连续式加热炉演讲课件潘永坤.

1、连续的温度分布 广义的连续式加热炉包括所有的广义的连续式加热炉包括所有的连续运料连续运料的加的加热炉，如热炉，如推钢式式炉、步进式炉、输送带式炉推钢式式炉、步进式炉、输送带式炉（链式炉）、辊底式炉、分室式快速加热炉，（链式炉）、辊底式炉、分室式快速加热炉，转底式（环形）炉转底式（环形）炉等。等。 但一般习惯上通常称呼的连续式加热炉，则多指但一般习惯上通常称呼的连续式加热炉，则多指由推钢机运料的推钢式连续加热炉以及后来发展的步由推钢机运料的推钢式连续加热炉以及后来发展的步进式加热炉。进式加热炉。连续式加热炉连续式加热炉热工制度热工制度炉温制度供热制度压力制度炉型结构炉型结构温热制度温热制度温热制

2、度温热制度概念概念内在联系内在联系要求要求平均辐射温压炉温各种温热制度压力制度压力制度沿炉长方向压力简化分析解决炉头吸风炉尾冒风的措施炉压控制和炉温控制的关系温热制度：温热制度：l概念：炉温制度系是指炉内温度分布温度分布，主要是沿炉长方向炉长方向的温度分布。供热制度系值炉内供热分供热分布布。l二者关系：炉内供热分布和炉内温度分布是互为互为因果因果的。在设计时，根据炉温制度的要求，采取某种供热分配（燃烧器布置）来予以保证；在操作中，一定的供热分配将造成一定的炉温制度。因此，炉温制度和供热分配是结合起来考虑的，把它们总合叫做“温热制度”。l选择温热制度时的要求： （1）尽可能提高炉子的生产效率生产

3、效率。这主要靠强化炉膛传热，保证最大的平均热流，即提高炉气与金属间的平均辐射温压。 （2）尽可能提高炉子的热效率热效率，以降低能耗。提高热效率与降低单位热耗常常是一回事（=i/b， i为金属加热的焓增量） （3）满足热工艺的要求，保证良好的加热质量加热质量。主要是保证所要求的加热温度和烧透程度，减少氧化和脱碳，避免过热、过烧、烧化、粘钢、烧裂、硬心、阴阳面等 （4）要具有良好的灵活性灵活性。适应产量、钢种和皮料规格的变化。 （5）此外，还要考虑炉子寿命、筑炉和修护成本、操作方便性、便于自动控制、有利于环境保护等因素。注：注：生产效率：生产效率：P，kg/h或t/d热效率：热效率：有效热与供给热

4、量之比，也叫有效利用系数，用符有效热与供给热量之比，也叫有效利用系数，用符号号1 1表示。表示。2 2呢？呢？平均辐射温压和炉温平均辐射温压和炉温： 炉子的生产率主要决定于炉内的炉子的生产率主要决定于炉内的温度条件温度条件，而辐而辐射温压就是炉膛内辐射热交换的温度条件，射温压就是炉膛内辐射热交换的温度条件，在高温火焰炉在高温火焰炉内即决定于炉气与金属表面间的辐射温压。内即决定于炉气与金属表面间的辐射温压。平均辐射温压理论公式平均辐射温压理论公式 几何平均辐射温压公式几何平均辐射温压公式l（1）常见的几何平均辐射温压公式比较适合于逆流热交较适合于逆流热交换换时的情况。l（2）几何平均辐射温压较理

5、论计算结果低了许多，这可以设想它较近似于炉内有析热的实际情况近似于炉内有析热的实际情况。l(3)在其它条件不变时废气温度愈高，平均辐射温压愈大废气温度愈高，平均辐射温压愈大，逆流热交换时差不多成直线关系。这一点与通常见到的逆流式连续加热炉生产率与废气出炉温度成线性关系的经验是一致的。l(4)在同样端点温度条件在同样端点温度条件下，逆流时逆流时的平均辐射温压比顺流时为大，而且废气出炉温度Tg2值愈低，这一差值愈大。这就是为了在炉内充分利用热能的连续加热炉多采用逆流式的基本原因。上述结论是在炉内无析热炉内无析热的条件下得出的。析热现象：析热现象： 通过理论分析在连续式加热炉内（通常为逆流式的），为

6、提高理论平均辐射温压以提高炉子生产率的基本途径为： 提高提高T T理理，提高，提高T T废废，端头供热，快速燃烧，端头供热，快速燃烧弊端：弊端：实际上，在推钢式连续加热炉内使高温端得到过分集中的高温常是不实际上，在推钢式连续加热炉内使高温端得到过分集中的高温常是不允许的、，它受到加热工艺方面的严格的限制。首先，如果出料端炉温比所允许的、，它受到加热工艺方面的严格的限制。首先，如果出料端炉温比所要求的金属加热温度高出太多时，则必将使金属出炉时具有较大的要求的金属加热温度高出太多时，则必将使金属出炉时具有较大的断面温差断面温差，发生发生“硬心硬心”或或“阴阳面阴阳面”，达不到所要求的，达不到所要求

7、的透烧程度透烧程度，影响产品质量。其，影响产品质量。其次，如果高温端炉温过高，则难于控制钢的表面温度，特别是次，如果高温端炉温过高，则难于控制钢的表面温度，特别是轧制延迟轧制延迟( (待轧待轧) )时，炉温一时降不下来时，炉温一时降不下来i i炉内的钢又出不去，容易使钢温过高，造成炉内的钢又出不去，容易使钢温过高，造成“烧化烧化”现象和现象和粘钢粘钢事故，严重时甚至使钢锭事故，严重时甚至使钢锭( (坯坯) )被烧毁而造成废品。分室式加热炉，被烧毁而造成废品。分室式加热炉，步进式加热炉应运而生。步进式加热炉应运而生。燃料和空气入炉后，在炉膛内边混合、边燃烧、边放热，燃料和空气入炉后，在炉膛内边混

8、合、边燃烧、边放热，最终达到完全燃烧的现象。影响炉气温度分布。最终达到完全燃烧的现象。影响炉气温度分布。炉温：炉温： 炉温指的是炉内炉温指的是炉内测温装置测温装置所测得的所测得的指示温指示温度度。其受到炉气温度、炉壁温度、和金属温度的影。其受到炉气温度、炉壁温度、和金属温度的影响，使它们之间的一个响，使它们之间的一个均衡温度均衡温度。它决定于这三。它决定于这三个温度的数值，也决定于热电偶节点与炉气、炉壁个温度的数值，也决定于热电偶节点与炉气、炉壁和金属三者之间的和金属三者之间的相互位置相互位置。其中热电偶对金属的角度系数Ts反映着热电偶在炉膛内的安放的位置。例如，安放在炉顶上的热电偶，热电偶伸

9、得越低，离金属表面越低，角系数Ts越？热电偶温度？ 在均匀的辐射制度下，当炉壁差额辐射热流等在均匀的辐射制度下，当炉壁差额辐射热流等于零是，热电偶所测得的于零是，热电偶所测得的“”“”炉温与金属温度之间炉温与金属温度之间的关系如下：的关系如下：l在高温的连续加热炉上，安装于在高温的连续加热炉上，安装于炉顶炉顶的热电偶通常伸出长度为的热电偶通常伸出长度为50-50-80mm80mm；安装于；安装于侧墙侧墙上的热电偶常与侧着内壁一平或刚刚缩回一点上的热电偶常与侧着内壁一平或刚刚缩回一点( (避避免套管弯曲免套管弯曲) )。它们基本上与炉壁处于相同的位置。所以，热电偶测。它们基本上与炉壁处于相同的位

10、置。所以，热电偶测得的炉温近于该处的炉壁温度。它们与炉气的温度差主要决定于炉气得的炉温近于该处的炉壁温度。它们与炉气的温度差主要决定于炉气与金属的温度差以及火焰的黑度，对一般的三段式连续加热炉的计算与金属的温度差以及火焰的黑度，对一般的三段式连续加热炉的计算表明，大体上，在均热段，炉温约比炉气温度低表明，大体上，在均热段，炉温约比炉气温度低10102020；在高温的；在高温的加热段，约低加热段，约低100100150150；在炉尾约低；在炉尾约低100- 200100- 200。l在安装和设计时，各段热电偶位置的选取有重要意义。这一位置必须在安装和设计时，各段热电偶位置的选取有重要意义。这一位

11、置必须是该段是该段真正有代表性的炉温真正有代表性的炉温。即能够排除火焰形状。即能够排除火焰形状( (长度、射程、上长度、射程、上浮等浮等) )对示数的直接的、局部的影响，并对该段供热量的调节具有较对示数的直接的、局部的影响，并对该段供热量的调节具有较大的敏感性。比如，经验表明，在燃油或长火焰煤气烧嘴的端部供热大的敏感性。比如，经验表明，在燃油或长火焰煤气烧嘴的端部供热的连续加热炉上，其均热段或上加热段的热电偶位置的连续加热炉上，其均热段或上加热段的热电偶位置( (炉顶上的炉顶上的) )应尽应尽可能选在距端墙可能选在距端墙2500 2500 至至3 3ooommooomm以远，大体相当于该段炉长

12、以远，大体相当于该段炉长30%30%35%35%的位置上的位置上. .又如，当炉子的中心线的端墙上安有烧嘴时，则炉顶上的又如，当炉子的中心线的端墙上安有烧嘴时，则炉顶上的热电偶热电偶应稍偏离炉子中心线应稍偏离炉子中心线，以避免该烧嘴对热电偶的局部影响。，以避免该烧嘴对热电偶的局部影响。还需要注意的是，炉温和炉子生产率存在着还需要注意的是，炉温和炉子生产率存在着动态平衡关系动态平衡关系。强化供热，。强化供热，提高炉温，将使生产率加大，而生产率加大提高炉温，将使生产率加大，而生产率加大( (出钢量增加出钢量增加) )，料坯从炉，料坯从炉中吸取了更多的热量，又使炉温降低，最后达到平衡。所以，强化供中

13、吸取了更多的热量，又使炉温降低，最后达到平衡。所以，强化供热将使炉子在比强化前更高一些的炉温和更大一些的生产率的条件下热将使炉子在比强化前更高一些的炉温和更大一些的生产率的条件下达到新的平衡，在观察、比较炉子的工作好环时，必须注意到这一动达到新的平衡，在观察、比较炉子的工作好环时，必须注意到这一动的平衡关系。的平衡关系。总括热吸收率：总括热吸收率：在计算炉膛热交换的辐射热流时，实际上炉内炉气温度温度并不是均一的，所以在炉子实际应用中真正使用的公式是： 总括热吸收率的确定，对于炉子的研究和计算时十分重要的。他是炉内金属加热计算机模型控制的必要苏、数据和主要模拟参数，通常由实验和理论结合的方法确定

14、。各种温热制度：各种温热制度：连续加热炉的段数分类有两种方法：一种按沿炉长的温度分布和供热分配特点来分类；另一种简单地按供热带的数目来分类(有几个供热带就叫儿段式i、后者偏重于反映了炉型的征，是近年来国内外常习惯采用的叫法。当炉气完全燃烧时，在中间没有补充中间没有补充供热供热时的单纯逆流热交换单纯逆流热交换制度叫做简单逆流制度。特点： 炉温成真正的连续分布连续分布。只能靠提高全长上的炉温水平来强化加热，而高温端炉温有收到加热工艺的限制，所以炉子后部的炉温就低了，因此其生产率比其他炉子低。炉底强度较高，但是炉内传热较弱，一段供热的简单逆流制度在操作上没有灵活性，难于适应产量和钢种的变化，不以保证

15、良好的加热质量。简单的逆流制度简单的逆流制度炉子分为加热段加热段和预热段预热段，加热段也叫高温段。与一段式简单的逆流制度相比其延长了延长了高温段高温段，这样在保证最高炉温不变的情况下提高了平均辐射温压，因而提高了炉子生产率。但同时因为提高了废气出炉温度，导致炉子的热效率降低。另一个特点是没有均热段，金属出炉前没有机会进行减小断面温差断面温差的均热，所以加热段的炉温不能太高。二段炉子增加了下加热段下加热段，延长了高温段，上下同时加热，受热均匀，增加了受热面积，提高了生产率，能减小断面温差。二段二段制度制度上、下加热供热分配的原则通常是强化下加热强化下加热，这主要是因为下部冷却水管吸收走大量的热量

16、，而且水管离金属下表面很近，其吸热和遮蔽作用直接影响到对金属的传热。由此，一般上、下供热能力的分配可采取4040：6060。而对于燃煤加热炉和开坯用加热炉(两排钢锭间缝隙很大)，由于下加热的炉气上浮严重，下部供热常增加到70%以上。但是，对于“无水冷炉无水冷炉”，“强化下加热”的原则完全不适用。因为这时下部炉膛对金属的传热条件比上部炉膛好，因而下部只须供给较少的热量。预热段、加热段、均热段均热段能减小断面温差并控制出炉钢温，保证加热质量；加热段可提高炉温，追求生产率；预热段可利用炉气热量，追求热效率。故被认为是最理想的温热制度。但是在实际应用中还是会遇到很多问题：与二段式相比，其加热段炉温高，

17、若金属停留时间过长，则易超过所要求温度，易于烧化和粘钢。典型的三段式炉型的上加热段烧嘴是安装在炉顶上部的烧嘴端墙上，不便于人工调整，这是三段式制度不容易被采用的原因之一。三段三段制度制度多段制度，就其温度制度的实质来说还是二段制度或三段制度，只是采用了“多点供热多点供热”，一般是四段供热、五段供热乃至是六段供热。其主要特点是路子的生产能力大，多数情况下炉底强度也高，温热制度操作灵活。多段多段制度制度大多数加热炉采用的是逆流式的，但也有采用顺流式的，即炉气方向和金属移动方向相同。从传热方面来看，顺流热交换效率低。但顺流强化了进料段的传热，使进料端具有很大的辐射温压，因而可以提高炉子的生产率。另外

18、由于在出料端炉温较低，可以使料坯在出炉前得到均热，避免了加热时间长时造成料坯温度过高的危险。其主要缺点是废气出炉温度太高，它必须高于金属加热的最终温度，因而热效率一般很低。另外，顺流式仅从冷端供热，很难使高温持续到所要求的热端，因此必须在热端和中间补充供热。顺流顺流制度制度 区分方式：炉底强度较高的炉子叫高负荷炉，炉底强度较低的叫低负荷炉。高负荷炉和低负荷炉必要性：连续加热炉炉膛压力及压力分布对炉子工作有重要影响。现有加热炉存在的问题之一就是炉头吸风和炉尾冒火问题，这与炉膛压力及其分布直接相关。另外，炉膛压力制度对炉温制度炉温制度有很大的影响，操作时常常靠调节烟闸来调整炉内各段的温度分布。压力

19、分布包括炉长炉长和炉高炉高上的压力分布。高度上的压力分布主要决定于气体静力平衡关系，其基本规律是表压力上表压力上高下低高下低。连续式加热炉中主气流是在水平方向上流动的，所以沿炉长方向上的压力分布问题对炉子工作有很大的影响连续加热炉压力制度：连续加热炉压力制度：沿炉长方向上压力分布的简化分析沿炉长方向上压力分布的简化分析沿炉长方向上的压力分布，主要决定于射流的作用和阻力的作用。当射流喷入有限通道中时，沿射流进程，动量迅速降低，压力有所增加。解决炉头吸风炉尾冒风的措施解决炉头吸风炉尾冒风的措施1、设计时考虑均热段合理的炉型结构。这里主要是指端端烧嘴角度烧嘴角度和炉顶“火压火压”处高度处高度。均热段烧嘴下倾，使火焰覆盖到第一块料坯的表面上，产生“局部压力”，有驱逐金属表面上冷气流的作用，可减少吸入冷风的影响。均热段与加热段交界处炉顶压力的最低处高度叫做炉顶“火压”高度。它对均热床压力有很大的影响。火压高度越低，造成阻力越大，因而均热床压力越大，吸冷风越少。形象的说法称这种火压“能憋住火”。2、在操作上控制燃烧控制燃烧，以抵消吸风的影响。这在