工业炉窑节能在线检测方法研究

工业炉窑节能在线检测方法研究

张显锋

石横特钢集团有限公司 山东省肥城市  271612

摘要：随着科学技术的进步以及经济发展对资源需求越来越大，工业炉窑得到了广泛关注并取得很大进展，但在其应用过程中也存在很多问题，如能源消耗高、热效率低。为了提升工业炉窑的能源使用效率并减少热能损耗，通常需要关注优化设计、设备改进、余热回收、采纳新的技术和工艺、强化检测控制以及优化生产管理等关键环节。其中在线检测则是实现这些目的最直接有效的手段之一。

鉴于此，本文主要分析工业炉窑节能在线检测方法。

关键词：工业炉窑；节能；在线检测

1、引言

实现工业炉窑的节能是一项充满挑战的任务，需要从多个视角进行全面的规划和策划。目前，我国工业炉窑中存在着很多的节能方面的问题。针对当前存在的问题，管理人员需要加强对节能技术和方法的关注，持续进行研发和创新，以促进工业炉窑的节能发展。

2、概述

随着工业化进程的持续创新和进步，工业炉窑也在很大程度上取得了显著的发展，它作为我国工业生产的基石，在经济建设和发展中占据了不可忽视的重要位置。工业炉窑的正常运行离不开热能动力技术，而这一技术则为企业创造出更多经济效益以及社会效益。然而，在这个世界上，所有事物都具有两个不同的维度：一是相互对立的，二是相互统一的。其中，矛盾是对立统一的，具有斗争性和同一性这两种基础特质。在工业炉窑生产中，它不仅体现为一种生产力，而且还代表着一个国家的综合实力，是衡量社会文明程度高低的重要标志之一。

当前，在我国的工业炉窑制造过程中，燃料的燃烧并不充分，其利用效率相对较低，整体的散热消耗能力也相当有限，这不仅造成了能源的浪费，还对环境造成了污染，这严重阻碍了工业炉窑的健康和有序进展。同时，由于缺乏节能减排措施，导致工业炉窑生产环境恶化。因此，为了实现工业炉窑的持续发展，我们必须在改进工业炉窑的生产流程时融入创新元素。

3、工业炉窑节能途径

3.1、改进燃烧装置和方式

尽管大部分工业炉窑主要依赖煤炭作为能源来源，但在煤炭燃烧过程中，会产生大量有害物质和气体，这不仅对环境造成污染，还对人们的身体健康构成威胁。因此，我们需要在煤炭燃烧的设备和方法上进行相应的调整。传统的煤炭燃烧设备需要被升级为更先进的燃烧系统，主要使用风扇型的磨粉设备，这不仅可以加速燃料的燃烧，还可以减轻工作人员的工作负担。在供应相同的情况下，燃烧天然气后产生的气体会变得更为纯净，这意味着我们可以更多地利用天然气资源，从而为环境提供更好的保障。某些以燃油为主要燃料的工业炉窑需要配备先进的烧嘴设备，以确保空气与燃料能够均匀混合。

3.2、选用高质量的新材料

工业炉窑的生产运行受到多种因素的影响，其中最关键的是所使用的材料。这些材料直接决定了能源的消耗，因此它们在节能控制中占据了核心地位。高品质的生产材料可以大大降低能源消耗，而在材料选择上，陶纤维、塑料高合成陶瓷等高性能材料是生产的理想选择。利用新型材料的快速升温、低蓄热量、小热导率和散热损失等优点，可以提高能源的充分燃烧率，这有助于保持炉窑的温度，提高运行效率，缩短生产时间。

3.3、合理有效的使用余温

在工业炉窑的生产和运营过程中，排放的烟气温度相对较高，其中主要的热量损失占据了很大一部分。余温的回收和再利用具有巨大的价值，因为在整体能源消耗中，余温所占的比例相当大。特别是在工业炉窑排放烟气时，它会释放大量的余热，从而最大化地利用剩余的温度进行回收。例如，将排烟管中的烟气用于预热燃料和空气，可以充分利用燃料的高效利用，也可以促进鼓风机的运行，减少动力装置的电力消耗，回收利用余温，从而实现预热机器设备的方法。余温的回收和再利用不仅可以在蒸汽生产过程中发挥作用，还可以为我们提供热开水和取暖设备。在工业操作过程中，余温有助于烘干除炉窑以外的各种物体和材料。通过采用多种方法回收多余的热能，可以降低其他设备对能源的需求，建立一种互补的关系，这不仅可以减少工业生产中的能量损失，还可以提高工业炉窑的能源效率，从而实现节能和减少排放的目标。

3.4、对炉窑进行改造更新

时代在发展，对工业的要求也越来越高，传统工业炉窑已不适应当今工业的发展需要，工业炉窑自身也存在着巨大的转型空间，可在材料上加以改进，使用新耐火材料更新工业炉窑，以确保能使用较少燃料能源来提高温度和降低热量损失，针对特定情况也可对工业炉窑进行高温涂料涂覆，使得改造炉窑实现更环保，更安全和更节能。

4、工业炉窑节能在线检测方法

4.1、在线检测系统构成

搭建炉温均匀性在线检测装置，对工业炉窑运行过程中炉内温度的分布，均匀性和稳定度进行检测。该系统由功率分析仪、数据采集器、红外测温仪、数显测温仪、卷尺、测温支架等组成。由于能效值属于计算值，上述装置检测到的参数都属于中间数据，因此该装置的准确性与稳定性至关重要。由于工业炉窑工作时温度达800~1 200°C,所以对设备的耐温要求较高，因此系统采用了隔热盒与无线采集系统。另外，该系统还利用红外测温仪改进了炉表面温升及炉体外表面温度检测方法，可以在减少传感器带来误差的前提下较好的提高检测精度，降低传统方法在炉体表面温度检测中的不确定因素。

4.2、炉温均匀性在线检测

例如台车式电阻炉的尺寸是3.5 m×1.5 m。为了掌握炉内温度空间分布特性与时间分布特性及温度波动程度，明确有效工作区尺寸与位置，对炉温进行了在线均匀检测研究。

（1）布线。把被测热电偶在规定地点置于炉中。为确保测量结果能充分地反映炉内真实状况，测量点个数及位置与所设计工作区相关。按照国家标准GB/T 9452-2012《热处理炉有效加热区测定方法》的规定，经实际检测，热电偶保护管的顶端距坩锅150~350 mm的距离如实地反映了坩锅内部的温度，热电偶与坩锅直接接触或距离坩锅太远，都无法正确地反映坩锅的温度。

（2）设置温度。关好炉门，炉温升至所需温度保温1 h。测量时，根据工艺要求，分别对650°和950°C的温度值进行试验，并在温度到达稳定状态后5 min之内记录下至少一套数据，此后2 min进行一次记录，直至每个测试点有5次或更多读数持续处于控温准确度之内时结束。

（3）数据处理。经试验和数据处理后炉温均匀性7.2~7.3°C、稳定度3.7~8.7°C、炉温总热效率65.88%。

4.3、在线检测结果分析

根据在线测量结果进行分析，该车式电阻炉热处理效率实际为60%左右，炉体及管道表面及炉门热损耗占热损失量50%左右。以箱式炉为例，因炉口和炉门封严，散热量大，温度应低于炉膛中心温度30~50°C,如所加热工件温差范围需保持在±10°C，那么零件加热区域就得减小，对应炉膛有效面积就会减小，炉子就不可能满负荷运行，从而导致能源损耗。所以箱式炉均温区一定要尽可能地扩大，可以采用在炉门上增加电热元件来提高炉门附近的温度和增加炉子温度均匀性或安装风扇等措施，迫使炉子气体对流从而大大提高了炉温的均匀性。另外可使炉子外壳油漆的色泽发生变化，因色泽不一，造成它们的辐射系数不一样。外壳喷上银灰色或者黑色油漆，炉子的外层空间的散热可以降低50%。

5、结束语

工业炉窑多为工业炉和工业窑之总称，二者适用范围不同，前者多指对金属进行加热或者熔化的设备，在冶金和机械系统中使用较为普遍，但后者则和工业炉不同，它主要用来加热或者熔化非金属，在硅酸盐工业系统中得到了广泛使用。据调查，燃料炉在我国工业窑炉中所占比例最大，工业炉以煤炭等固体燃料居多，燃煤工业炉比例在70%左右，尽管燃油和燃气炉窑最近几年呈逐步上升态势，但是上升幅度相比较燃煤工业炉来说还很小，所以可以预见我国以煤炭为主要能源的结构近期不会有多大改变，这种不平衡结构，对工业炉窑节能实施是不利的。当前也有很多企业对工业炉窑节能技术进行了探索，通过优化设计，完善设备来提高利用率和降低能耗，充分利用当代新科学新技术来实现节能减排。

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