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清华炉：托起中国煤化工的强国梦2013-03-13 10:56:37 来源：中国网查看评论进入光明网BBS 手机看新闻党的“十八大”报告提出了“实施创新驱动发展战略”，正是在“创新”理念的指引下，我们国家近些年来，在众多科技领域都取得了令人欣慰的突破和发展。
其中，以神舟号飞船和蛟龙号深潜器为代表的“上天入海”创新领域因为公众关注度高，便广为社会和大众所知，而在一些基础科研领域和工业领域的创新，尽管不太为普通人所了解，但其“创新发展”所取得成绩的意义，也同样是巨大的。
在这当中，我国煤化工领域的一项重要成果和突破——“水煤浆水冷壁清华炉煤气化技术”（以下简称第二代清华炉技术）便尤其值得人们关注。
煤化工大国的尴尬中国是一个多煤、贫油、少气的国家，正因为如此，煤炭在我国的能源消耗中，始终占有非常大的比例。
据《（2012）中国能源发展报告》显示，2011年中国煤炭消费34.25亿吨，占能源消费总量近7成。
远远高于世界平均水平。
在我国消耗的煤炭中，有相当一部分是用作煤化工，因此如今我国还是世界上最大的煤化工生产国家，世界其他所有国家的煤化工加起来也达不到中国规模的1/3。
煤化工行业的关键技术之一是煤气化技术，而煤气化技术的核心便是气化炉，可以说，气化炉水平的高低是直接制约煤化工企业经济效益与安全环保问题的关键性硬件因素。
而在这一领域，在刚刚打开国门的改革开放之初，我国与发达国家的先进水平相比，存在着较大的差距。
于是，从上个世纪八十年代起，国外行业巨头们便纷纷“抢滩登陆”，竞相要在庞大的中国市场“分得一杯羹”。
在随后二十多年时间里，数量众多的各种国外气化炉技术被引进，这使得中国企业在付出巨额引进资金的同时，还承担了巨大的风险：不仅是因为一些引进技术在国外就尚属“试验阶段”，中国成为了“试验场，”而且即使是一些在国外已经成熟的技术，在中国还因为煤质等因素，存在着“水土不服”的问题。
例如，尽管壳牌煤气化技术先进，但并非十全十美，有些企业引进后要经历漫长的调试才能投产，部分企业为此还追加了高达上亿元的投资；投资数亿元建于上海的世界上惟一工业化的U-Gas引进气化装置，早已于2003年退出历史舞台……一方面，需要打破这种“乱象”和“尴尬”，而另一方面的情况则是——为摆脱对石油的过度依赖和调整化工原料结构，在一个相当长的时期内，煤化工行业都是我国需要大力发展的产业，因此有行业权威专家认为，到2020年，我国对煤气化炉的需求量将达到2250套。
连续推钢式轧钢加热炉的数值模拟
杨帆;李朝祥;郭威;吴承勇
【期刊名称】《工业加热》
【年(卷),期】2005(034)005
【摘要】运用流体动力学计算软件(CFD)FLUENT,对湘潭钢铁公司第二高速线材厂轧钢加热炉的三维流场进行了数值模拟,获得该轧钢加热炉内的气体流动、流速和压力的分布规律.通过与加热炉内的结构特点和实际操作状况对照分析,表明该加热炉的局部结构与操作不相适应,尤其是压力分布不适应加热炉的操作要求,造成炉内供热调节的灵活性降低,从而影响到加热质量.分析结果与加热炉的实际运行状况相符,为加热炉的进一步结构改造提供依据.
【总页数】4页(P37-40)
【作者】杨帆;李朝祥;郭威;吴承勇
【作者单位】湘潭钢铁公司,第二高速线材厂,湖南,湘潭,411101;安徽工业大学,安徽,马鞍山,243002;安徽工业大学,安徽,马鞍山,243002;安徽工业大学,安徽,马鞍
山,243002
【正文语种】中文
【中图分类】TF061
【相关文献】
1.推钢式轧钢加热炉水梁漏水原因分析及技术改造 [J], 龙静涛;
2.提高矩形坯（165mm×235mm）成坯（材）率的途径：双排推钢式连续式加热
炉采用长 [J], 严风荣
3.推钢式轧钢加热炉水梁漏水原因分析及技术改造 [J], 龙静涛
4.推钢式两段连续加热炉设计 [J], 袁严浩翰; 徐杰; 郭荃; 林锋
5.蓄热式连续推钢加热炉内钢坯加热过程动态数值模拟 [J], 欧俭平;詹树华;马爱纯;萧泽强
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焦炉非接触全自动连续测温技术宁芳青(安徽工业大学，马鞍山243002)周亚平古述波汪开保王海燕钱虎林宋前顺（马钢煤焦化公司，马鞍山243021)火道温度的测量是焦炉生产的一项重要日常工作内容，操作工用光学高温计或红外温度计瞄准立火道底部，测量鼻梁砖表面温度，每4h巡测1次。
人工测量时受测温时间、测温点和测温人员的熟练程度以及外部气候条件等因素的影响，测量误差很大，一般在±(7～15)℃之间。
由安徽工业大学和马钢煤焦化公司等单位历时3年，联合开发研制的“焦炉非接触全自动连续测温系统”为焦炉的温度测量提供了很好的解决方法。
1 测温原理一切具有一定温度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量，物体红外辐射能量的大小与它的表面温度有着密切的关系。
因此，通过对物体自身红外辐射能量的测量，便能准确地测定它的表面温度。
物体向周围空间辐射红外的强度分布（见图1)为：其中，C为光速；h为普朗克常数；k为玻尔兹曼常数；T为绝对温度；入为光波波长；ε为黑度系数（发射率）。
物体的发射率（ε）对红外辐射强度的影响较大，自然界中存在的实际物体中，绝大部分都不是黑体（ε= 1)，而是灰体。
因此实际物体的辐射强度除依赖于辐射波长及物体的表面温度之外，还与构成物体的材料种类、表面状态和环境条件等因素有关，其发射率表示实际物体的热辐射强度与黑体辐射的接近程度，其值在0～1之间。
根据辐射定律，若已知物体材料的发射率，则知物体的红外辐射特性。
图1 物体红外幅射分布图2 红外测温系统示意图2 红外测温系统的构成红外测温系统有光学系统、光纤、信号处理系统（仪表）和防护系统等部分构成，见图2。
光学系统主要是接收立火道底部鼻梁砖表面的红外光辐射，并把红外光辐射汇聚到光纤上，再通过光纤传送到光敏探测器上，信号处理系统可根据红外辐射定律将接收的红外辐射能量转化成相应的温度信号。
(1) 光学系统。
光学系统直接安装在炉顶的看火孔小炉盖上，通过目测瞄准对准鼻梁砖表面，光学系统的光学分辨率为150 : 1，对于JN50型焦炉，测量光斑的尺寸约为在45mm，小于鼻梁砖面积的50%；光学系统的耐温上限可达250℃，看火孔小炉盖上的表面温度一般在100～200℃范围内波动，通过风冷，温度一般可控制在80～100℃附近，可保证光学系统长期稳定运行；光学系统的总高度低于130mm 。
加热炉培训教材第一章加热原理一、钢加热的目的1.提高钢的塑性，以降低钢在热加工时的变形抗力，从而减少轧制中轧辊的磨损盒断辊等机械设备事故。
2.使坯料内外温度均匀，以避免由于温度应力过大造成成品的严重缺陷或废品。
3.改善金属的结晶组织或消除加工时所形成的内应力。
总之，钢的加热对于钢材的质量、产量、能耗以及机械寿命等都有直接关系。
二、钢的加热工艺：1.钢的加热工艺包括：1)加热温度2)加热速度3)加热时间4)炉温制度5)炉内气氛1.1 钢的加热速度：加热时间内，钢在加热时的温度变化叫钢的加热速度。
（单位：℃/h或℃/min、mm/min）1.2钢的加热制度：钢在加热炉内加热升温的温度变化过程叫钢的加热制度。
1)加热制度考虑的因素：●钢种●坯料尺寸●装炉方式（冷装/热装）●炉膛结构●坯料在炉内的布置方式（单、双排，推钢、步进梁式、辊底式等）2)加热制度从炉型分为：●一段式●二段式●三段式●多段式三、钢的加热缺陷1.钢的加热缺陷包括：●钢的氧化●脱碳●过热、过烧●加热温度不均匀2.预防加热缺陷的措施2.1 钢的氧化1)定义：钢在加热炉内加热时，钢的表面同炉气中的CO2、H2O、O2、SO2发生反应，生成氧化铁皮的过程叫钢的氧化。
2)生成的氧化铁皮即所说烧损，通常为0.5~3%。
氧化铁皮结构示3)影响氧化的因素：加热温度、加热时间、炉气成分、钢的成分等。
●加热温度的影响：在850~900℃以下时，钢的氧化速度很小；当达1000℃以上时，钢的氧化速度急剧增加。
●加热时间的影响：在相同条件下，加热时间愈长则钢的氧化层愈厚。
●炉气成分的影响：火焰中的炉气成分决定与燃料成分、空气消耗系数、完全燃烧成都等。
炉气成分对氧化的影响很大。
按照对钢氧化的效应把炉气分为：氧化性气氛、中性气氛和还原性气氛。
●钢的成分的影响：对于碳钢随其含炭量的增加钢的烧损量有所下降。
合金元素如Cr、Si、Mn、Al等本身即已被氧化成相应的氧化物，但由于这些氧化物组织结构十分致密稳定，可进一步阻止钢的氧化。
加热炉工培训讲义第一章传热原理1.1传热及传热的方式1.1.1传热：不同温度的两个物体放在一起，不久便发现高温物体的温度降低了，低温物体的温度升高了。
这说明有一部分热量从高温物体传到了低温物体。
这种现象称为传热。
1.1.2传热的方式：分对流传热、传导传热、辐射传热三种方式。
1.2对流传热1.2.1定义：依靠流体（液体或气体）本身流动而实现的热传递叫做对流传热。
1.2.2自然对流传热：由于流体受热后体积膨胀、比重减小而上升，或流体冷却后体积收缩、比重增加而下降所产生的对流传热叫自然对流传热。
1.2.3强制对流传热：依靠外力强制流动来实现的热量传递叫强制对流传热。
1.3传导传热1.3.1定义：物体通过接触，并没有发生物质的相互转移而传递热量的方式叫传导传热。
1.3.2导热系数：单位厚度上存在1C温差时所导热的热流值来衡量不同物质导热性能的差异，称为导热系数。
千卡/米*时*摄氏度1.3.3传导热流的计算公式：q t1 t2s式中：q——温降方向上的热流，千卡/平方米*时导热系数，千卡/米*时*摄氏度s 物体厚度，米匕t2――物体厚度上的温差，摄氏度1.4辐射传热1.4.1定义：物体间依靠电磁波互相辐射传导热量的方式叫辐射传热。
辐射传热无需中间介质，热量传递不仅由高向低也由低向高的方式互相传递热量。
1.4.2气体辐射传热：加热炉燃烧气体中C02、H20、SO2气体能够吸收和辐射能量。
这种气体的辐射传热对钢料的加热很重要，特别是采用煤气无烟燃烧的加热炉，火焰的绝大部分是靠燃烧产物中C02和水蒸气辐射传热传给钢料的。
1.5热量在炉内的传递加热炉的烧嘴燃烧时，火焰中的热量靠对流和辐射方式传给炉壁和钢坯。
对流传热主要取决于贴近炉壁或钢坯表面的炉气流速。
为避免局部过热，火焰一般不宜冲着炉壁或钢坯，钢坯只与火焰的边缘接触，因此对流传热强度不大。
火焰对钢坯的辐射传热有两个途径，一个是钢坯直接接受火焰的辐射热；另一个是以炉壁为介质传递热量。
