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工業爐預熱器
利用工業爐排出的煙氣餘熱對助燃空氣和氣體燃料加熱的裝置。在工業爐上裝設預熱器以后﹐由於回收了熱量﹐可以節約燃料并易於提高爐溫以加快昇溫速度。 鍛造加熱爐必須保證1250℃以上的爐溫。這種爐在以發熱量低於 1300千焦/米3的煤氣或發熱量低於5000千焦/千克的煤為燃料時﹐將難於甚至不能達到需要的爐溫﹐這時可對煤氣和空氣進行預熱。例如﹕煤氣發熱量為1200千焦/米3﹐僅能達到約1200℃的爐溫﹐而將空氣預熱到400℃時﹐則可達到約1320℃的爐溫。 加熱爐的離爐煙氣帶走的熱量約佔供入爐內熱量的50～60％。利用這部分熱量預熱空氣和煤氣是節約燃料的有效方法。燃料節約百分數與離爐煙氣溫度成正比﹐離爐煙氣溫度越高﹐則燃料節約百分數越大。例如﹕燃燒發生爐煤氣的爐子﹐同樣將空氣預熱到500℃﹐間斷式加熱爐的離爐煙氣溫度為1200℃﹐燃料節約達30％﹔連續式加熱爐的離爐煙氣溫度為900℃﹐燃料節約則為23％。 工業爐預熱器分換熱式和蓄熱式兩類。 換熱式預熱器 分為金屬預熱器和陶瓷預熱器兩類。它們都是利用爐子排出的煙氣餘熱通過輻射換熱和對流換熱方式將預熱器壁加熱﹐再對流經器壁另一側的空氣或煤氣以同樣方式進行加熱﹐即預熱。單位時間內通過預熱器壁單位面積的熱量稱為傳熱強度。在一定的輻射和對流傳熱條件下﹐傳熱強度大﹐則預熱器的熱效率高。傳熱強度＝Δ/﹐式中Δ為器壁內外溫差﹔為器壁熱導率﹔為器壁厚度。由上式可知﹐器壁越薄﹐器壁熱導率越大﹐則傳熱強度越高。金屬預熱器的器壁熱導率大﹐器壁可以很薄﹐密封性好﹐可將空氣預熱到600℃左右﹐是廣泛使用的預熱器。陶瓷預熱器的器壁熱導率較小﹐但能承受較高的煙氣溫度﹐也能將空氣預熱到600℃左右。 20年代初﹐工業爐多採用鑄鐵管狀或針狀預熱器﹐40年代以后才較多地使用鋼材製造的管狀預熱器﹑圓筒輻射預熱器﹑噴流預熱器和鑄鐵塊內埋有鋼管的塊狀預熱器等。 煙氣與空氣在預熱器內的流動方式分順流﹑逆流和錯流3種。從提高傳熱性能的角度來說﹐採用逆流方式好﹐可獲得較高的預熱溫度﹔從降低壁溫﹑提高預熱器使用壽命的角度來說﹐採用順流方式好﹔錯流方式介於順流和逆流之間。噴流預熱器具有獨特的流動方式﹐被預熱氣體由內管上密布的小孔中高速噴出﹐沖刷外管熱交換面﹐使流體邊界層具有紊流性質﹐從而產生強烈的熱交換。蓄熱式預熱器 即蓄熱室﹐是用耐火磚砌成的格子磚體。為了使空氣能連續預熱﹐一臺爐子需要設有兩個蓄熱室﹐分別處於蓄熱或預熱工作狀態。其傳熱過程是﹕煙氣引入蓄熱室﹐煙氣的部分熱量為格子磚所吸收(蓄熱)﹐經10～30分鐘后﹐通過換向裝置自動切斷煙氣﹐改將空氣引入﹐用磚體的蓄熱加熱空氣(預熱)﹔同樣經10～30分鐘后﹐切斷空氣﹐再將煙氣引入﹐這就是一個換向週期。加熱爐用的蓄熱室可將空氣預熱到600～700℃﹐使用壽命長。 |