工业炉以单位时间单位炉底面积计算的炉子加热能力称为炉子生产率。烟气部分余热为入炉的冷工件所吸收,降低了离炉烟气的温度。蓄热式加热炉生产提高炉子热效率的基本措施是:充分提高燃烧效率,强化对工件的传热;尽可能地连续生产和满负荷工作;设置预热器,供应蓄热式加热炉对空气及煤气进行预热,以回收烟气余热;采用比热容和热导率低的耐火材料,以减少炉墙蓄热和散热损失。
脉冲燃烧控制采用的是一种间断燃烧的方式,使用脉宽调制技术,通过调节燃烧时间的占空比(通断比)实现窑炉的温度控制。燃料流量可通过压力调整预先设定,烧嘴一旦工作,就处于满负荷状态,蓄热式加热炉生产保证烧嘴燃烧时的燃气出口速度不变。当需要升温时,烧嘴燃烧时间加长,间断时间减小;需要降温时,烧嘴燃烧时间减小,间断时间加长。脉冲燃烧控制的主要优点为传热效率高,大大降低能耗。可提高炉内温度场的均匀性。无需在线调整,即可实现燃烧气氛的控制。可提高烧嘴的负荷调节比。供应蓄热式加热炉系统简单可靠,造价低。减少NOx的生成。普通烧嘴的调节比一般为1:4左右,当烧嘴在满负荷工作时,燃气流速、火焰形状、热效率均可达到佳状态,但当烧嘴流量接近其小流量时,热负荷小,燃气流速大大降低,火焰形状达不到要求,热效率急剧下降,高速烧嘴工作在满负荷流量50%以下时,上述各项指标距设计要求就有了较大的差距。
回收利用烟气带走的热量占燃料炉总供热量的30%~70%,充分回收烟气余热是节约能源的主要途径[8]。供应蓄热式加热炉通常烟气余热利用途径有:(1)装设预热器,利用烟气预热助燃空气和燃料。(2)装设余热锅炉,产生热水或蒸汽,以供生产或生活用。(3)利用烟气作为低温炉的热源或用来预热冷的工件或炉料。回收烟气余热的有效和应用广的是换热器。我国开发和推广应用的高效换热器有片状换热器,各种喷流换热器,蓄热式加热炉生产各种插入件管式换热器,旋流管式换热器,麻花管式换热器,各种组合式换热器,煤气管状换热器和蓄热式换热器等。蓄热式换热器是今后技术发展趋势,其余热利用后的废气排放温度在200℃以下,节能效益可达30%以上。
在实际应用过程中,采用普通的脉宽调制的方法调节燃烧占空比时,当占空比接近0%或100%时,供应蓄热式加热炉间断或燃烧的时间太短,现场的运行效果不理想,于是我们引人了小时间这一概念,将间断和燃烧的小时间定为3秒,当占空比接近0%或100%时,延长相应的燃烧和间断时间即可解决这一问题。脉冲燃烧作为一项新技术有着广阔的应用前景,可广泛应用于陶瓷、冶金、石化等行业,对提高产品质量、降低燃耗、减少污染将发挥重大作用,蓄热式加热炉生产是工业炉行业自动控制的一次革新,将成为未来工业炉燃烧技术的发展方向。中频感应加热电炉的实际的生产中占有重要的比例,尤其在圆钢的锻前加热,淬火设备中占有重要的地位。
发展趋势,燃料结构尽管煤炭在相当阶段内仍是我国的主力能源,但其既污染严重,又不利实施高温空气燃烧技术。蓄热式加热炉生产所以用油、气取代煤等固体燃料,是我国工业炉节能发展的战略性方向。燃烧技术大力完善和推广高温空气燃烧技术仍是今后工业炉节能发展的方向。在保证高温、高效火焰的基础上提高炉膛温度的技术,使炉膛温度均匀分布的技术,以及N0x控制技术,供应蓄热式加热炉是推动富氧燃烧的核心技术,也是未来的发展方向。同时C02的减排和封存问题将成为重要的研究热点,余热回收及充分利用低热值燃料是工业炉节能发展的重点。