燃气式真空热处理炉技术研究开发及应用压缩试验机

燃气式真空热处理炉技术研究开发及应用

燃气式真空热处理炉技术研究开发及应用 2011年12月09日 来源： 摘 要：本文概要论述了燃气式真空炉技术的发展概况，重点阐述了燃气式真空炉的主要炉型、结构及特点，以及蓄热式辐射管燃气真空炉技术的特点、HTAC烧嘴结构、炉内温度分布、热平衡计算和NOX特性等。同时简介了电炉和燃气真空炉的技术经济效益比较，并对我国高温空气燃烧技术天然气燃气热处理技术设备的研究开发和推广应用进行了探讨。 关键词：燃气式真空炉，蓄热式辐射管，高温空气燃烧技术，天然气 1 概述 70年代的石油危机使西方国家的经济受到很大打击。自此，欧洲、美国和日本都十分重视热处理能源的有效利用和提高热效率。由于电是二次能源，一般燃料的发电效率为～36%，电能的热效率一般为80%左右，因而燃料电热热效率为<29%左右。美国在1997年热处理工业研究项目中列出了炉子热源的多样性，燃烧器结构改进和富氧燃烧技术开发等项目。在1999年技术发展计划中，提出了改善热源材料，发展陶瓷辐射管技术，改善热源形态，改进热源对流等技术，以提高一次燃料的热效率和技术水平。欧洲、日本也在这一领域推进合理利用能源，开发推广低燃料消耗高热效率的工业炉技术。燃气真空炉设备和技术的研制、开发与推广，正是欧洲和美国这一技术政策和工业需求的产物[1-5]。和通常电加热的真空炉相比，燃气真空炉具有下述优点[1]：1、较高的生产率，高的热效率；2、较低的运行成本；3、减少维护保养；4、具有电加热真空炉的全部优点。 美国科研人员S.J.Sikica 等人于1992年推出了他们研制开发的燃气真空炉，其中包括675°C燃气真空炉（卧式）和中温955°C燃气真空炉。同时研制生产了立式装载高温（1010°C）真空淬火炉。对于工作温度1200°C和更高温度的燃气真空炉，该集团亦在研制开发中[2]。 美国气体研究所和Abar Ipsen Co. 的科研人员和工程师R.K. Clark等人研制开发了燃气离子渗氮炉[3]。工作温度（315～540）°C， 温度均匀性DTmax￡4°C，有效加热区尺寸（L′W′H）为915mm′610mm′455mm，工作负载545kg。图1为燃气离子渗氮炉简图[3]。 德国Ipsen公司的S.B. Gupta 论述了燃气真空炉研制开发技术，同时介绍了几种燃气真空炉设计结构和近年研制设计的新模式[4]。 燃气真空炉采用天然气作为能源，热效率可达65%，较电能真空炉热效率提高1倍以上。图2为电能和天然气单位能量成本的比较。 图1 燃气真空离子渗氮炉简图 图2 电能和天然气的单位能量成本比较 如前所述，由于燃气真空炉高生产率，高热效率，低生产成本的突出优点，使得这项技术自1986年问世以来，发展很快，表1列出了主要燃气真空炉制造厂家近年的生产数量一览表[4]。 表1 燃气真空炉生产需求计划 年份 1997 1998 1999 2000 2001 2002 总计 数量 10 21 31 45 54 65 226 2 主

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