工業(yè)爐是在工業(yè)生產(chǎn)中，利用燃料燃燒或電能轉(zhuǎn)化的熱量，將物料或工件加熱的熱工設(shè)備。廣義地說(shuō)，鍋爐也是一種工業(yè)爐，在工業(yè)生產(chǎn)中利用燃料燃燒所產(chǎn)生的或電能轉(zhuǎn)化的熱量將物料或工件加熱的熱工設(shè)備，但習(xí)慣上人們不把它包括在工業(yè)爐范圍內(nèi)。工業(yè)爐的主要組成部分有：工業(yè)爐砌體、工業(yè)爐排煙系統(tǒng)、工業(yè)爐預(yù)熱器和工業(yè)爐燃燒裝置等。

工業(yè)爐組成部分

工業(yè)爐砌體、工業(yè)爐排煙系統(tǒng)、工業(yè)爐預(yù)熱器和工業(yè)爐燃燒裝置等。

應(yīng)用

在鑄造車間，有熔煉金屬的沖天爐、感應(yīng)爐、電阻爐、電弧爐、真空爐、平爐、坩堝爐等；有烘烤砂型的砂型干燥爐、鐵合金烘爐和鑄件退火爐等；在鍛壓車間，有對(duì)鋼錠或鋼坯進(jìn)行鍛前加熱的各種加熱爐，和鍛后消除應(yīng)力的熱處理爐；在金屬熱處理車間，有改善工件機(jī)械性能的各種退火、正火、淬火和回火的熱處理爐；在焊接車間，有焊件的焊前預(yù)熱爐和焊后回火爐；在粉末冶金車間有燒結(jié)金屬的加熱爐等。 

應(yīng)用其他工業(yè)，如冶金工業(yè)的金屬熔煉爐、礦石燒結(jié)爐和煉焦?fàn)t；石油工業(yè)的蒸餾爐和裂化爐；煤氣工業(yè)的發(fā)生爐；硅酸鹽工業(yè)的水泥窯和玻璃熔化、玻璃退火爐；食品工業(yè)的烘烤爐等。

工業(yè)爐 - 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.爐型的選擇

2.燃料的選擇

3.燃燒裝置，燃燒器的選擇

4.爐子設(shè)計(jì)者須對(duì)爐子的熱能利用知識(shí)較全面理解

5.爐子輻射段和對(duì)流段的熱負(fù)荷合理分配以及傳熱面的排列布置

6.采用新技術(shù)，新材料時(shí)，尚要注意采用的新技術(shù)，新材料的先進(jìn)性與可靠性，經(jīng)濟(jì)性想結(jié)合

7.用增加傳熱面積方法來(lái)提高爐子熱效率的時(shí)候，除要防止低溫?zé)煔飧�蝕之外，還需要注意增加面積后對(duì)系統(tǒng)阻力的影響工業(yè)爐的熱效率和燃料消耗量。

設(shè)備種類

工業(yè)爐按供熱方式分為兩類：一類是火焰爐（或稱燃料爐），用固體、液體或氣體燃料在爐內(nèi)的燃燒熱量對(duì)工件進(jìn)行加熱；第二類是電爐，在爐內(nèi)將電能轉(zhuǎn)化為熱量進(jìn)行加熱。

膛式火焰爐

膛式火焰爐的工作室叫做爐膛，由爐底、爐墻和爐頂組成。用作或時(shí)，爐底的結(jié)構(gòu)有多種型式，并可按爐底結(jié)構(gòu)稱為車底爐、推料式爐、步進(jìn)爐、輥底爐、鏈?zhǔn)綘t、環(huán)形爐等。熔煉用火焰爐（如、煉銅）的爐底是凹下的熔池，用以存放熔融金屬。熔池的形狀，呈長(zhǎng)方形、圓形或橢圓形。熔池底部有液體金屬的排出口。爐墻上有爐門(mén)、窺視孔、出渣口等。爐頂結(jié)構(gòu)有拱頂和吊頂兩種；前者用于寬度較小的爐子，后者用于較寬的爐子。在高溫火焰爐上，火焰直接進(jìn)入爐膛。如以塊煤為燃料，則需單獨(dú)設(shè)置固體燃料的燃燒室，火焰翻過(guò)火口進(jìn)入爐膛。如以粉煤、煤氣或燃料油為燃料，則需用燃燒器。

回轉(zhuǎn)爐

回轉(zhuǎn)爐或稱回轉(zhuǎn)窯，在冶金工業(yè)中用于鐵礦石的直接還原、氧化鋁礦物的焙燒、粘土礦物的焙燒，以及各種散狀原料的焙燒揮發(fā)、離析和干燥作業(yè)。回轉(zhuǎn)爐的爐體呈圓筒形，用厚鋼板制成，筒內(nèi)襯以耐火材料。爐體橫架在支座的滾輪上，稍傾斜(4～6％)。爐體長(zhǎng)度與直徑之比在12:1到30:1之間。操作時(shí)爐體勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。由于爐體的傾斜和轉(zhuǎn)動(dòng)，爐料由高處逐漸移向低處。爐料在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中逐漸升溫，并依次發(fā)生物理、化學(xué)變化。回轉(zhuǎn)爐的溫度一般控制在爐料熔點(diǎn)以下。

電爐

電爐利用電熱效應(yīng)供熱的冶金爐—神光電爐。電爐設(shè)備通常是成套的,包括電爐爐體，電力設(shè)備（電爐變壓器、整流器、變頻器等），開(kāi)閉器，附屬輔助電器（阻流器、補(bǔ)償電容等），真空設(shè)備，檢測(cè)控制儀表（電工儀表、熱工儀表等），自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，爐用機(jī)械設(shè)備（進(jìn)出料機(jī)械、爐體傾轉(zhuǎn)裝置等）。大型電爐的電力設(shè)備和檢測(cè)控制儀表等一般集中在電爐供電室。同燃料爐比較，電爐的優(yōu)點(diǎn)有：爐內(nèi)氣氛容易控制，甚至可抽成真空；物料加熱快，加熱溫度高，溫度容易控制；生產(chǎn)過(guò)程較易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化；勞動(dòng)衛(wèi)生條件好；熱效率高；產(chǎn)品質(zhì)量好等。

工業(yè)爐按熱工制度又可分為兩類：一類是間斷式爐，又稱周期式爐，其特點(diǎn)是爐子間斷生產(chǎn)，在每一加熱周期內(nèi)爐溫是變化的，如室式爐、臺(tái)車式爐、井式爐等；第二類是連續(xù)式爐，其特點(diǎn)是爐子連續(xù)生產(chǎn)，爐膛內(nèi)劃分溫度區(qū)段。在加熱過(guò)程中每一區(qū)段的溫度是不變的，工件由低溫的預(yù)熱區(qū)逐步進(jìn)入高溫的加熱區(qū)，如連續(xù)式加熱爐和熱處理爐、環(huán)形爐、步進(jìn)式爐、振底式爐等。

設(shè)備原理

工業(yè)爐的結(jié)構(gòu)、 加熱工藝、 溫度控制和爐內(nèi)氣氛都直接影響加工后的產(chǎn)品質(zhì)量。在鍛造加熱爐內(nèi)，提高金屬的加熱溫度，可以降低變形阻力，但溫度過(guò)高會(huì)引起晶粒長(zhǎng)大、氧化或過(guò)燒，嚴(yán)重影響工件質(zhì)量。在熱處理過(guò)程中，如果把鋼加熱到臨界溫度以上的某一點(diǎn)，然后突然冷卻，就能提高鋼的硬度和強(qiáng)度；如果加熱到臨界溫度以下的某一點(diǎn)后緩慢冷卻，則又能使鋼的硬度降低而使韌性提高。

工業(yè)爐為了獲得尺寸精確和表面光潔的工件，或者為了減少金屬氧化以達(dá)到保護(hù)模具、減少加工余量等目的，可以采用各種少無(wú)氧化加熱爐。在敞焰的少無(wú)氧化加熱爐內(nèi)，利用燃料的不完全燃燒產(chǎn)生還原性氣體,在其中加熱工件可使氧化燒損率降低到0.3％以下。可控氣氛爐是使用人工制備的氣氛，通入爐內(nèi)可進(jìn)行氣體滲碳、 碳氮共滲、光亮淬火、正火、 退火等熱處理，以達(dá)到改變金相組織、提高工件機(jī)械性能的目的。

在流動(dòng)粒子爐中，利用燃料的燃燒氣體，或外部施加的其他流化劑，強(qiáng)行流過(guò)爐床上的石墨粒子或其他惰性粒子層，工件埋在粒子層中能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化加熱，也可進(jìn)行滲碳、氮化等各種無(wú)氧化加熱。在鹽浴爐內(nèi)，用熔融的鹽液作為加熱介質(zhì)，可防止工件氧化和脫碳。

在工業(yè)爐內(nèi)熔煉鑄鐵，往往受到焦炭質(zhì)量、送風(fēng)方式、爐料情況和空氣溫度等條件的影響，使熔煉過(guò)程難于穩(wěn)定，不易獲得優(yōu)質(zhì)鐵水。熱風(fēng)沖天爐能有效地提高鐵水溫度、減少合金燒損、降低鐵水氧化率，從而能生產(chǎn)出高級(jí)鑄鐵。隨著無(wú)芯感應(yīng)爐的出現(xiàn)，沖天爐有逐步被取代的趨勢(shì)。

工業(yè)爐的熔煉工作不受任何鑄鐵等級(jí)的限制，能夠從熔煉一種等級(jí)的鑄鐵，很快轉(zhuǎn)換到熔煉另一種等級(jí)的鑄鐵，有利于提高鐵水的質(zhì)量。一些特種合金鋼，如超低碳不銹鋼以及軋輥和汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等用的鋼，需要將平爐或一般電弧爐熔煉出的鋼水，在精煉爐內(nèi)通過(guò)真空除氣和氬氣攪動(dòng)去雜，進(jìn)一步精煉出高純度、大容量的優(yōu)質(zhì)鋼水。

機(jī)械熱工

工業(yè)爐以單位時(shí)間單位爐底面積計(jì)算的爐子加熱能力稱為爐子生產(chǎn)率。爐子升溫速度越快、爐子裝載量越大，則爐子生產(chǎn)率越高。在一般情況下，爐子生產(chǎn)率越高，則加熱每千克物料的單位熱量消耗也越低。因此，為了降低能源消耗，應(yīng)該滿負(fù)荷生產(chǎn)，盡量提高爐子生產(chǎn)率，同時(shí)對(duì)燃燒裝置實(shí)行燃料與助燃空氣的自動(dòng)比例調(diào)節(jié)，以防止空氣量過(guò)剩或不足。此外，還要減少爐墻蓄熱和散熱損失、水冷構(gòu)件熱損失、各種開(kāi)口的輻射熱損失、離爐煙氣帶走的熱損失等。

金屬或物料加熱時(shí)吸收的熱量與供入爐內(nèi)的熱量之比，稱為爐子熱效率。連續(xù)式爐比間斷式爐的熱效率高，因?yàn)檫B續(xù)式爐的生產(chǎn)率高，而且是不間斷工作的，爐子熱制度處于穩(wěn)定狀態(tài)，沒(méi)有周期性的爐墻蓄熱損失，還由于爐膛內(nèi)部有一個(gè)預(yù)熱爐料的區(qū)段，煙氣部分余熱為入爐的冷工件所吸收，降低了離爐煙氣的溫度。

提高爐子熱效率的基本措施是：充分提高燃燒效率，強(qiáng)化對(duì)工件的傳熱；盡可能地連續(xù)生產(chǎn)和滿負(fù)荷工作；設(shè)置預(yù)熱器，對(duì)空氣及煤氣進(jìn)行預(yù)熱，以回收煙氣余熱；采用比熱容和熱導(dǎo)率低的耐火材料，以減少爐墻蓄熱和散熱損失。

為了使?fàn)t溫恒定和實(shí)現(xiàn)規(guī)定的升溫速度，除必須根據(jù)工藝要求、預(yù)熱器和爐用機(jī)械型式、燃料和燃燒裝置類別、工業(yè)爐排煙方式等確定優(yōu)良的爐型結(jié)構(gòu)外，還需要對(duì)燃料和助燃空氣的流量和壓力，或?qū)﹄姽β实瓤煽刈兞客ㄟ^(guò)各種控制單元進(jìn)行相互調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)爐溫、爐氣氛或爐壓的自動(dòng)控制。

設(shè)備使用

工業(yè)爐在其生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)涉及熔煉、干燥、烘烤、加還化學(xué)反應(yīng)等加熱的工序。而工業(yè)爐窯就是用于這些工序的加熱設(shè)備。而為這些設(shè)備提供熱源的燃料主要有氣體燃料、液體燃料、固體燃料和電。使用這些加熱設(shè)備，容易發(fā)生燒傷、觸電事故。如果使用氣體、液體燃料，一旦發(fā)生泄漏或溢出，亦可能構(gòu)成火災(zāi)、爆炸的危險(xiǎn)。

工業(yè)爐使用時(shí)爐門(mén)升降機(jī)構(gòu)必須完好，鋼絲繩斷絲不準(zhǔn)超過(guò)規(guī)定值。重錘配置適當(dāng)，外露傳動(dòng)部分應(yīng)設(shè)防護(hù)罩。 如果是水冷卻的爐門(mén)，還要保證管道暢通，冬季管路不冰凍。爐門(mén)要有限位裝置，進(jìn)出爐時(shí)，要有切斷電源的聯(lián)鎖裝置，鋼絲繩在節(jié)距內(nèi)斷絲數(shù)不得超過(guò)10%，平衡爐門(mén)的重錘懸掛應(yīng)可靠。要求外露傳動(dòng)部分的防護(hù)裝置應(yīng)保持正確的安裝位置，結(jié)構(gòu)合理。 爐車鋼絲繩滑輪應(yīng)完整無(wú)損。 爐窯上所有滑輪、鏈輪結(jié)構(gòu)完好，無(wú)缺損，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。

工業(yè)爐爐體的爐墻、爐襯應(yīng)嚴(yán)密，無(wú)泄漏。 要求耐火材料經(jīng)受熱、腐蝕、磨擦和化學(xué)浸蝕，爐體的爐墻要保持完整，不得有缺損；耐火材料及其制品連接的縫隙不得漏氣；同時(shí)要求爐窯的整體性必須堅(jiān)固。氣閥應(yīng)能按照操作要求使開(kāi)關(guān)停在任一位置上，特別是在火焰熄滅時(shí)能迅速切斷燃料供給。氣閥要求無(wú)松動(dòng)和泄漏現(xiàn)象，保持其整體性和可靠性。油管、風(fēng)管及加熱管應(yīng)無(wú)裂紋、無(wú)泄漏現(xiàn)象。各種不同用途的管道都要保持無(wú)泄漏、無(wú)裂紋、暢通，油嘴應(yīng)暢通，油溫、油（風(fēng)）壓應(yīng)保持正常。

工業(yè)爐爐門(mén)巡回冷卻水，必須暢通并在門(mén)安裝排氣管。 測(cè)溫儀表、儀器應(yīng)靈敏可靠，PE可靠。要求儀器、儀表反應(yīng)靈敏、指示正確，并在檢驗(yàn)周期內(nèi)使用。氨氣瓶嚴(yán)禁靠近熱源、電源或在強(qiáng)日光下曝曬。保持通風(fēng)良好，且布置在人員活動(dòng)地點(diǎn)的下風(fēng)側(cè)。

安全隱患

工業(yè)爐是一種高溫設(shè)備，它與燃油、煤氣、電能、灰塵等密切聯(lián)系在一起，容易引起火災(zāi)、燒傷、爆炸、中毒、觸電等事故。因此，工業(yè)爐與一般冷加工設(shè)備相比，不安全因素要多得多。

一般說(shuō)來(lái)，工業(yè)爐操作時(shí)的高溫容易發(fā)生燙傷、灼傷和燒傷；高溫熔鹽和熔融金屬遇到水后會(huì)發(fā)生爆炸；煤氣和可控氣氛是易爆氣體，油路、油箱和油庫(kù)都是易燃易爆設(shè)施，如使用不當(dāng)，則將發(fā)生爆炸和中毒事故；電爐的安全保護(hù)裝置失靈，接觸后會(huì)發(fā)生觸電；氰化爐的氰化物有劇毒；硝鹽爐加熱到550℃以上會(huì)產(chǎn)生自燃；硝鹽與木炭、炭黑化合后會(huì)發(fā)生爆炸。

工業(yè)爐修理的環(huán)境較差，許多修理作業(yè)是在爐內(nèi)進(jìn)行，空間十分擁擠，自然采光不足，通風(fēng)條件很差。工人操作時(shí)不僅受到粉塵的侵害，有時(shí)還直接受到高溫、煙塵、有毒氣體和化工材料的腐蝕。有的爐子（如沖天爐）高達(dá)10m—20m，由于爐身現(xiàn)場(chǎng)狹窄，修理工作呈高空立體交叉、多層作業(yè)，危險(xiǎn)性很大。因此，當(dāng)操作和維修工業(yè)爐時(shí)，要十分重視安全問(wèn)題。尤其是在組織工業(yè)爐時(shí)，要十分重視安全問(wèn)題。尤其是在組織工業(yè)爐的搶修或熱修時(shí)，更應(yīng)注意這些不安全因素所可能引起的不幸事故。