下载文档原格式
工业炉的工作原理及其要素工业炉是一种常用的加热设备，它能够将电能、燃料或其他能源转化为热能，从而完成加热和热处理等工艺过程。
在现代工业中，工业炉的应用非常广泛，涉及到钢铁、有色金属、陶瓷、玻璃、化工、电子等多个领域。
那么，工业炉的工作原理是怎样的呢？又有哪些重要要素需要注意呢？本文将对此进行探讨。
一、工业炉的工作原理工业炉的基本工作原理是能源转换和传递。
以燃气热风炉为例，当燃料通过喷嘴进入燃烧室时，与空气混合燃烧，产生高温烟气。
烟气在炉膛内流动传热，将炉内物料加热至所需温度。
烟气经过烟道排出炉外，部分热能被回收利用，例如预热空气、水等工艺介质，提高能源利用效率。
尽管不同种类的工业炉工作原理存在差异，但都需要满足以下基本条件：1.能量转换：将电能、燃料或其它能源转化为热能，为工艺加热提供能量。
2.热量传递：将热能传递给炉内物料，使其达到预定温度。
3.温度控制：通过监测炉内温度变化，控制加热过程以保证工艺要求。
二、工业炉的要素1.炉体结构设计炉体结构设计是工业炉的重要组成部分，其合理性会对炉的热效率、温度均匀性、燃烧稳定性等产生影响。
常见的炉体结构设计包括下面几种。
(1) 直接加热式炉体结构：在炉体内直接通入空气或气体，让其与物料接触，利用气体内的热能让物料加热。
(2) 隔热式炉体结构：把炉体分为炉衬和炉体两个部分，隔离炉壳和内炉衬，这样就可以减少热量的散失，提高来料的热效应。
(3) 管壳式炉体结构：将工艺介质通入管道，通过管道和管道中的加热器对工艺介质实现加热。
2.燃料选择燃料选择是工业炉设计过程中的关键环节，一般有以下选择：(1) 固体燃料：煤型燃料与木材、秸秆等类似，广泛使用于工业炉燃料。
(2) 液体燃料：燃料油等。
(3) 气态燃料：这类燃料一般包括燃气、燃气排放等，由于其能源组成和热值相对较高，使用也相对更加方便和适用。
3.热风器热风器是一个重要的附件，主要作用是将炉外的空气加热后输送至炉内，以提高炉内温度。
工业炉的基本概念及分类工业炉是一种用于加热、熔化、升华或压缩各种物质的设备，通常被广泛应用于诸如冶金、化工、玻璃等行业。
本文将介绍工业炉的基本概念及分类，以期能帮助读者更好地了解工业炉的基本知识。
一、工业炉的基本概念1. 熔炉熔炉是一种用于将物质加热并熔化的大型工业炉，通常应用于冶金或化工行业。
熔炉的结构和性能因用途而异，例如，金属冶炼熔炉通常使用可燃气体燃烧器或电力加热器进行加热，并使用特殊金属容器包装熔融金属。
2. 热处理炉热处理炉是一种用于热处理金属材料的设备。
它们通常分为两类：一个是用于对金属进行加热处理的加热炉，另一个是用于对金属进行冷却处理的淬火炉。
在热处理的过程中，工件的肌理和性质会发生变化，从而使得工件在制造加工或是使用时具备更好的性能。
3. 特种炉特种炉用于热处理那些无法在通用热处理设备上进行处理的物质，例如玻璃、陶瓷和电子元器件等，这些物质需要特殊的热处理条件。
特种炉的加热源和加热方式也与常规的炉子不同，例如，微波炉以电磁波加热，而惰性气体炉则使用惰性气体进行加热处理。
二、工业炉的分类按照加热源的类型和加热方式的不同，工业炉可以大致分类为以下几类：1. 燃气炉燃气炉是一种使用气体作为主要加热源的工业炉，常见的燃气有天然气、液化气、焦炉气等。
燃气炉不仅可以加热常规金属和非金属材料，还可以用于烧制陶瓷、玻璃和钢铁生产等工艺过程。
2. 电阻炉电阻炉是一种使用电阻来产生热量的工业炉，通常使用电流通电，并使用电阻导致的电阻产生热量进行加热。
在熔融石英、玻璃等不导电材料加热时，电阻炉被广泛应用。
3. 感应炉感应炉是一种加热方式由交变电流的电磁场作用在漩涡电流中，将加热材料加温的高频感应炉。
感应炉是一种快速的加热工艺，广泛应用于金属热加工和钢铁生产。
4. 惰性气体炉惰性气体炉是一种在惰性气体环境下进行加热的熔炉，通过保护工件，防止其在高温下因为氧化而失去本身的物理化学性质和功能。
这种炉子常用于玻璃、陶瓷、水晶等非金属材料的加工。
一张表格告诉你工业炉的种类、名称、技术参数及其用途（行业人必用）广义地讲，筑炉工程是根据设计要求，把特定的材料构筑成满足工艺需求的炉子结构体的实施过程。
这种特定的材料包括耐火材料、金属材料和其他非金属材料以及金属材料与非金属材料的组合体。
当这种炉结构体足以工业活动为目的时，一般统称为工业炉。
在现代工业活动中，工业炉广泛应用于冶金等工业领域的关键生产工序设备系统中。
工业炉及其分类工业炉工业炉是对工业活动中用于改变物料的形态或物性的特殊热工设备的统称，是工业活动中必不可少的热工设备。
在冶金、化工、有色金属、建材、机械、轻工等行业，不同的工业炉被用于不同的工业目的。
工业炉的分类综上所述，工业炉种类繁多，应用广泛，在不同的行业工业炉有着不同的用途。
从专业角度，我们可以对工业炉进行不同的分类。
1.1 按照有无热源分类传统概念中，把工业炉限定在以能够提供热源的热工设备范围内。
事实上，在工业生产活动中，许多热工设备自身不具备提供热源的基本条件，如钢铁工业的钢包、化工行业的一些反应塔等，由于长期习惯性称谓中也已经称之为炉了，设备归类习惯于归入工业炉的管理，而且其构造过程也具有一般工业炉的构造特点。
所以，这类设备也统归为工业炉。
在今天我们所说的这个工业炉范围内，可按有无热源进行分类：(1)有热源的工业炉：这里所指热源，包括各种能量提供的热源。
如：固体燃料、液体燃料、气体燃料、电源以及化学热等。
这种工业炉包括所有能够为物料提供各种热源的工业炉。
如：加热炉、电炉等;(2)无热源工业炉：这里的无热源是指工业炉不为物料提供各种热源。
如：混铁车、钢包、中间包、化学反应塔等。
1.2 按照热源来源分类在工业炉中，常用的热源主要来自气体燃料，液体燃料，固体燃料，电力等，这些热源在形成过程中. 一般有两类：一类是以火焰形式存在;另一类是以非火焰形式存在。
(1)火焰炉：以燃料燃烧释放出的热量作为热源的工业炉。
这种工业炉结构简单、燃料多样，结构形式多样，生产成本相对低廉，可以满足多种工业目的，在工业界使用最为将遍。
工业锅炉水循环普遍采用自然循环的方式。
图19 是常见的水管锅炉自然循环原理图，它是由上锅筒下降管下锅筒或下集箱和上升管组成理的循环回路。
当位于炉膛内的上升管将吸收的热量传递给管中的水时，水受热并部分汽化成汽泡，形成汽水混合物，密度较前减小，而位于炉膛外的下降管内的水不受热，所以密度较大，这样，水循环口路中的二根管子的水一轻一重，就产生了压差，于是水和汽水混和物便在锅炉中连续不断地流动，形成了自然水循环。
如果上升管吸收的热量Q越多，亦即产生的蒸汽越多，那末形成水循环的动力也就越大，汽水循环得也就越炔。
如果循环口路的高度尸越高，水循环的动力也就越大。
锅炉的循环动力克服了水及汽水混合物在下降管、锅筒、集箱、上升管中的流动阻力，并且提供了水汽循环流动的动能。
囵此，锅炉运行时，必须要有足够的循环动力，才能保持锅炉良好的水循环。
若水循环遭到破坏，受热面就易发生过热损坏（严重时会导致爆管），影响锅炉的安全运行。
第一节燃烧方式和炉膛一、煤的燃烧方式燃烧设备是锅炉整休设备中不可分割的组成部分。
工业锅炉的燃烧设备为适应煤在馏炉中的不同燃烧方式而有多种多样的型式，每种型式只适用于某种特有的燃烧方式，应用不当便得不到满意的效果或使燃烧完全不能进行。
固此，在讲燃烧设备之前，让我们先了解一下煤在燃烧设备中的各种不同燃烧方式。
煤的燃烧方式有层燃、室燃（炉膛燃烧）和沸腾燃烧三种.1 .层燃它是由人工或机械将煤送到固定或活动炉排上形成煤层的。
空气从炉排下面送人，经炉排的缝隙并穿过燃料层使燃料燃烧，这种燃烧方式叫做层燃。
例如，手烧炉、往复炉、链条炉和抛煤机炉都是层燃炉。
2 . 室燃（炉膛燃烧）煤被磨成细粉（煤粉）后喷射到炉膛内，以悬浮状态进行燃烧，这种燃烧方式叫做室燃。
采用这种燃烧方式的设备叫做室燃炉，如煤粉炉、重油炉、天然气炉。
室燃炉不用炉排，其燃料是在悬浮状态下燃烧的，因此空气和燃料的接触面积大，燃料燃烧完全，锅炉热效率高。
此外，对司炉工人说来，还可以减轻繁重的体力劳动。
工业炉操作说明书一、概述本工业炉操作说明书主要介绍了如何正确、安全地操作工业炉，确保炉内物料的加热、烧结等工艺过程能够顺利进行。
请操作人员在使用工业炉之前仔细阅读本说明书，了解炉体结构和基本操作步骤，并按照要求正确操作。
二、安全注意事项1. 使用工业炉时，请保持室内或作业区域通风良好，确保排除有害气体及烟雾。
2. 操作人员必须穿戴好安全防护用品，包括防热手套、护目镜、防护面罩等，以降低因操作不当引起的伤害风险。
3. 在工业炉操作过程中，严禁用水直接冷却高温部件，以免引起炉体破裂或爆炸。
4. 操作人员必须清楚理解工业炉的紧急停机装置的位置和操作方法，并随时保持警惕，以防发生突发事故时能够及时采取应急措施。
5. 炉体表面温度极高，请勿触摸，以防烫伤。
三、炉体结构及部件1. 上盖: 工业炉的上盖为可开启式设计，用于装载加热物料和维护炉体内部设备。
2. 炉体: 采用耐高温材料制成的固定炉体，配备绝热层，以保持炉内温度稳定。
3. 加热装置: 采用电加热方式，通过控制电流、电压等参数，提供所需的加热能源。
4. 温度控制装置: 用于监测和控制炉体内的温度，确保加热过程能够精确进行。
5. 排气装置: 用于排除炉内产生的废气和烟雾，保持炉体内部清洁。
四、操作步骤1. 准备工作a. 检查炉体和设备是否完好，如有损坏或故障应及时报修。
b. 确保炉体周围无杂物，工作区域干净整洁。
2. 加热操作a. 将待加热物料放置在炉体内，并确保物料的平稳分布。
b. 关闭炉体上盖，确保密封性良好。
c. 打开温度控制装置，设置所需温度参数。
d. 打开加热装置，开始加热过程。
3. 监控和调整a. 在加热过程中，操作人员应随时注意温度变化，并根据实际需要进行调整。
b. 如发现异常情况，如温度过高等，应立即停机检查处理。
4. 停止操作a. 当加热过程结束或需要中断时，首先关闭加热装置。
b. 等待炉体温度下降到安全范围后，可打开炉体上盖，取出加热物料。
三分钟看懂工业炉，史上最全工业炉知识大讲解！
工业炉是在工业生产中，利用燃料燃烧或电能转化的热量，将物料或工件加热的热工设备。
工业炉的主要组成部分有：工业炉砌体、工业炉排烟系统、工业炉预热器和工业炉燃烧装置等。
下面就和小七一起解读工业炉的秘密吧！
工业炉砌体
砌体的作用是使工业炉在加热或熔炼过程中承受高温负荷，减少热量损失，抵抗化学侵蚀并具有一定的结构强度，以保证炉内热交换过程的进行。
砌体由耐火层和绝热层组成。
为了保证砌体的强度和气密性，在砌体外围还用钢结构（称为炉架）将砌体紧固（如上图）。
耐火层直接承受高温负荷和机械冲击，同时承受炉气或熔液的化学侵蚀，多用具有规定尺寸的标准型耐火砖砌成。
砌体的砖缝一般要相互错开，在一定间距内留出适当大小的膨胀缝。
砌砖用耐火泥的化学成分和热性能，要与耐火砖相适应，并具有合适的稠度和可塑性等，以满足施工要求。
耐火层的外部是绝热层，用以对耐火层进行保温，以减少炉壁散热损失和降低炉壁外表面温度，多用密度小、热导率低的标准型绝热砖或棉、毡等纤维材料组成。
工业炉排烟系统
工业炉排烟系统是利用烟囱或机械装置将工业炉炉膛内的烟气排出炉外的系统。
保证排烟通畅是工业炉正常使用的重要条件，排烟不通畅时，炉膛压力升高，从炉膛四周的缝隙会逸出大量烟气而增加炉子的热损失，影响炉内气流的均匀分布，降低炉温均匀性，恶化操作环境。
排烟系统是由产生抽力的排烟装置和排送烟气的烟道所组成。
常用的排烟装置有烟囱（图1 烟囱排烟装置）、引风机或喷射管（图2 机械排烟装置）等。
烟囱排烟是靠流入烟囱内热烟气密度小于烟囱外空气密度所产生的浮力，以克服烟道的阻力。
利用引风机也可将烟气排出，或在排烟系统中某一部位装设一个喷射管，用高速喷射气体所产生的负压排出烟气。
烟囱排烟不消耗动力，排烟温度不受限制。
当排烟阻力很大而工业炉又间断运行时，可用引风机或喷射管排烟。
喷射管适用于排除高温烟气；引风机适用于排除低温烟气。
烟囱分为砖砌烟囱、混凝土烟囱和钢板烟囱。
烟道有地下烟道和架空烟道两种。
地下烟道多用砖砌，架空烟道宜采用衬有耐火材料的钢板制成。
为了减少烟气对环境的污染，或因节能需要而在烟道内设置预热器时，都需要尽量提高烟囱高度并增加烟囱出口处的烟气流速，使之大于当地最大风速或至少不低于3米/秒,以避免烟气中的有害气体和烟尘向地面扩散。
工业炉预热器
利用工业炉排出的烟气余热对助燃空气和气体燃料加热的装置。
在工业炉上装设预热器以后，由于回收了热量，可以节约燃料并易于提高炉温以加快升温速度。
工业炉预热器分换热式和蓄热式两类。
1、换热式预热器
换热式预热器分为金属预热器和陶瓷预热器两类。
它们都是利用炉子排出的烟气余热通过辐射换热和对流换热方式将预热器壁加热，再对流经器壁另一侧的空气或煤气以同样方式进行加热，即预热。
金属预热器的器壁热导率大，器壁可以很薄，密封性好，可将空气预热到600℃左右，是广泛使用的预热器。
陶瓷预热器的器壁热导率较小，但能承受较高的烟气温度，也能将空气预热到600℃左右。
20年代初，工业炉多采用铸铁管状或针状预热器，40年代以后才较多地使用钢材制造的管状预热器（图1a）、圆筒辐射预热器（图1b）、喷流预热器（图1c）和铸铁块内埋有钢管的块状预热器等。
烟气与空气在预热器内的流动方式分顺流、逆流和错流3种。
从提高传热性能的角度来说，采用逆流方式好，可获得较高的预热温度；从降低壁温、
提高预热器使用寿命的角度来说，采用顺流方式好；错流方式介于顺流和逆流之间。
喷流预热器具有独特的流动方式，被预热气体由内管上密布的小孔中高速喷出，冲刷外管热交换面，使流体边界层具有紊流性质，从而产生强烈的热交换。
蓄热式预热器
蓄热式预热器即蓄热室（上图），是用耐火砖砌成的格子砖体。
为了使空气能连续预热，一台炉子需要设有两个蓄热室，分别处于蓄热或预热工作状态。
其传热过程是：烟气引入蓄热室，烟气的部分热量为格子砖所吸收（蓄热），经10～30分钟后，通过换向装置自动切断烟气，改将空气引入，用砖体的蓄热加热空气（预热）；同样经10～30分钟后，切断空气，再将烟气引入，这就是一个换向周期。
加热炉用的蓄热室可将空气预热到600～700℃，使用寿命长。
工业炉燃烧装置
在以燃料为热源的工业炉内用以实现燃料燃烧过程的装置。
根据火焰炉加热要求,各种燃烧装置应保证：
①在规定的热负荷条件下保证燃料的完全燃烧；
②燃烧过程稳定，能向炉子连续供热；
③火焰的方向、外形、刚性和铺展性符合炉型及加热工艺的要求;
④结构简单,使用维修方便。
各种燃料的燃烧过程不同，因而燃烧装置的结构也各不相同。
燃烧装置可分为气体、液体、固体燃料的几类。
1、气体燃料燃烧装置
通常称烧嘴，它的主要作用是按一定比例和一定的混合条件将煤气和空气送到炉内燃烧（也有在烧嘴内部燃烧的），并满足炉内加热过程对火焰的要求。
根据煤气和空气在烧嘴内的混合情况，分为有焰和无焰烧嘴。
有焰烧嘴的特点是：煤气和空气在烧嘴内不进行混合或仅部分混合，喷到炉内后再边混合边燃烧，因而火焰较长并有明显的轮廓。
采用有焰烧嘴时，强化燃烧和组织火焰的主要手段是改变煤气和空气的混合条件，如将煤气和空气分成许多细流，使煤气流和空气流按一定角度相交，或利用旋流装置促使气流加速混合等。
图1就是一种带单管式煤气烧嘴。
图1 单管式煤气烧嘴
无焰烧嘴的特点是：煤气和空气在烧嘴内部即达到均匀混合，喷出烧嘴后能立即着火燃烧，火焰很短，没有明显的火焰轮廓。
工业炉中常用的无焰烧嘴是喷射式烧嘴（图2）, 它是靠煤气的喷射作用直接从大气中按比例吸入所需要的助燃空气，在混合管内混合均匀后再在耐火材料制成的燃烧道中完成燃烧反应。
60年代开始，为了适应新的加热工艺的需要，先后出现了气体出口速度达100米／秒以上的高速烧嘴、火焰形状成圆盘形的平焰烧嘴和烧嘴与预热器、排烟装置组成一个整体的自身预热烧嘴。
为了减少有害气体NOX对环境的污染，还研制出低氧化氮烧嘴等各种新型燃烧装置。
2、液体燃料燃烧装置
通常称油嘴，或喷嘴。
燃料油需要经过雾化后再燃烧，因此油嘴除具有一般燃烧装置的基本性能外，还应具有良好的雾化能力，以保证燃料的完全燃烧。
根据雾化方法，油嘴可分为低压油嘴、高压油嘴、机械油嘴和转杯油嘴，其中低压油嘴和高压油嘴应用较广。
低压油嘴是用全部助燃空气作为雾化介质，靠气流的动量将油雾化，雾化粒径80～100微米,空气压力一般为2940～7840帕，燃烧时的火焰一般为 600～1400毫米。
高压油嘴是用蒸汽或压缩空气作雾化介质，压力一般高达(3～12)×105帕，由于雾化介质压力高，喷出速度能达到或超过声速，所以高压油嘴的雾化能力比低压油嘴强，雾化粒径可达20～30微米，但需要附加一条输送助燃空气用的通道和相应的气流导向设施。
3、固体燃料燃烧装置
使用固体燃料的工业炉，常用块煤层状燃烧法和粉煤喷流燃烧法。
采用块煤层状燃烧法的燃烧装置简称燃烧室，分为人工加煤燃烧室和机械加煤燃烧室。
块煤靠人工或机械装置堆放在炉排上，助燃空气从炉排下部自下而上地穿过煤层，完成燃烧反应。
图3是往复炉排的机械加煤燃烧室。
图3 往复炉排的机械加煤燃烧室
图4 常用的简易煤粉烧嘴示意图
煤粉喷流燃烧法是将煤粉破碎到50～60微米的粒度，用空气喷到炉内，在运动过程中通过煤粉烧嘴完成燃烧反应，形成具有一定形状的火焰。
图4为常用的简易煤粉烧嘴示意图。
