2022-04-09
加热设备的节能潜力巨大，对节能的设备基本要求是，有较大的炉膛、有效的利用面积率、均匀的温度区域、较高的装载量、良好的加热装置、廉价能源、良好的传热效果、良好的保温能力、较少的热损失、较高的热效率等。按该要求，对设备的引进、改造、自发研制以及合理使用，有效地开展节能生产。
（1）合理选择能源
①用电干净，易控制，如电阻炉，属间接加热工件，热效率较低，通过强化辐射、减少炉衬蓄热及炉壁散热来提高热效率；脉冲离子氮化炉，用电能把低真空的气体电离成离子，在电场作用下，高速冲击工件，在加热工件的同时，把氮元素深入工件，这种热处理方式有较高的热效率；中频感应加热，处于交变电磁场中的曲轴，内部产生交变电流即涡流而把曲轴表面瞬间加热至高温，属直接加热，有很高的热效率，达55%～90%，感应淬火属局部处理，比整体淬火节能近80%～90%。
②用燃料便宜，最好用天然气或煤气，其属高热值的气体，可以在喷射式烧嘴上形成火焰，通过热冲击、热辐射、热对流的方式，直接加热工件，有高的换热系数和加热速度，故热效率高。连续式带材光亮退火生产线（燃气加热式）等用天然气作加热能源来处理工件。
（2）减少热损失，提高热效率
①为减少炉衬蓄热采用复合炉衬，炉壁使用陶瓷纤维，内壁表面涂红外反射涂料；炉底考虑到强度要求高，采取粘土砖+轻质耐火砖结构；炉门为内壁贴陶瓷纤维。
②为提高炉子密封性，炉体尽量少开孔，以避免热量散失。
③减少料盘、料框的重量，只要能承载设备允许的最大的装炉量即可，避免消耗更多的能量来加热料盘、料框。
（3）燃料炉-高效燃烧嘴的开发应用
优良的燃烧嘴，应能自动调节燃气与空气的比例，且燃烧的火焰能实现炉内强辐射及强对流。连续式带材光亮退火生产线（燃气加热式）使用的是SIC100HB燃烧嘴，与对面相对交叉均匀放置炉两侧壁接近底部，点火后迅速升温，有利于促进热气流再循环，可显著节能。
（4）充分利用余热及废热
①如图气体软氮化，加热到590℃高温保温3h，停电随炉降温到540℃利用炉内余热继续通介质氮化，可获得非常好的效果，前提是设备密封性好。如我司世创科技的井式氮化炉及底装料立式渗氮炉处理同样的产品，改进前后每条曲轴产品可节省20度电。
图1 气体软氮化改进前工艺
图2 气体软氮化改进后工艺
②连续式带材光亮退火生产线（燃气加热式），利用天然气作燃料加热，其烟筒排除废气的同时，也带走炉内20%～50%的热量。那么在设备设计安装时充分考虑到余热的再利用，就把助燃空气管道设置在紧贴烟筒来预热助燃空气，刚进入炉内空气能达到100～200℃，可降低热损耗。
（5）炉型的合理选择
当热处理产品的批量及工艺确定后，选用炉型就成为实现工艺、节能、降低成本的关键。连续式炉比周期式炉耗能少，各种炉子的热效率顺序由高到低：底装料炉、井式炉、输送带式炉、箱式炉或台式炉。当批量大时，宜选用连续式炉；当品种比较多数量较少，就集中使用周期炉。
（6）推广氨基气氛炉（氨分解发生装置）热处理
氨基气氛用于客户特殊要求的回火热处理，可以达到少无氧化脱碳和工件表面光亮无锈蚀的效果；用于化学热处理可减少内氧化、防腐蚀，提高化学热处理质量。氨基气氛气源丰富，成本低廉。安全性好，适应性强，污染少，废气燃烧后生成水和二氧化碳释放空气中。一般选用液化的氨气，作保护气氛及化学热处理的介质资源。
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