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钢锭或钢坯加热至轧制温度时本身所需的能量,可由下式计算出来:
Qt=(t—t0)KJ/Kg
式中 Qt——加热金属所需热量,KJ/Kg;
Ct——由t0℃加热至t℃时金属的平均比热,KJ/Kg•℃;
t0——装炉前金属的温度,℃;
t——金属加热终了的温度,℃。
炉子的热效率
炉子的热效率指加热金属的有效热量占供给炉子热量(燃料燃烧的化学热)的百分率,用符号η表示。即
×100%
炉子的热效率越大,说明热能的利用越好。一般连续式加热炉的热效率为30%~50%。热效率也是评价炉子热工作的指标之一。
单位燃料消耗量是炉子工作的最主要的技术经济指标之一。一般用单位热耗指标来表示,即加热每公斤坯料实际需要的热量。用公式表示如下:
KJ/Kg
显然,求出单位热耗便可换算出单位燃料消耗量。
单位燃料消耗量取决于燃料的品种和质量、炉子的结构、生产率、工人操作的熟练程度等等。使用不同品种的燃料,固体、液体、气体燃料的单位燃料消耗量是不同的,当燃料的发热量很低时由于炉温不能提高而降低了加热速度,会使得单位燃料消耗量增加。
不同结构的炉子,单位燃料消耗量水平也不尽相同。同样结构的炉子,由于操作不当,单位燃料消耗量水平也会有很大差别。如炉子的空气消耗系数太大或过小时,都会促使炉温降低,这时虽然燃料消耗量并没有增加,由于产量降低了,单位燃料消耗量就会增高;另外,加热温度过高或加热速度过快,也会使单位燃料消耗量增高。
为便于比较发热量不同的燃料消耗量,将燃耗或热耗折算成标准燃料。
kg标准燃料/kg钢
在生产中,统计燃耗的方法有两种,一种是按炉子正常生产每小时平均,即小时燃料消耗量除以平均小时产量;另一种是按月或季度平均,即以这一时期内燃料的总消耗量,除以合格产品的产量。前者可直接说明炉子热工作的好坏;后者除和炉子热工作好坏有关外,还和作业率、停炉次数、产品合格率、燃料漏损等各项因素有关。对炉子进行热工分析时,应采用前一种统计得出的燃耗指标。
图5-1 绘出了加热炉的热负荷(曲线1)或燃料消耗量B、热效率(曲线2)、单位热耗(曲线3)与炉子单位生产率P之间的关系。可以看出热负荷随生产率的变化是一条单调上升的曲线;热效率随P的提高起初上升,升到某一数值后又下降;单位热耗与热效率相反,先随P的提高而下降,讲到某一最低点后又随P的提高而上升。按照这个规律从节能观点出发,在炉子单位热耗最低处,即热效率最大值处所对应的热负荷上工作时,炉子燃料最节省,这个热负荷称为合理热负荷。由此可知,炉子合理热负荷应是热耗最低点处对应的生产率所要求的热负荷。
对于烧重油及高热值煤气的炉子,热工特性多类似图中的左侧部分,既提高生产率会导致热效率提高,单位热耗降低。对于烧低发热量煤气的炉子,在炉子生产率很低时,热效率就达到了最大值,变化的规律类似曲线右侧部分,这时生产率再提高,热效率将下降,而单位热耗将增加。