或地区标准

第六 炉子机械化程度高

劳动条件好

第七 炉子自动化程度高

操作人员少

工业炉种类繁多

按照不同的侧重点

有不同的分类

这里我们重点介绍一下

按供热方式进行的分类

通常情况下

按照供热方式可将工业炉分为三类

第一类是燃料炉

也可称为火焰炉

是用各种燃料的燃烧热量

对工件或物料进行加热的炉子

如推钢式加热炉 步进式加热炉

回软窑等

第二类是电炉

是将电能转化为热量

对工件或物料进行加热的炉子

如电铸炉 感应炉 电弧炉等

第三类是自热炉

是靠炉料自身产生的热量

维持正常工作的炉子

如氧气转炉

工业炉中的燃料炉

是各行各业应用最为广泛的炉型

可用于物料或工件的焙烧

干燥 熔化 熔炼 加热和热处理等

生产环节

我国燃料炉的能耗

占工业炉总能耗的92%

燃料炉得以广泛应用的原因

有以下几点

一 燃料

主要是化石燃料

比如煤 油 气等

它的供应比较充足

价格比较低

第二 炉子所采用的燃料

有较大的灵活性

可根据燃料种类

建造不同形式的炉子

第三 对于被处理物料或工件形状

大小 规格等限制较少

大到数百吨的钢锭

小到细颗粒都可在燃料炉中

进行处理

第四 使用同一种燃料

可以建成不同工作温度的炉子

高到1000摄氏度以上的高温炉

低到650摄氏度以下的低温炉

都可以实现

第五 燃料炉通常是对物料或工件

进行直接加热

但如有特殊工艺要求

也可以实现间接加热

如罩式炉 辐射管式加热炉

也就是说

燃料炉可以实现各种特殊加热要求

那么 本门课所要着重研究的炉型

就是燃料炉

也就是火焰炉

工业炉热工

是研究工业炉内热过程的工程技术

主要研究在满足生产工艺前提下

炉子结构与热工操作参数

炉子热工过程参数

炉子生产指标

三类变量以及它们之间的关系

炉子结构参数主要包括

炉子的几何形状 大小尺寸

筑炉材料种类等

热工操作参数主要包括

燃料量及其分配

空气量及其分配

排烟闸门开启度等

炉子的结构参数与热工操作参数

均属于人们所能直接规定

或超重的因素

炉子热工过程参数

主要包括炉内燃烧 气体流动

传热等

它们是直接影响炉子生产指标的

中间参数

炉子生产指标指的是

产品质量生产率 热耗

炉子使用寿命 污染物的排放等

炉子结构和热工操作参数的变动

会影响炉内的热工过程

而热工过程的变化

又会影响炉子的生产指标

炉子的生产指标

是按车间生产任务下达的

炉子设计的任务

是要从炉子结构方面

来保证炉子具有完成这些指标能力

炉子的运行和管理

这是通过炉子热工操作

来实现产品的生产工艺

也就是说

炉子的设计取决于生产工艺

并决定了炉子的构造

炉子的热工操作

是设计能力的实现

和实际问题应对的途径

炉子设计和操作

是热工技术人员要掌握的关键问题

中国是个制造业大国

也将成为一个工业炉大国

自改革开放以来

我国工业炉技术有了长足的进步

但目前大部分工业炉窑

在炉型结构 燃烧系统 热能利用

绝热材料 热工检测 环境保护

及控制系统等方面仍存在不足

由此造成产品综合能耗高

环境污染较严重

产品存在质量缺陷的问题

针对这些问题

今后我国工业炉的工作

主要在以下几个方面展开

一 要做好生产现场基础性

热工技术工作

改进炉子的结构和操作

提高炉子的工作水平

二 配合生产上出现的新工艺

新流程

研究开发新炉型

三 围绕炉子工作的优化问题

完善炉子操作的自动化和计算机化

四 强调环境保护

加强对炉子排放有害物质问题研究

实现超低排放

五 进行炉子计算机辅助设计的

研究工作

实现人机结合高效的炉子设计

设计建造一座新的工业炉

运行维护好一座现有的工业炉

都需要扎实的工业炉热工

和构造知识

解决我国工业炉发展中的一些问题

是我们专业人员不可推卸的责任

期待同学们通过本课程

学会如何利用专业知识

解决复杂的炉窑工程问题

好 让我们一起走进

工业炉窑热工及构造这门课程