對一個節(jié)能的工業(yè)電爐熱處理爐的基本要求是:有較大的爐底(或爐膛)有效利用面積(或爐膛率),在此面積(或爐膛)上有均勻的溫度場,有較高的裝載量;爐內(nèi)加熱元件(或裝置)、爐氣、爐膛對工件有良好的傳熱效果,可縮短工件加熱時間;較好的保溫能力和較少的熱損失,有較高的熱效率。以上各要求要靠合理地設(shè)計爐型、爐襯、加熱元件(或裝置)等來實(shí)現(xiàn)。
爐襯 爐襯在保證爐子的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐熱度的前提下,應(yīng)盡量提高保溫能力和養(yǎng)活儲蓄熱。單純依靠增加爐襯厚度來降低爐外壁溫度是不合適的,因?yàn)檫@樣做不僅會增加爐襯儲蓄熱和成本,還相應(yīng)地減少了爐底面積(或爐膛)的有效利用率。實(shí)現(xiàn)爐襯纖維化和輕質(zhì)化,有很大的節(jié)能效果。
耐火纖維爐襯可以采用疊鋪或用預(yù)制塊安裝,也可用耐火纖維噴涂。某罩式退火爐在爐襯上噴涂耐火纖維,取得了良好的節(jié)能效果,能耗比輕質(zhì)磚爐襯降低40%。
電熱元件布置 電熱元件布置對節(jié)能有一定影響,其在爐膛內(nèi)均勻布置可形成溫度均勻的有效處理空間。在爐門上安裝電熱元件,可改善爐前區(qū)溫度偏低的現(xiàn)象,有時甚至可不設(shè)爐口通道,擴(kuò)大爐前區(qū)的使用面積。采用輻射管加熱元件有利于爐溫均勻和節(jié)能。
爐膛結(jié)構(gòu)及強(qiáng)化熱交換 爐膛形成一個熱交換的系統(tǒng),在電熱元件、爐襯、工件三者之間進(jìn)行熱交換。提高爐膛交換常有如下措施:
合理的爐膛空間,對薄層(單件)布料的爐子,爐膛應(yīng)扁平,在爐膛頂部、爐底板下部布置電熱元件,達(dá)到上下兩面均勻加熱。
在不增大爐膛空間窖的前提下,加大爐內(nèi)壁的面積,以增大熱交換面積,如采用波紋形的爐頂。
采用圓形爐膛,替代箱形爐膛,可強(qiáng)化爐膛對工件均勻傳熱效果,并減少爐壁散熱量。
爐襯內(nèi)壁涂覆高輻射率涂料。
爐膛內(nèi)安設(shè)風(fēng)扇,以加強(qiáng)爐氣對流傳熱。特別是工業(yè)電爐化學(xué)熱處理爐,高速氣流可破壞停滯在工件表面阻礙傳熱和界面反應(yīng)的爐氣邊界底層,起到縮短加熱時間和加快化學(xué)熱處理過程的作用。
爐膛密封,包括爐膛內(nèi)各引出構(gòu)件、爐殼、爐門等處的密封。爐子密封影響氣氛控制、工件品質(zhì)和能耗。當(dāng)爐內(nèi)有96Pa的負(fù)壓,通過3cm²的孔洞將會吸進(jìn)10m³/h冷空氣,爐門開啟0.2m²,熱能消耗會增加15%。
深井式爐也應(yīng)注意工業(yè)電爐殼密封,深井爐膛猶如煙囪,當(dāng)爐膛下部密封不嚴(yán),就會造成冷空氣從爐膛下部縫隙中吸入,從上部溢出熱空氣,造成爐下區(qū)溫度偏低,升溫緩慢的現(xiàn)象。