百科名片

工業爐是在工業生產中，利用燃料燃燒或電能轉化的熱量，將物料或工件加熱的熱工設備。廣義地說，鍋爐也是一種工業爐，但習慣上人們不把它包括在工業爐范圍內。 

組成部分

　　工業爐砌體、工業爐排煙系統、工業爐預熱器和工業爐燃燒裝置等。 

應用分類

　　在鑄造車間，有熔煉金屬的沖天爐、感應爐、電阻爐、電弧爐、真空爐、平

  工業爐

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，有對鋼錠或鋼坯進行鍛前加熱的各種加熱爐，和鍛后消除應力的熱處理爐；在金屬熱處理車間，有改善工件機械性能的各種退火、正火、淬火和回火的熱處理爐；在焊接車間，有焊件的焊前預熱爐和焊后回火爐；在粉末冶金車間有燒結金屬的加熱爐等。 

　　應用其他工業，如冶金工業的金屬熔煉爐、礦石燒結爐和煉焦爐；石油工業的蒸餾爐和裂化爐；煤氣工業的發生爐；硅酸鹽工業的水泥窯和玻璃熔化、玻璃退火爐；食品工業的烘烤爐等。 

設計要點

　　1.爐型的選擇 2.燃料的選擇 

　　3.燃燒裝置，燃燒器的選擇 

　　4.爐子設計者須對爐子的熱能利用知識較全面理解 

　　5.爐子輻射段和對流段的熱負荷合理分配以及傳熱面的排列布置 

　　6.采用新技術，新材料時，尚要注意采用的新技術，新材料的先進性與可靠性，經濟性相結合 

　　7.用增加傳熱面積方法來提高爐子熱效率的時候，除要防止低溫煙氣腐蝕之外，還需要注意增加面積后對系統阻力的影響工業爐的熱效率和燃料消耗量。

發展歷程

　　工業爐的創造和發展對人類進步起著十分重要的作用。中國在商代出現了較

  加熱爐

為完善的煉銅爐，爐溫達到1200℃，爐子內徑達0.8米。在春秋戰國時期，人們在熔銅爐的基礎上進一步掌握了提高爐溫的技術，從而生產出了鑄鐵 

　　1794年，世界上出現了熔煉鑄鐵的直筒形沖天爐。后到1864年，法國人馬丁運用英國人西門子的蓄熱式爐原理，建造了用氣體燃料加熱的第一臺煉鋼平爐。他利用蓄熱室對空氣和煤氣進行高溫預熱，從而保證了煉鋼所需的1600℃以上的溫度。1900年前后，電能供應逐漸充足，開始使用各種電阻爐、電弧爐和有芯感應爐。

　　二十世紀50年代，無芯感應爐得到迅速發展。后來又出現了電子束爐，利用電子束來沖擊固態燃料，能強化表面加熱和熔化高熔點的材料。 

　　用于鍛造加熱的爐子最早是手鍛爐，其工作空間是一個凹形槽，槽內填入煤炭，燃燒用的空氣由槽的下部供入，工件埋在煤炭里加熱。這種爐子的熱效率很低，加熱質量也不好，而且只能加熱小型工件，以后發展為用耐火磚砌成的半封閉或全封閉爐膛的室式爐，可以用煤，煤氣或油作為燃料，也可用電作為熱源，工件放在爐膛里加熱。 

　　為便于加熱大型工件，又出現了適于加熱鋼錠和大鋼坯的臺車式爐，為了加熱長形桿件還出現了井式爐。20世紀20年代后又出現了能夠提高爐子生產率和改善勞動條件的各種機械化、自動化爐型。 

　　工業爐的燃料也隨著燃料資源的開發和燃料轉換技術的進步，而由采用塊煤、焦炭、煤粉等固體燃料逐步改用發生爐煤氣、城市煤氣、天然氣、柴油、燃料油等氣體和液體燃料，并且研制出了與所用燃料相適應的各種燃燒裝置。

　　工業爐的結構、加熱工藝、溫度控制和爐內氣氛等，都會直接影響加工后的產品質量。在鍛造加熱爐內，提高金屬的加熱溫度，可以降低變形阻力，但溫度過高會引起晶粒長大、氧化或過燒，嚴重影響工件質量。在熱處理過程中，如果把鋼加熱到臨界溫度以上的某一點，然后突然冷卻，就能提高鋼的硬度和強度；如果加熱到臨界溫度以下的某一點后緩慢冷卻，則又能使鋼的硬度降低而使韌性提高。 

　　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到保護模具、減少加工余量等目的，可以采用各種少無氧化加熱爐。在敞焰的少無氧化加熱爐內，利用燃料

  熱處理爐

的不完全燃燒產生還原性氣體，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，通入爐內可進行氣體滲碳、碳氮共滲、光亮淬火、正火、退火等熱處理：以達到改變金相組織、提高工件機械性能的目的。在流動粒子爐中，利用燃料的燃燒氣體，或外部施加的其他流化劑，強行流過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現強化加熱，也可進行滲碳、氮化等各種無氧化加熱。在鹽浴爐內，用熔融的鹽液作為加熱介質，可防止工件氧化和脫碳。 

　　在沖天爐內熔煉鑄鐵，往往受到焦炭質量、送風方式、爐料情況和空氣溫度等條件的影響，使熔煉過程難于穩定，不易獲得優質鐵水。熱風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，從而能生產出高級鑄鐵。 

　　隨著無芯感應爐的出現，沖天爐有逐步被取代的趨勢。這種感應爐的熔煉工作不受任何鑄鐵等級的限制，能夠從熔煉一種等級的鑄鐵，很快轉換到熔煉另一種等級的鑄鐵，有利于提高鐵水的質量。一些特種合金鋼，如超低碳不銹鋼以及軋輥和汽輪機轉子等用的鋼，需要將平爐或一般電弧爐熔煉出的鋼水，在精煉爐內通過真空除氣和氬氣攪動去雜，進一步精煉出高純度、大容量的優質鋼水。

　　火焰爐的燃料來源廣，價格低，便于因地制宜采取不同的結構，有利于降低生產費用，但火焰爐難于實現精確控制，對環境污染嚴重，熱效率較低。電爐的特點是爐溫均勻和便于實現自動控制，加熱質量好。按能量轉換方式，電爐又可分為電阻爐、感應爐和電弧爐?！∫詥挝粫r間單位爐底面積計算的爐子加熱能力稱為爐子生產率。爐子升溫速度越快、爐子裝載量越大，則爐子生產率越高。在一般情況下，爐子生產率越高，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，應該滿負荷生產，盡量提高爐子生產率，同時對燃燒裝置實行燃料與助燃空氣的自動比例調節，以防止空氣量過?；虿蛔?。此外，還要減少爐墻蓄熱和散熱損失、水冷構件熱損失、各種開口的輻射熱損失、離爐煙氣帶走的熱損失等。

　　金屬或物料加熱時吸收的熱量與供入爐內的熱量之比，稱為爐子熱效率。連續式爐比間斷式爐的熱效率高，因為連續式爐的生產率高，而且是不間斷工作的，爐子熱制度處

  熔煉爐

于穩定狀態，沒有周期性的爐墻蓄熱損失，還由于爐膛內部有一個預熱爐料的區段，煙氣部分余熱為由于爐膛內部有一個預熱爐料的區段，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。 

　　為了使爐溫恒定和實現規定的升溫速度，除必須根據工藝要求、預熱器和爐用機械型式、燃料和燃燒裝置類別、工業爐排煙方式等確定優良的爐型結構外，還需要對燃料和助燃空氣的流量和壓力，或對電功率等可控變量通過各種控制單元進行相互調節，以實現爐溫、爐氣氛或爐壓的自動控制。

　　燃氣為液化氣，天然氣，焦爐煤氣，城市煤氣，轉爐煤氣，混合煤氣，發生爐煤氣，高爐煤氣等。

設備分類

　　工業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的燃燒熱量對工件進行加熱；第二類是電爐，在爐內將電能轉化為熱量進行加熱。 

　　工業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，其特點是爐子間斷生產，在每一加熱周期內爐溫是變化的，如室式爐、臺車式爐、井式爐等；第二類是連續式爐，其特點是爐子連續生產，爐膛內劃分溫度區段。在加熱過程中每一區段的溫度是不變的，工件由低溫的預熱區逐步進入高溫的加熱區，如連續式加熱爐和熱處理爐、環形爐、步進式爐、振底式爐等。

燃氣工業爐

　　工業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

  電爐

體或氣體燃料在爐內的燃燒熱量對工件進行加熱；第二類是電爐，在爐內將電能轉化為熱量進行加熱。

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，爐底的結構有多種型式，并可按爐底結構稱為車底爐、推料式爐、步進爐、輥底爐、鏈式爐、環形爐等。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、窺視孔、出渣口等。爐頂結構有拱頂和吊頂兩種；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，火焰直接進入爐膛。如以塊煤為燃料，則需單獨設置固體燃料的燃燒室，火焰翻過火口進入爐膛。如以粉煤、煤氣或燃料油為燃料，則需用燃燒器。

回轉爐

　　回轉爐或稱回轉窯，在冶金工業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、離析和干燥作業?；剞D爐的爐體呈圓筒形，用厚鋼板制成，筒內襯以耐火材料。爐體橫架在支座的滾輪上，稍傾斜(4～6%)。爐體長度與直徑之比在12:1到30:1之間。操作時爐體勻速轉動。由于爐體的傾斜和轉動，爐料由高處逐漸移向低處。爐料在運動過程中逐漸升溫，并依次發生物理、化學變化?；剞D爐的溫度一般控制在爐料熔點以下。

電爐

　　電爐利用電熱效應供熱的冶金爐—神光電爐。電爐設備通常是成套的,包括電爐

  大型燃氣工業爐

爐體，電力設備（電爐變壓器、整流器、變頻器等），開閉器，附屬輔助電器（阻流器、補償電容等），真空設備，檢測控制儀表（電工儀表、熱工儀表等），自動調節系統，爐用機械設備（進出料機械、爐體傾轉裝置等）。大型電爐的電力設備和檢測控制儀表等一般集中在電爐供電室。同燃料爐比較，電爐的優點有：爐內氣氛容易控制，甚至可抽成真空；物料加熱快，加熱溫度高，溫度容易控制；生產過程較易實現機械化和自動化；勞動衛生條件好；熱效率高；產品質量好等。 

　　工業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，其特點是爐子間斷生產，在每一加熱周期內爐溫是變化的，如室式爐、臺車式爐、井式爐等；第二類是連續式爐，其特點是爐子連續生產，爐膛內劃分溫度區段。在加熱過程中每一區段的溫度是不變的，工件由低溫的預熱區逐步進入高溫的加熱區，如連續式加熱爐和熱處理爐、環形爐、步進式爐、振底式爐等。

電爐式工業爐

　　工業爐以單位時間單位爐底面積計算的爐子加熱能力稱為爐子生產率。爐子升溫速度越快、爐子裝載量越大，則爐子生產率越高。在一般情況下，爐子生產率越高，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，應該滿負荷生產，盡量提高爐子生產率，同時對燃燒裝置實行燃料與助燃空氣的自動比例調節，以防止空氣量過?；虿蛔?。此外，還要減少爐墻蓄熱和散熱損失、水冷構件熱損失、各種開口的輻射熱損失、離爐煙氣帶走的熱損失等。 

　　金屬或物料加熱時吸收的熱量與供入爐內的熱量之比，稱為爐子熱效率。連續式爐比間斷式爐的熱效率高，因為連續式爐的生產率高，而且是不間斷工作的，爐子熱制度處于穩定狀態，沒有周期性的爐墻蓄熱損失，還由于爐膛內部有一個預熱爐料的區段，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，強化對工件的傳熱

  工業爐

；盡可能地連續生產和滿負荷工作；設置預熱器，對空氣及煤氣進行預熱，以回收煙氣余熱；采用比熱容和熱導率低的耐火材料，以減少爐墻蓄熱和散熱損失。

　　為了使爐溫恒定和實現規定的升溫速度，除必須根據工藝要求、預熱器和爐用機械型式、燃料和燃燒裝置類別、工業爐排煙方式等確定優良的爐型結構外，還需要對燃料和助燃空氣的流量和壓力，或對電功率等可控變量通過各種控制單元進行相互調節，以實現爐溫、爐氣氛或爐壓的自動控制。設備發展 

　　工業爐行業采用脈沖燃燒的必要性 

　　高檔工業產品對爐內溫度場的均勻性要求較高，對燃燒氣氛的穩定可控性要求較高，使用傳統的連續燃燒控制無法實現。隨著寬斷面、大容量的工業爐的出現，必須采用脈沖燃燒控制技術才能控制爐內溫度場的均勻性。 

　　脈沖燃燒控制的優勢 

　　脈沖燃燒控制采用的是一種間斷燃燒的方式，使用脈寬調制技術，通過調節燃燒時間的占空比（通斷比）實現窯爐的溫度控制。燃料流量可通過壓力調整預先設定，燒嘴一旦工作，就處于滿負荷狀態，保證燒嘴燃燒時的燃氣出口速度不變。當需要升溫時，燒嘴燃燒時間加長，間斷時間減??；需要降溫時，燒嘴燃燒時間減小，間斷時間加長。脈沖燃燒控制的主要優點為傳熱效率高，大大降低能耗?？商岣郀t內溫度場的均勻性。無需在線調整，即可實現燃燒氣氛的精確控制?？商岣邿斓呢摵烧{節比。系統簡單可靠，造價低。減少NOx的生成。普通燒嘴的調節比一般為1：4左右，當燒嘴在滿負荷工作時，燃氣流速、火焰形狀、熱效率均可達到最佳狀態，但當燒嘴流量接近其最小流量時，熱負荷最小，燃氣流速大大降低，火焰形狀達不到要求，熱效率急劇下降，高速燒嘴工作在滿負荷流量50%以下時，上述各項指標距設計要求就有了較大的差距。 

　　脈沖燃燒則不然，無論在何種情況下，燒嘴只有兩種工作狀態，一種是滿

  回轉工業爐

負荷工作，另一種是不工作，只是通過調整兩種狀態的時間比進行溫度調節，所以采用脈沖燃燒可彌補燒嘴調節比低的缺陷，需要低溫控制時仍能保證燒嘴工作在最佳燃燒狀態。在使用高速燒嘴時，燃氣噴出速度快，使周圍形成負壓，將大量窯內煙氣吸人主燃氣內，進行充分攪拌混合，延長了煙氣在窯內的滯流時間，增加了煙氣與制品的接觸時間，從而提高了對流傳熱效率，另外，窯內煙氣與燃氣充分攪拌混合，使燃氣溫度與窯內煙氣溫度接近，提高窯內溫度場的均勻性，減少高溫燃氣對被加熱體的直接熱沖擊。 

　　脈沖燃燒控制技術在工業爐窯中的應用 

　　工業爐行業中普及脈沖燃燒控制技術，由高速燃燒器和工業爐控制系統兩部分組成，采用脈沖燃燒技術來完成工業爐的升溫、控溫。對于燃氣窯爐內部溫度場和溫度波動力±2°C，對于燃油（柴油）窯爐內部溫度場和溫度波動為±3°C，在使用重柴油為燃料的窯爐上效果良好。普通燃燒器當窯爐內部溫度低于燃料自燃溫度時，燃燒器燃料間斷后火焰立即熄滅，無法繼續燃燒，對爐內溫度不會產生影響，解決了熄火這一問題，并采用當今最先進的霧化技術——氣泡霧化技術，使燃燒器的霧化效果更好、霧化介質使用量更少，原來燒輕柴油的窯爐現可燒重柴油。

　　在實際應用過程中，采用普通的脈寬調制的方法調節燃燒占空比時，當占空比接近0%或100%時，間斷或燃燒的時間太短，現場的運行效果不理想，于是我們引人了最小時間這一概念，將間斷和燃燒的最小時間定為3秒，當占空比接近0%或100%時，延長相應的燃燒和間斷時間即可解決這一問題。脈沖燃燒作為一項新技術有著廣闊的應用前景，可廣泛應用于陶瓷、冶金、石化等行業，對提高產品質量、降低燃耗、減少污染將發揮重大作用，是工業爐行業自動控制的一次革新，將成為未來工業爐燃燒技術的發展方向。中頻感應加熱電爐在現在的實際的生產中占有重要的比例，尤其在圓鋼的鍛前加熱，淬火設備中占有重要的地位。

設備使用

　　工業爐在其生產過程中經常會涉及熔煉、干燥、烘烤、加還化學反應等加熱的工序。而工業爐窯就是用于這些工序的加熱設備。而為這些設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。使用這些加熱設備，容易發生燒傷、觸電事故。如果使用氣體、液體燃料，一旦發生泄漏或溢出，亦可能構成火災、爆炸的危險。 

　　工業爐使用時爐門升降機構必須完好，鋼絲繩斷絲不準超過規定值。重錘配置適

  工業爐

當，外露傳動部分應設防護罩。 如果是水冷卻的爐門，還要保證管道暢通，冬季管路不冰凍。爐門要有限位裝置，進出爐時，要有切斷電源的聯鎖裝置，鋼絲繩在節距內斷絲數不得超過10%，平衡爐門的重錘懸掛應可靠。要求外露傳動部分的防護裝置應保持正確的安裝位置，結構合理。 爐車鋼絲繩滑輪應完整無損。 爐窯上所有滑輪、鏈輪結構完好，無缺損，轉動靈活。 

　　工業爐爐體的爐墻、爐襯應嚴密，無泄漏。 要求耐火材料經受熱、腐蝕、磨擦和化學浸蝕，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；同時要求爐窯的整體性必須堅固。氣閥應能按照操作要求使開關停在任一位置上，特別是在火焰熄滅時能迅速切斷燃料供給。氣閥要求無松動和泄漏現象，保持其整體性和可靠性。油管、風管及加熱管應無裂紋、無泄漏現象。各種不同用途的管道都要保持無泄漏、無裂紋、暢通，油嘴應暢通，油溫、油（風）壓應保持正常。

　　工業爐爐門巡回冷卻水，必須暢通并在門安裝排氣管。 測溫儀表、儀器應靈敏可靠，PE可靠。要求儀器、儀表反應靈敏、指示正確，并在檢驗周期內使用。氨氣瓶嚴禁靠近熱源、電源或在強日光下曝曬。保持通風良好，且布置在人員活動地點的下風側。 

安全隱患

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

　　一般說來，工業爐操作時的高溫容易發生燙傷、灼傷和燒傷；高溫熔鹽和熔融金屬遇到水后會發生爆炸；煤氣和可控氣氛是易爆氣體，油路、油箱和油庫都是易燃易爆設施，如使

  電爐式工業爐

用不當，則將發生爆炸和中毒事故；電爐的安全保護裝置失靈，接觸后會發生觸電；氰化爐的氰化物有劇毒；硝鹽爐加熱到550℃以上會產生自燃；硝鹽與木炭、炭黑化合后會發生爆炸。 

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

故障分析

　　每個換向閥配有一個氣動三聯件，氣動三聯件應定期進行加油和清渣、排水。加油時先關閉氣動三聯件前手閥，然后卸下油杯加油，油杯的油量以不超過滿刻度為宜。油料為氣動三聯件指定的霧化油，亦可用32#透平液壓油替代。油的霧化速度調整至以3~5天霧化一杯油為宜，同時保證3~5天內加油一次。加油時如有必要，可一起進行清渣、排水。如氣動三聯件不霧化油，應及時對三聯件進行檢修或更換。

　　換向系統發生故障報警時，根據控制柜上顯示的報警指示燈找出故障點，并經現場檢查和確認后進行及時的處理，恢復換向閥的正常工作。如果屬氣管爆裂或脫落，關閉該換向閥的壓縮空氣供氣閥門并立即更換相應的氣管。如果屬限位開關松動不能接觸閥桿上的圓形鐵片，可立即調整限位開關的旋轉角度，保證換向閥閥板在前后極限位時和限位開關觸輪的正常接觸。如果不屬上述1）、2）原因報警，檢查電磁閥是否正常動作，必要時更換電磁閥。如果不屬上述1）、2）、3）故障報警，檢查氣缸是否內漏、限位開關和電磁閥的接線是否正常。 

　　如果換向系統報警后不能及時排除故障并恢復運行，可采取如下處理措施：如換向系統報警后操作工在關閉手閥后仍不能及時排除故障而排煙溫度超標時，關停引風機，并關小空煤氣調節閥，組織相應的人員盡快處理故障。換向閥定期（可一年左右）打開檢修孔，檢查密封圈、閥板、連桿的使用情況，必要時可隨時打開檢查。 

節能現狀

　　目前工業爐節能的一般措施 

　　工業爐的能耗受許多方面因素的影響，但是節能的主要措施一般都離不開優

  不銹鋼線固溶化爐

化設計、改進設備、回收余熱利用、加強檢測控制和生產管理等幾方面[1]。

熱工測試

　　節能必須有科學的計量與對比測試方法。目前公認的測試方法是熱平衡測試。通過對工業爐的熱工測定，全面地了解工業爐的熱工過程，分析、診斷加熱爐的“病情”，找出其“病因”，進行節能技術改造，使加熱爐的熱效率進一步提高，單耗下降，并獲得加熱爐運行經濟技術性能指標的各項參數，分析加熱爐運行情況，及時調整加熱爐工況，使其達到運行的最佳狀態，從而找出節約能源的有效途徑和方向。 

　　但也有人認為熱平衡測試十分繁雜，還要模擬生產穩定工況，然而，生產工況實際是不穩定的，模擬生產穩定工況易失實，熱平衡只是評價能爐等級的人為手段，與實際相差很遠，甚至虛假，因此提出用空爐升溫保溫的時間、能耗作為節能對比[3]。

爐型結構與筑爐材料

　　對爐子進行設計或改進時，應根據生產工藝要求，盡量選用新型節能爐子。選擇合適的爐型結構，提高機械化程度和能源利用率。目前通常采用的節能措施有： 

　?。?）采用圓形爐膛替代箱形爐膛，可強化爐膛對工件均勻傳熱的效果，減少爐壁散熱量，使爐膛形成一個熱交換系統，在加熱元件，爐襯和工件3者之間進行熱交換。通過采用合理的爐膛空間和在不增大爐膛空間容積的前提下，加大爐內壁面積，以增大熱交換面積的方式提高爐膛熱交換從而提高熱效率。

　?。?）在爐膛內安設風扇，加強爐內對流傳熱。特別是小型加熱爐，高速氣流可破壞停滯在工件表面阻礙傳熱和界面反應爐氣邊界底層，起到縮短加熱時間和加快提高工件溫度的作用。 

　?。?）爐體密封，包括爐膛內各引出構件，爐殼，爐門等處的密封。爐體密封不嚴，將會造成到處跑火、漏火，造成能源大量浪費、設備燒壞、環境惡劣等狀況，因此爐體密封直接影響工件品質和能耗，同時密封也是爐內氣氛控制的關鍵。而耐火纖維制品的出現，為解決爐體密封創造了條件，實現了軟密封。

　?。?）采用耐火澆注料整體澆注的加熱爐具有強度高、整體性、氣密性好、壽命長等優點。 

　?。?）采用新型爐用材料，優化爐襯結構。爐襯在保證爐子的結構強度和耐熱度的前提下，應盡量提高保溫能力和減少儲蓄熱。單純依靠增加爐襯厚度來降低爐外壁溫度不僅會增加爐襯儲蓄熱和成本，而且相應地減少了爐底面積的有效利用率。選用耐火纖維、巖棉等作為保溫層，用輕質磚作為爐體的內襯，減少爐體的蓄熱損失，增強爐子的隔熱保溫，減少爐墻的散熱損失。

　?。?）在爐圍內壁涂高溫高輻射涂料，強化爐內的輻射傳熱，有助于熱能的充分利用，其節能效果為3%～5%，是近期較先進的節能方法。

燃燒裝置與燃燒技術

　　燃燒裝置是爐子的心臟部分，它工作的好壞直接影響到能源消耗量的多少。目前，國內成功地應用在工業爐的燃燒器有：調焰燒嘴、平焰燒嘴、高速噴嘴、自身預熱燒嘴、低氧化氮燒嘴等，近來又研制成蓄熱式燒嘴，為適應煤氣和柴油的使用提供了多種先進的燃燒器。正確地使

  特種工業爐-立式中溫氫氣爐

用高效先進燃燒器一般可以節能5%以上。其中應用較廣的有：平焰燒嘴、高速燒嘴和自身預熱燒嘴。平焰燒嘴最適合在加熱爐上使用，高速燒嘴適用于各類熱處理爐和加熱爐，自身預熱燒嘴是一種把燃燒器、換熱器、排煙裝置組合為一體的燃燒裝置，適用于加熱熔化、熱處理等各類工業爐。

　　另外根據燃料種類，選擇性能良好的節能型燃燒裝置和與之相配套的風機、油泵、閥件以及熱工檢測與自動控制系統，保證良好的燃燒條件和控制調節功能也是行之有效的節能措施。 

　　常規的節能燃燒技術有：高溫空氣燃燒技術，富氧燃燒技術，重油摻水乳化技術、高爐富氧噴粉煤技術、普通爐窯燃料入爐前的磁化處理技術等。這些技術在工業爐上的應用，已取得一定的節能效果。其中應用廣泛的有：高溫空氣燃燒技術和富氧燃燒技術。 

　　高溫空氣燃燒技術是90年代發展起來的一項燃燒技術。高溫空氣燃燒技術通過蓄熱式煙氣回收，可使空氣預熱溫度達煙氣溫度的95%，爐溫均勻性≤±5℃，其燃燒熱效率可高達80%。該技術具有高效節能、環保、低污染、燃燒穩定性好、燃燒區域大、燃料適應性廣、便于燃燒控制、設備投資降低、爐子壽命延長、操作方便等諸多優點[6,7]。但高溫空氣燃燒還存在諸如各熱工參數間和設計結構間的定量關系，控制系統和調節系統的最優化，燃氣質量和蓄熱體之間的關系，蓄熱體的壽命和蓄熱式加熱爐的壽命的提高等一些問題，有待進一步去探索。 

　　采用氧氣濃度高于21%的氣體參與燃燒的技術，叫富氧燃燒技術。富氧燃燒的技術主要是研制適合工業爐窯實用的燃燒器。富氧助燃技術具有減少爐子排煙的熱損失、提高火焰溫度、延長爐窯壽命、提高爐子產量、縮小設備尺寸、清清生產、利于CO2和SO2的回收綜合利用和封存等優點。但富氧燃燒含氧量的增加導致溫度的急劇升高，使NOx增加，這是嚴重制約富氧燃燒技術進入更多領域的因素之一。另外在工業爐窯上設計采用富氧空氣助燃時，應該避免爐內溫度場不均勻。

余熱回收與利用

　　煙氣帶走的熱量占燃料爐總供熱量的30%～70%，充分回收煙氣余熱是節約能源的主要途徑[8]。通常煙氣余熱利用途徑有： 

　?。?）裝設預熱器，利用煙氣預熱助燃空氣和燃料。 

　?。?）裝設余熱鍋爐，產生熱水或蒸汽，以供生產或生活用。 

　?。?）利用煙氣作為低溫爐的熱源或用來預熱冷的工件或爐料。 

　　回收煙氣余熱的最有效和應用最廣的是換熱器。我國近年來開發和推廣應用的高效換熱器有片狀換熱器，各種噴流換熱器，各種插入件管式換熱器，旋流管式換熱器，麻花管式換熱器，各種組合式換熱器，煤氣管狀換熱器和蓄熱式換熱器等。蓄熱式換熱器是今后技術發展趨勢，其余熱利用后的廢氣排放溫度在200℃以下，節能效益可達30%以上。

熱工檢測與控制

　　目前我國工業爐的能源消耗大，浪費嚴重，普遍存在空氣過剩系數過大的問題，這主要是由于調節手段的落后，工人的勞動強度較大，難以保證理想的燃燒工況。因此提高熱工檢測與控制水平，具有很大的節能潛力。 

　　采用先進的自動控制技術，特別是采用微機控制系統，已經成為工業爐自動控制的發展方向。通過設置自動控制系統，以各相關系統的及時精確配合和控制來實現節能。諸如加熱爐各主要過程變量的定量控制，爐溫與燃料流量的串級控制，燃料與助燃空氣的比值控制以及煙道廢氣的含氧量控制等。

能源管理

　　工業爐節能除了從設備和技術方面挖掘潛力外，還應從能源管理方面人手。從組織、生產、操作3方面著手，加強能源管理工作。高效組織生產，加強設備維護，發揮設備的能力，使爐子高效運行。提高操作水平，加強計劃調度，并對能源使用過程中造成的跑、冒、滴、漏等能源浪費現象進行檢查和處理，有效杜絕各種有形損失。

發展趨勢

調整燃料結構

　　盡管煤炭在相當階段內仍是我國的主力能源，但其既污染嚴重，又不利實施高溫空氣燃燒技術。所以用油、氣取代煤等固體燃料，是我國工業爐節能發展的戰略性方向。

進一步開發、完善先進的燃燒技術

　　大力完善和推廣高溫空氣燃燒技術仍是今后工業爐節能發展的方向。在保證高溫、高效火焰的基礎上提高爐膛溫度的技術，使爐膛溫度均勻分布的技術，以及N0x控制技術，是推動富氧燃燒的核心技術，也是未來的發展方向。同時C02的減排和封存問題將成為重要的研究熱點，余熱回收及充分利用低熱值燃料是工業爐節能發展的重點。

砌筑將向整體化和輕型化方向發展

　　隨著不定形耐火材料的發展，整體澆注和輕型結構將獲更廣泛的發展。采用新型耐火材料，用耐高溫陶瓷和陶瓷纖維代替耐火磚，使爐子升溫快，熱損失小。

節能和環保并重。在進行節能改造的同時

　　應進行污染治理，努力降低或消除有害廢氣和煙塵的排放。對中國而言節能是最大的環保措施之一。

提高工業爐的“綠色度”

　　通過凋整產業結構，改善能源結構；采用世界上最先進的科學治污方法，從源頭上根治污染：不斷開發適合中國工業爐的新技術、新設備，強化余熱回收和資源的循環利用；強化立法和執法力度；健全環保組織和提高全民環保意識等途徑提高“綠色度”。