热处理退火炉的耐火材料节能改造实验

本文总结了长庆石油勘探局机械制造总厂一台11m3燃油式热处理退火炉改造的经验及效果。我们采用新的设计理念和新型耐火材料及全新的燃油喷雾燃烧技术对热处理退火炉进行了改造，彻底解决了不完全燃烧的困难，降低了能耗，节能效果明显，极大改善了作业环境。

长庆石油勘探局机械制造总厂一台11m3燃油炉台车式退火炉，炉子有效长度3900mm、宽2100mm、高1400mm，主要用于抽油机钢件的热处理，该炉已使用十五年，由于建造时间早，受当时设计理念和用料的限制，炉墙选用了重质高铝耐火砖砌筑，炉顶采用重质高铝耐火砖吊掉结构，设计时没有保温层，燃烧系统采用了直喷式燃烧器，透风系统不完备，使得炉内压力不足，这就形成了耗能增大，散热快，蓄热慢，冒黑烟、不能完全燃烧、热损失严重等缺陷，从而造成该退火炉能源利用率低下，对四周环境污染、油料浪费、升温时间长、炉体易损坏，影响正常生产，其主要原因有：

(1)结构不公道，炉衬采用重质高铝耐火砖砌、和炉顶的吊掉结构，炉门及台车密封不好导致升温时间长、保温性能差、蓄热不好，当工件加热时，很大部分热量由炉体吸进，耗能增大，热损失严重。

(2)密封性差，由于当时设计能力和施工水平低下，造成设备在炉温加热到600℃之前必须敞开炉门才能正常工作，这就形成火焰由炉门口逸出易烧坏炉门体，冒黑烟，热损失严重，对作业环境和四周环境污染严重。

(3)燃烧条件差，当炉门封闭工作时，由于燃烧不充分，易堵塞、结焦，火焰短，致使炉内温差大，延长了加热时间，油耗增大。

由于退火炉的改造设计要求在一个中修期完成，炉子的结构不能作改变或较大改变，选用了耐高温硅酸铝陶瓷耐火纤维折叠块及全新的燃油喷雾燃烧技术进行系统改造。

2.1 

将原炉面板及燃烧器两侧壳板拆除，采用A3，S=30mm、S=8mm钢板，及L100×L100×角钢焊接成型加固。

2.2 

将原炉衬重质高铝耐火砖拆除，采用新型节能耐高温硅酸铝陶瓷耐火纤维折叠块，在其炉壁上加焊固定折叠纤维折叠块用不锈钢紧固件以便安装，其性能具有抗氧化，蓄热、保温良好、热损失少，维修方便等优点，与耐火炉衬相比节能在20-30%。

2.3 

将原顶部重质高铝耐火砖及角钢拆除，采用A3、S=5钢板制作成“V”型槽钢体焊接成弧项，在其顶部增加六根纵向加固梁(采用L70×L70×7角钢)，与炉面板、项板，炉体四周点焊加固增加强度，有效防止顶部在安装后炉衬下坠。顶部采用新型节能耐高温硅酸铝陶瓷折叠块。

2.4

将原台车炉曲封体拆除，在台车体上增加二道砂封体，采用A3、S=14mm钢板及角钢焊接料焊接而成，台车体采用特制高铝砖砌筑，砌筑时尽量减少与炉体之间的间隙。

2.5

加固炉门，在炉门四周采用L100×L100×10角钢加固，炉门内安装新型节能耐高温硅酸铝陶瓷纤维折叠块，安装时将折叠块外凸炉门角钢四财100mm作为封面，当炉门体自重的情况下沿导轮下滑即位后，与炉面板挤压形成良好的密封有效防止散热。

2.6

燃烧系统管路改造，由于长期使用管路老化炉内气压不足及燃烧系统的更新，重新布置管道，增加输油金属软管、供气金属软管、燃油调节阀、空压机，增加压缩空气管道系统。采用全新的燃油喷雾燃烧器，具有压力雾化结合高压内混合动雾化方式，使燃油雾化颗粒细，能与助燃空气实现最佳端流掺泥，以实现高效的燃烧。不易堵塞，不结焦，火焰的长度外形，温度等轻易控制。燃烧完全，不冒黑烟，其特点如下：

2.6.1液雾颗粒度<20μm，尺寸分布均匀(尺寸分布指数N>2)。

2.6.2燃油雾化效果基本不受燃油粘度的影响，粘度使用范围<70Eo，燃烧器烧+5#、+10#、+20#柴油的效果一样，适合于烧重柴油，并可实现冷炉重柴油直接点火燃烧。

2.6.3雾化耗气量少，ALR<0.1(ALR代表雾化介质与燃料的质量流量比)。

2.6.4燃烧器的操纵弹性大，流量调节幅度达到1:4以上。

2.6.5节能效果明显，燃烧效率在99.5％以上，比传统压力雾化节油率在10％以上。

2.6.6燃烧充分，不冒黑烟，燃烧产物中污染物少，低于国家环保规定的各项指标。

2.6.7由于采用高速烧嘴结构，火焰喷出速度高，在炉内形成高速搅拌，所以炉内温差小，炉温更均匀，产品合格率大幅度进步。

2.6.8示意图

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该炉经过规定的烘炉工艺投产一个月的生产实践监测表明，该炉的改造是非常成功的，达到甚至超过了设计改造指标的要求。

(1)增加了产量，进步了品质。改造后炉子保温性能好了，升温时间快了，加工周期短，产量增加了，同时炉内温差大幅度减少，产品质量可靠。

(2)降低了本钱。原炉在装炉量5t时，温升至850℃时需7h，油耗为64.5kg/h，现炉子在同等情况下温升至850℃时只需5h，耗油量为48kg/h，由此可见升温时间缩短2h，节油129kg。在升温期间现炉与原炉相比每小时节油16.5kg，每炉按5h计，可节油82.5kg，这样一来，每炉产品共可节油(129kg+82.5kg)=211.5kg，按每年开炉185炉次，柴油单价4.0元计，全年可节约本钱(185×211.5×4)=156510元，所以总效率明显进步。可见节油效益是非常明显的。

该炉采用新型节能耐高温硅酸铝陶瓷耐火纤维折叠块以及全新的燃油喷雾技术进行改造是非常成功的。不仅可以大幅度节约能源还可以大幅度减少环境污染，保证产品质量，改善工人作业环境。