第5节 电加热 节能技术

1、第五节第五节 电加热节能技术电加热节能技术 电加热节能技术电加热节能技术 概述概述电加热设备的特点电加热设备的特点电加热设备的种类电加热设备的种类电阻炉节能技术电阻炉节能技术电弧炉节能技术电弧炉节能技术电加热设备电加热设备节能技术节能技术感应加热炉节能技术感应加热炉节能技术远红外加热炉节能技术远红外加热炉节能技术知识结构：知识结构： 一、了解内容一、了解内容 （一）（一）电加热设备的概念（电加热设备的概念（P98P98） 电加热设备是利用电加热设备是利用电热效应电热效应产生的热量产生的热量加热物料的设备，主要是各种工业用电加热加热物料的设备，主要是各种工业用电加热炉炉 。在。在冶金冶金工业中，

2、电加热炉被用于黑色金工业中，电加热炉被用于黑色金属和各种有色金属及其合金的冶炼；在属和各种有色金属及其合金的冶炼；在机械机械加工行业中，电加热炉被用于工件的锻造、加工行业中，电加热炉被用于工件的锻造、冲压和热处理；在冲压和热处理；在轻工轻工行业中，电加热炉被行业中，电加热炉被用于食品、木材、造纸、棉毛织品、印染等用于食品、木材、造纸、棉毛织品、印染等产品的干燥；在石油化工、农业生产以及其产品的干燥；在石油化工、农业生产以及其他很多领域中，电加热设备都得到了广泛应他很多领域中，电加热设备都得到了广泛应用。用。 （二）（二）电加热设备的种类（电加热设备的种类（5种种P99） 1. 1.电阻加热设备

3、电阻加热设备 这种设备的发热体是具有一定电阻的金这种设备的发热体是具有一定电阻的金属或非金属导体，电流流过时将产生焦耳热，属或非金属导体，电流流过时将产生焦耳热，利用这种焦耳热对工件进行加热。电阻炉是利用这种焦耳热对工件进行加热。电阻炉是目前需要量目前需要量最大最大，品种规格，品种规格最多最多的一类电炉。的一类电炉。 2.2.电弧加热设备电弧加热设备 气体在正常情况下不导电。但当气体电气体在正常情况下不导电。但当气体电离后，就会产生自由电子和离子。如果加上离后，就会产生自由电子和离子。如果加上直流电压，电子和离子就会分别向正极和负直流电压，电子和离子就会分别向正极和负极移动，形成电流，这就是气

4、体放电现象。极移动，形成电流，这就是气体放电现象。气体放电时会产生温度很高的电弧，电弧加气体放电时会产生温度很高的电弧，电弧加热炉就是利用这种原理来加热物料热炉就是利用这种原理来加热物料。3.3.感应加热设备感应加热设备 将需要加热的物料放入由线圈构成的感将需要加热的物料放入由线圈构成的感应器中，通入交流电，交变电流会产生交变应器中，通入交流电，交变电流会产生交变磁场。由电磁感应产生的磁场。由电磁感应产生的感应电流感应电流能够产生能够产生热量，感应加热设备利用这种热量来加热工热量，感应加热设备利用这种热量来加热工件。感应加热过程中，热量是从工件件。感应加热过程中，热量是从工件内部内部产产生，加

5、热升温快，功率密度大、热效率高。生，加热升温快，功率密度大、热效率高。 4 4. . 远红外加热设备远红外加热设备 利用利用2.52.515m15m的电磁波对物料加热，的电磁波对物料加热，习惯上称为远红外加热。大多数有机化合物习惯上称为远红外加热。大多数有机化合物对远红外线有强烈的吸收特性，采用远红外对远红外线有强烈的吸收特性，采用远红外加热有着较高的效率。加热有着较高的效率。 5. 5.特殊加热设备特殊加热设备 包括电子束炉、等离子熔炼炉、工业微包括电子束炉、等离子熔炼炉、工业微波加热炉和激光加热设备等多种加热设备。波加热炉和激光加热设备等多种加热设备。二、二、理解要点理解要点 电加热设备的

6、特点电加热设备的特点(5个个P99)。 1.热效率高热效率高(一般一般40%-70%高高80%-90%) 2.热功率密度大；热功率密度大； 3.温度控制准确；温度控制准确； 4.炉内气氛易控；炉内气氛易控； 5.易于实现生产过程的机械化和自动化易于实现生产过程的机械化和自动化。 三、三、掌握重点掌握重点 （一）（一）电阻炉节能技术（电阻炉节能技术（8 8个方面个方面P100P100） 1. 1.尽量减少电阻炉的蓄热和散热损失。尽量减少电阻炉的蓄热和散热损失。采用耐火纤维、轻质砖等轻质、高效隔热材采用耐火纤维、轻质砖等轻质、高效隔热材料作炉衬，减少炉壁的散热和蓄热损失。料作炉衬，减少炉壁的散热和

7、蓄热损失。 2.2.改善电热元件的性能，增强热辐射能改善电热元件的性能，增强热辐射能力力。按照工艺要求合理选用电热元件种类、。按照工艺要求合理选用电热元件种类、安装位置及传热条件，还可以在炉内壁涂刷安装位置及传热条件，还可以在炉内壁涂刷远红外涂料，或采用远红外加热器，或在电远红外涂料，或采用远红外加热器，或在电阻丝内放置碳化硅管等，可节电阻丝内放置碳化硅管等，可节电20%20%以上。以上。 3.3.提高炉门、炉盖和热电偶插孔等处的提高炉门、炉盖和热电偶插孔等处的密封程度，避免金属热密封程度，避免金属热“短路短路”，减小进出，减小进出炉输送装置的体积和重量，以免带出过多的炉输送装置的体积和重量，

8、以免带出过多的热量。热量。 4.4.应采用大容量炉子，减少单位产品的应采用大容量炉子，减少单位产品的耗热量，合理安排生产，加强计划调度，尽耗热量，合理安排生产，加强计划调度，尽可能实现炉子连续运行，减少散热损失。可能实现炉子连续运行，减少散热损失。 5.5.优化工艺参数，采用最优的加热能力、优化工艺参数，采用最优的加热能力、升温速度、加热时间以及装料量等。升温速度、加热时间以及装料量等。 6.6.改善炉内功率和温度分布，强化传热过改善炉内功率和温度分布，强化传热过程，改进操作方式方法，加快进出料速度，程，改进操作方式方法，加快进出料速度，减少炉门开放时间。减少炉门开放时间。 7. 7.盐浴炉节

9、能。盐浴炉节能。一是一是在选型上尽量选用埋在选型上尽量选用埋入式盐浴炉，入式盐浴炉，二是二是采用快速启动节电技术。采用快速启动节电技术。 8.8.电阻炉的电热元件自身电阻一般较小，电阻炉的电热元件自身电阻一般较小，但供电电流很大，供电线路应尽可能短，以但供电电流很大，供电线路应尽可能短，以减小线路的功率损耗。减小线路的功率损耗。 （二）（二）电弧炉的节能技术电弧炉的节能技术 （八个方面（八个方面P101P101） 1 1. .超高功率供电超高功率供电。可以提高熔池能量输入密度，。可以提高熔池能量输入密度，加速炉料熔化，大幅减少冶炼时间，提高电弧炉的加速炉料熔化，大幅减少冶炼时间，提高电弧炉的热

10、效率，使单位电耗下降。热效率，使单位电耗下降。 2. 2.采用强化用氧技术。采用强化用氧技术。可以加快钢的脱碳速度，可以加快钢的脱碳速度，并充分利用氧与原料中的碳、锰、硅等氧化释放的并充分利用氧与原料中的碳、锰、硅等氧化释放的热量，据测，吹氧氧化所产生的反应化学热的能量热量，据测，吹氧氧化所产生的反应化学热的能量约占总能量的约占总能量的10%-20%10%-20%，可缩短熔炼周期，可缩短熔炼周期4040分钟以上。分钟以上。 3.3.采用泡沫渣技术。采用泡沫渣技术。熔炼过程中，向熔熔炼过程中，向熔池内喷碳粉或碳化硅粉，加速炭的氧化反应，池内喷碳粉或碳化硅粉，加速炭的氧化反应，在渣层内形成大量的在

11、渣层内形成大量的COCO气体泡沫，使渣层厚气体泡沫，使渣层厚度增加，电弧完全被屏蔽，减少了电弧的热度增加，电弧完全被屏蔽，减少了电弧的热辐射损失，提高了电弧炉热效率，缩短了冶辐射损失，提高了电弧炉热效率，缩短了冶炼时间，延长了电弧炉的寿命。炼时间，延长了电弧炉的寿命。 4. 4.采用偏心底出钢技术采用偏心底出钢技术。可进行留钢、。可进行留钢、留渣操作，做到无渣出钢，可以有效地利用留渣操作，做到无渣出钢，可以有效地利用余热预热废钢，缩短冶炼时间，降低电耗。余热预热废钢，缩短冶炼时间，降低电耗。 5.5.废钢预热废钢预热。在电弧炉的总热量中，废。在电弧炉的总热量中，废气带走的热量占气带走的热量占2

12、1%21%左右，冶炼产生的废气温左右，冶炼产生的废气温度较高，利用废气热量加热入炉炉料，使其度较高，利用废气热量加热入炉炉料，使其温度升高，缩短加热时间，节电效果明显。温度升高，缩短加热时间，节电效果明显。 6.6.使用氧燃烧嘴使用氧燃烧嘴。可有效消除电弧炉内。可有效消除电弧炉内的冷区，促进废钢的同步熔化，对缩短冶炼的冷区，促进废钢的同步熔化，对缩短冶炼周期，降低电耗有显著的效果。周期，降低电耗有显著的效果。 7.7.减少短网的电能损耗减少短网的电能损耗。线路损耗约占。线路损耗约占总耗电量的总耗电量的9%-13%9%-13%。措施有减少。措施有减少短网短网长度，长度，降低短网温度。降低短网温度

13、。 8.8.采用直流电弧炉采用直流电弧炉。可使冶炼熔化期大。可使冶炼熔化期大大缩短，电耗明显减少。直流电弧炉大缩短，电耗明显减少。直流电弧炉具有具有电电弧稳定、短网压降小、短路电流小、磁路涡弧稳定、短网压降小、短路电流小、磁路涡流损失小、电弧热交换效率高等优点。流损失小、电弧热交换效率高等优点。（三）（三）感应加热设备的节能技术（感应加热设备的节能技术（P103） 1. 1.合理选择感应炉的类型：合理选择感应炉的类型：应根据生产条件及工应根据生产条件及工艺要求，合理确定电炉的容量、坩埚的尺寸以及电艺要求，合理确定电炉的容量、坩埚的尺寸以及电源的频率，正确设计感应线圈的有关参数。源的频率，正确设

14、计感应线圈的有关参数。 2.2.提高有心感应炉感应体的性能。降低熔沟的热提高有心感应炉感应体的性能。降低熔沟的热负荷，减少熔沟与熔池的温差，防止熔沟过热，提负荷，减少熔沟与熔池的温差，防止熔沟过热，提高温度的均匀性，这样可以加大感应体的功率，缩高温度的均匀性，这样可以加大感应体的功率，缩短熔炼周期，降低其综合能耗。短熔炼周期，降低其综合能耗。 3.3.缩短变压器或变流装置与炉子的距离：缩短变压器或变流装置与炉子的距离：减少线减少线路损耗。路损耗。 4.4.提高感应炉的负荷率：提高感应炉的负荷率：以使电炉工作在额定状以使电炉工作在额定状态，保持较高的加热效率。态，保持较高的加热效率。 5 5.

15、.采用合理的装料方法：采用合理的装料方法：装炉前，应对物料进行装炉前，应对物料进行清洁，除去杂物。装料时炉料要装得密实，间隙中清洁，除去杂物。装料时炉料要装得密实，间隙中填入小块和碎料，熔化后加屑料，这样可以加快熔填入小块和碎料，熔化后加屑料，这样可以加快熔化过程，还可以对物料进行预热，以缩短熔化时间。化过程，还可以对物料进行预热，以缩短熔化时间。 6.6.对运行工艺及参数进行优化和改进：对运行工艺及参数进行优化和改进：在满足产在满足产品性能的前提下，改进工艺，省掉不必要加热工序，品性能的前提下，改进工艺，省掉不必要加热工序，用新的节能热处理工艺代替常规工艺，可以有效降用新的节能热处理工艺代替

16、常规工艺，可以有效降低电耗。低电耗。 7.7.合理选用感应炉的水冷电缆及馈电母线截面积合理选用感应炉的水冷电缆及馈电母线截面积：由于感应炉的电流很大，连接导线长度应尽量短，由于感应炉的电流很大，连接导线长度应尽量短，截面积应尽量大，减少线损。截面积应尽量大，减少线损。 8. 8.合理控制炉温及冷却水温度合理控制炉温及冷却水温度：被加热物料的温：被加热物料的温度要合理控制，温度过高将会造成电耗增加，且会度要合理控制，温度过高将会造成电耗增加，且会降低炉衬的寿命；冷却水温度要适当，进水一般降低炉衬的寿命；冷却水温度要适当，进水一般25-25-3535，出水一般，出水一般50-5550-55。 9.

17、9.提高功率因数提高功率因数：感应加热炉的感应线圈是一个：感应加热炉的感应线圈是一个大的感性负载，工作时功率因数很低，因此，应对大的感性负载，工作时功率因数很低，因此，应对其进行无功补偿，使功率因数达到其进行无功补偿，使功率因数达到0.90.9以上。以上。 （四）（四）远红外加热设备的节能技术远红外加热设备的节能技术 （P105） 1. 1.合理选择辐射源的表面温度：合理选择辐射源的表面温度：要想得到较大要想得到较大的辐射能量，辐射源的表面温度应该高一些，但温的辐射能量，辐射源的表面温度应该高一些，但温度越高，峰值波长越向短波方向偏移，偏离了远红度越高，峰值波长越向短波方向偏移，偏离了远红外线

18、的使用效果，因此应根据被辐射物吸收远红外外线的使用效果，因此应根据被辐射物吸收远红外线的特性来确定辐射源的表面温度，两者匹配，达线的特性来确定辐射源的表面温度，两者匹配，达到最好的加热吸收效果。到最好的加热吸收效果。 2.2.远红外线辐射元件的配置：远红外线辐射元件的配置：照射距离的大小照射距离的大小对辐射强度影响很大，距离越近，被加热物收到的对辐射强度影响很大，距离越近，被加热物收到的辐射强度越大，辐射能利用越充分，但距离过小，辐射强度越大，辐射能利用越充分，但距离过小，会影响有效辐射面积，也会使加热效果变差；对照会影响有效辐射面积，也会使加热效果变差；对照射不到的地方可以加反射罩或使用灯状辐射元件，射不到的地方可以加反射罩或使用灯状辐射元件，以消除死角；对炉内温差过大的可以再加辅助加热以消除死角；对炉内温差过大的可以再加辅助加热