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1、第十一节 电加热节能技术,电加热节能技术,概述,电加热设备的特点,电加热设备的种类,电阻炉节能技术,电弧炉节能技术,电加热设备节能技术,感应加热炉节能技术,远红外加热炉节能技术,知识结构:,大纲要求 一、了解内容 1.电加热设备的概念 2.电加热设备的种类 二、理解要点 电加热设备的特点 三、掌握重点 1.电阻炉节能技术(8个方面) 2.电弧炉节能技术(8个方面) 3.感应加热设备的节能技术(8个方面) 4.远红外加热设备节能技术(4个方面),一、了解内容 (一)电加热设备的概念(P98) 电加热设备是利用电热效应产生的热量加热物料的设备,主要是各种工业用电加热炉 。在冶金工业中,电加热炉被用
2、于黑色金属和各种有色金属及其合金的冶炼;在机械加工行业中,电加热炉被用于工件的锻造、冲压和热处理;在轻工行业中,电加热炉被用于食品、木材、造纸、棉毛织品、印染等产品的干燥;在石油化工、农业生产以及其他很多领域中,电加热设备都得到了广泛应用。,(二)电加热设备的种类(5种P99) 1.电阻加热设备 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,利用这种焦耳热对工件进行加热。电阻炉是目前需要量最大,品种规格最多的一类电炉。,2.电弧加热设备 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
3、就是气体放电现象。气体放电时会产生温度很高的电弧,电弧加热炉就是利用这种原理来加热物料。,3.感应加热设备 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磁场。由电磁感应产生的感应电流能够产生热量,感应加热设备利用这种热量来加热工件。感应加热过程中,热量是从工件内部产生,加热升温快,功率密度大、热效率高。,4. 远红外加热设备 利用2.515m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。 5.特殊加热设备 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。,二、理解要点 电加
4、热设备的特点(5个P99)。 1.热效率高(一般40%-70%高80%-90%) 2.热功率密度大; 3.温度控制准确; 4.炉内气氛易控; 5.易于实现生产过程的机械化和自动化。,三、掌握重点 (一)电阻炉节能技术(8个方面P100) 1.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、高效隔热材料作炉衬,减少炉壁的散热和蓄热损失。 2.改善电热元件的性能,增强热辐射能力。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20%以上。,3.提高炉门、炉盖和热电偶插孔等处的密封程度,避免金属热“
5、短路”,减小进出炉输送装置的体积和重量,以免带出过多的热量。 4.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,尽可能实现炉子连续运行,减少散热损失。,5.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。 6.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,减少炉门开放时间。 7.盐浴炉节能。一是在选型上尽量选用埋入式盐浴炉,二是采用快速启动节电技术。 8.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,以减小线路的功率损耗。,(二)电弧炉的节能技术 (八个方面P101) 1.超高功率供电。可以提高熔池能量输
6、入密度,加速炉料熔化,大幅减少冶炼时间,提高电弧炉的热效率,使单位电耗下降。 2.采用强化用氧技术。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10%-20%,可缩短熔炼周期40分钟以上。,3.采用泡沫渣技术。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,在渣层内形成大量的CO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。,4.采用偏心底出钢技术。可进行留钢、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
7、。 5.废钢预热。在电弧炉的总热量中,废气带走的热量占21%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,使其温度升高,缩短加热时间,节电效果明显。,6.使用氧燃烧嘴。可有效消除电弧炉内的冷区,促进废钢的同步熔化,对缩短冶炼周期,降低电耗有显著的效果。 7.减少短网的电能损耗。线路损耗约占总耗电量的9%-13%。措施有减少短网长度,降低短网温度。 8.采用直流电弧炉。可使冶炼熔化期大大缩短,电耗明显减少。直流电弧炉具有电弧稳定、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。,(三)感应加热设备的节能技术(P103) 1.合理选择感应炉的类型:应根据生产条件及工艺要求
8、,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。 2.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。 3.缩短变压器或变流装置与炉子的距离:减少线路损耗。 4.提高感应炉的负荷率:以使电炉工作在额定状态,保持较高的加热效率。 5.采用合理的装料方法: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。,6.对运行工艺及参数进行优化和改进:在满足产品性能的前提
9、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,可以有效降低电耗。 7.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,截面积应尽量大,减少线损。 8.合理控制炉温及冷却水温度: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,且会降低炉衬的寿命;冷却水温度要适当,进水一般25-35,出水一般50-55。 9.提高功率因数: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,应对其进行无功补偿,使功率因数达到0.9以上。,(四)远红外加热设备的节能技术 (P105) 1.合理选择辐射源的表面温度:要想得到较大的辐射能量
10、,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,达到最好的加热吸收效果。 2.远红外线辐射元件的配置: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元件进行温度调整。,3.炉体的保温和热对流:加强炉体保温和密封,提高炉内温度;对脱水干燥的远红外加热炉,应采取排风措施,促进水分的蒸发干燥,提高热效率。 4.远红外线辐射元件的维护:远红外辐射元件有一定的寿命,长期使用时,性能会逐渐衰减,因此应及时检查更换远红外线辐射元件。 (本节结束),