2012能源管理師培訓(xùn)課件(電氣-下) 第13章――電加熱節(jié)能技術(shù)

1、第十三章 電加熱節(jié)能技術(shù),13.1 電加熱設(shè)備,一、概述 電加熱設(shè)備是利用電熱效應(yīng)產(chǎn)生的熱I加熱物料的設(shè)備，主要是各種工業(yè)用電加熱爐。電加熱設(shè)備目前己廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生成的各個(gè)領(lǐng)域。在冶金工業(yè)中，電加熱爐被用于黑色金屬和各種有色金屬及其合金的冶煉:在機(jī)械加工行業(yè)中，電加熱爐被用于工業(yè)的鍛造、沖壓和熱處理;在輕工行業(yè)中，電加熱爐被用于食品、木材、造紙、棉毛織品、印染等產(chǎn)品的干燥;在石油化工、農(nóng)業(yè)生成以及其他很多領(lǐng)域中，電加熱設(shè)備都得到了廣泛的應(yīng)用。 二、電加熱設(shè)備的特點(diǎn)與種類 （一）電加熱設(shè)備的特點(diǎn) 電加熱設(shè)備與燃料加熱設(shè)備相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：,1.熱效率高 2.電熱功率密度大 3.溫度控制準(zhǔn)確

2、 4.爐內(nèi)氣氛易控 5.易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化和機(jī)械化 但是，電加熱設(shè)備耗電量大，單位熱能價(jià)格較高，而且，電爐成套設(shè)備的一次性投資較高。、 （二）電加熱設(shè)備的種類 根據(jù)電能轉(zhuǎn)換為熱能的形式不同，電加熱設(shè)備通常可分為以下幾種： 1.電阻加熱設(shè)備，利用電阻加熱原理至成的電加熱設(shè)備。 2.電弧加熱設(shè)備，利用電能在空氣介質(zhì)中產(chǎn)生電弧燃燒時(shí)的,量來熔煉加熱工件或材料的一種加熱方式。 3.感應(yīng)加熱設(shè)備，利用電磁感應(yīng)原理，使處于交變磁場或電場中的導(dǎo)體（被加熱物）內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流通過導(dǎo)體內(nèi)阻產(chǎn)生熱量對自身加熱的一種加熱方式。 4.遠(yuǎn)紅外加熱設(shè)備。原理是將能夠輻射紅外線的材料涂敷在遠(yuǎn)紅外輻射元件上，通

3、電后，產(chǎn)生遠(yuǎn)紅外線，被加熱物體吸收，轉(zhuǎn)換為熱能，實(shí)現(xiàn)加熱。 5.電子束加熱設(shè)備，是利用電流通過鎢等高熔點(diǎn)金屬產(chǎn)生的電子束來轟擊被加熱物而產(chǎn)生熱量的一種加熱方式。 6.特殊加熱設(shè)備，包括介電加熱設(shè)備、等離子熔煉爐、工業(yè)微波加熱爐和激光加熱設(shè)備等多種加熱設(shè)備。,（三）電加熱設(shè)備的介紹 1.電阻加熱設(shè)備 電阻加熱設(shè)備包括箱式爐、井式爐、鹽浴爐、擴(kuò)散爐和燒結(jié)爐等。與其他電爐相比，電阻爐發(fā)熱方式簡單，對爐料限制少，爐溫控制精確度高，易于實(shí)現(xiàn)真空或控制氣氛下加熱。電阻爐廣泛應(yīng)用于工件的淬火、回火、退火、滲碳及氮化等熱處理工中，也可用于材料的加熱、干燥、熱結(jié)、釬焊等工藝中。電阻爐是目前需要量最大，品種規(guī)格最

4、多的一類電爐。 （1）電阻加熱設(shè)備的分類 按照加熱工件、爐膛氣氛和使用的介質(zhì)、溫度、作業(yè)方式等分類。 （2）間接加熱電阻爐的介紹 以輻射傳熱為主的電阻爐；以對流傳熱為主的電阻爐；以傳到傳熱為主的電阻爐。,（3）直接加熱電阻爐的介紹 2.電弧加熱設(shè)備 電弧加熱設(shè)備熱量集中、溫度高、加熱電阻低、設(shè)備占地小、工藝靈活性大，通常只能作金屬或非金屬材料的熔煉，而不作加熱使用。 （1）電弧加熱設(shè)備的負(fù)荷特點(diǎn) 由于電弧加熱設(shè)備用于熔煉，設(shè)備運(yùn)行時(shí)，用電負(fù)荷波動(dòng)大而頻繁。比如在電弧爐煉鋼的熔化期，由于爐料熔化、崩塌，常常造成短路，致使電流波動(dòng)很大，電弧也不穩(wěn)定。為了限制短路電流對供電系統(tǒng)帶來的沖擊，要加熱系統(tǒng)

5、中增設(shè)電抗器，即可以限制短路電流，也可以穩(wěn)定電弧，當(dāng)電弧穩(wěn)定后，電抗器就可以切除。所以，合理使用電抗器，既可保證冶煉順利進(jìn)行又可降低電能消耗。,（2）電弧加熱設(shè)備根據(jù)被加熱物受電弧作用的方式不同，一般分為直接式電弧爐、間接式電弧爐和電阻電弧爐。 （3）根據(jù)供電電源的不同，可以分為：三相交流電弧爐和直流電弧爐。 （4）識別電弧爐容量大小：電弧爐爐殼直徑，正常操作下電弧爐最大容量，變壓器容量。 3.感應(yīng)電加熱設(shè)備 （1）感應(yīng)電流的透入深度。由于交流電的集膚效應(yīng)，感應(yīng)電流在金屬物料截面上的分布是不均勻的，表面電流密度最大，熱量也主要產(chǎn)生于表面層內(nèi)，通過傳導(dǎo)傳熱逐漸向中心傳遞。所以從電工的角度看，無芯

6、感應(yīng)電熱爐原理相當(dāng)于次級只有一匝的空芯變壓器。當(dāng)電流密度由表面向中心逐漸減小， （2）感應(yīng)加熱爐的電熱效率,電效率，指的是感應(yīng)加熱爐本身及感應(yīng)器與物料系統(tǒng)的電效率，不包括供電系統(tǒng)。 熱效率指加熱物料的有用功率與物料吸收的有功功率之比。 電熱總效率。爐子的電熱總效率是電效率和熱效率的乘積。 （3）感應(yīng)電加熱設(shè)備的分類。 （4）感應(yīng)加熱設(shè)備的特點(diǎn)。 （5）感應(yīng)加熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)。 4.遠(yuǎn)紅外線加熱設(shè)備 （1）遠(yuǎn)紅外輻射元件的分類。 （2）遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)應(yīng)用中的注意事項(xiàng),（四）電加熱方式的選擇原則 從我國目前的電力供應(yīng)形勢看，在電力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)增長需要的情況下，在選擇加熱方式和采用電加熱設(shè)備時(shí)

7、，首先要考慮合理用電、節(jié)約用電、計(jì)劃用電的需要，一般在選擇加熱方式和設(shè)備時(shí)，應(yīng)遵循如下原則： （1）在工藝技術(shù)條件允許的情況下，應(yīng)優(yōu)先選擇用燃料直接燃燒作為熱源進(jìn)行加熱。 （2）在滿足工藝要求條件下，應(yīng)盡量選用直接加熱方式，而不要選用間接加熱方式。 （3）在滿足工藝要求并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，依照下述原則，正確合理地選擇電加熱爐爐型： 對大批量、單一品種零件的加熱，應(yīng)首先考慮用感應(yīng)加熱；對小批量、多品種零件的加熱，可選用箱式爐、井式爐等電阻加熱方式；對低溫加熱、薄層材料的加熱，應(yīng)優(yōu)選考慮用遠(yuǎn)紅外線加熱方式。,13.2 電加熱設(shè)備節(jié)能技術(shù),一、電加熱設(shè)備節(jié)電管理 電加熱設(shè)備的節(jié)能管理應(yīng)從維護(hù)使用、

8、生產(chǎn)調(diào)度、工藝控制、定額考核、目標(biāo)管理等多方面著手，制定出完善的規(guī)章制度，并認(rèn)真組織實(shí)施，保證電加熱設(shè)備高效率運(yùn)行，已達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)低耗的目的。 （一）電熱設(shè)備的選型 （二）加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，減少設(shè)備熱損失 （三）盡量實(shí)行集中生產(chǎn)，減少空載損失 （四）制定科學(xué)的工藝操作規(guī)程，嚴(yán)格按工藝要求進(jìn)行維護(hù) （五）加強(qiáng)定額考核，促進(jìn)電加熱設(shè)備高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 （六）回收利用余熱,二、電阻爐節(jié)電措施 工業(yè)生產(chǎn)中的典型電阻加熱爐，多為間接加熱爐。電加熱設(shè)備在企業(yè)中應(yīng)用量多、面廣、耗電量最大、效率低，具有很大的節(jié)點(diǎn)潛力。常采用以下節(jié)能措施： （一）改進(jìn)工藝、簡化流程 （二）盡量減少電阻爐的蓄熱和散熱損失 （三）改善電熱

9、元件性能，增強(qiáng)熱輻射能力 （四）改進(jìn)家具及料框，減少夾具、料框的吸熱損失 （五）減少線路損耗 （六）加強(qiáng)電阻加熱設(shè)備的密封，防止熱“短路” （七）采用大容量的電爐，減少單位產(chǎn)品的耗熱量,（八）鹽浴爐節(jié)電措施 鹽浴爐是以熔鹽為加熱介質(zhì)的電爐，在電加熱中使用普遍，其總使用容量約在50萬kW以上，在電加熱設(shè)備的節(jié)能中起到重要的作用。 鹽浴爐工作時(shí)，工件在要熔融介質(zhì)中通過對流換熱，換熱系數(shù)大，加熱速度快、溫度均勻、工件變形小、不易氧化和脫碳。鹽浴爐的工作溫度范圍寬，可完成淬火、回火、局部加熱以及化學(xué)熱處理等工藝。但工作環(huán)境差，會造成一定的污染。鹽浴爐常用以下節(jié)電措施: .插入式鹽浴爐改為埋入式鹽浴爐

10、.鹽浴爐的快速起動(dòng)節(jié)電技術(shù) 鹽浴爐使用的加熱介質(zhì)一般是氯化鈉、氯化鉀及氯化鋇等氯化鹽。它們在固態(tài)時(shí)，電阻很大，接近絕緣狀態(tài)。而在熔融狀態(tài)下，本身的離子活動(dòng)能增加。在外電場作用下，會做定向流動(dòng)，,從而使熔鹽具有導(dǎo)電性。加熱介質(zhì)在熔融狀態(tài)下電阻非常小，僅有0.0030.010，導(dǎo)電能力強(qiáng)。而當(dāng)溫度降低時(shí)，電阻會加大，冷卻至室溫時(shí)，電阻達(dá)到十幾千歐以上，幾乎不導(dǎo)電。因此，鹽浴爐從室溫開始起動(dòng)加溫時(shí)，升溫時(shí)間長，要消耗大量電能。 鹽浴爐快速起動(dòng)的節(jié)電技術(shù)可以有效地解決啟動(dòng)慢、耗能多的問題。其指導(dǎo)思想是，在起動(dòng)升溫時(shí)，采用它熱方式使固態(tài)鹽迅速熔化并升溫，以減少起動(dòng)時(shí)間，節(jié)省大量電能?？刹捎玫姆椒ㄓ?碳棒

11、起動(dòng)法、電阻起動(dòng)法、輔助電極自動(dòng)法等，能夠縮短啟動(dòng)時(shí)間%以上，減少啟動(dòng)電耗30%以上。 另外，鹽浴爐工作時(shí)應(yīng)加保溫蓋，并在熔鹽表面撒一層石墨粉，減少輻射熱輻射損失。 在升溫、保溫時(shí)采用硅酸鋁纖維保溫，可比敞開式節(jié)電2/3 。,三、電弧爐的節(jié)電措施 煉鋼電弧爐的用電單耗，在一定程度上反映了企業(yè)電爐煉鋼的工藝和管理水平，與爐料質(zhì)量、布料情況、熔煉鋼種和熔煉工藝等都有著十分密切的關(guān)系。近年來，隨著國家節(jié)能政策的出臺和電弧爐節(jié)電技術(shù)的發(fā)展，電爐煉鋼單耗指標(biāo)逐年下降。煉鋼電弧爐常采用以下節(jié)電措施: （一）超高功率供電 （二）強(qiáng)化用氧技術(shù) （三）采用泡沫渣技術(shù) （四）采用偏心底出鋼技術(shù) （五）廢鋼預(yù)熱 （六）使用氧燃燒嘴 （七）減少電網(wǎng)的電能損耗,（八）消除諧波，減少損耗 （九）采用直流電弧爐 四、感應(yīng)加熱設(shè)備的節(jié)能技術(shù) 感應(yīng)加熱爐可采用的節(jié)能措施有： （）合理選擇感應(yīng)爐的類型。 （）提高有芯感應(yīng)爐感應(yīng)體的性能 （）縮短變壓器或變流裝置與路子間的距離 （）提高感應(yīng)爐的負(fù)荷率 （）采用合理的裝料方法 （）對運(yùn)行工藝及參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn),（）合理選用感應(yīng)爐的水冷電纜及饋電母線截面積。 （）合理控制爐溫及冷卻水溫。 （）提高功率因數(shù)。 五、遠(yuǎn)紅外加熱設(shè)備節(jié)能技術(shù) 遠(yuǎn)紅外加熱的基本原理是：將能夠輻射遠(yuǎn)紅外線的材料涂敷