工業(yè)爐是在工業(yè)生產(chǎn)中，利用燃料燃燒或電能轉(zhuǎn)化的熱量，將物料或工件加熱的熱工設(shè)備。廣義地說，鍋爐也是一種工業(yè)爐，但習(xí)慣上人們不把它包括在工業(yè)爐范圍內(nèi)。

　　在鑄造車間，有熔煉金屬的沖天爐、感應(yīng)爐、電阻爐、電弧爐、真空爐、平爐、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(jìn)行鍛前加熱的各種加熱爐，和鍛后消除應(yīng)力的熱處理爐；在金屬熱處理車間，有改善工件機(jī)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(yù)熱爐和焊后回火爐；在粉末冶金車間有燒結(jié)金屬的加熱爐等。

　　應(yīng)用其他工業(yè)，如冶金工業(yè)的金屬熔煉爐、礦石燒結(jié)爐和煉焦?fàn)t；石油工業(yè)的蒸餾爐和裂化爐；煤氣工業(yè)的發(fā)生爐；硅酸鹽工業(yè)的水泥窯和玻璃熔化、玻璃退火爐；食品工業(yè)的烘烤爐等。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　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(shè)計(jì)者須對爐子的熱能利用知識(shí)較全面理解

　　5.爐子輻射段和對流段的熱負(fù)荷合理分配以及傳熱面的排列布置

　　6.采用新技術(shù)，新材料時(shí)，尚要注意采用的新技術(shù)，新材料的先進(jìn)性與可靠性，經(jīng)濟(jì)性想結(jié)合

7.用增加傳熱面積方法來提高爐子熱效率的時(shí)候，除要防止低溫?zé)煔飧g之外，還需要注意增加面積后對系統(tǒng)阻力的影響工業(yè)爐的熱效率和燃料消耗量。

發(fā)展歷程

　　工業(yè)爐的創(chuàng)造和發(fā)展對人類進(jìn)步起著十分重要的作用。中國在商代出現(xiàn)了較為完善的煉銅爐，爐溫達(dá)到1200℃，爐子內(nèi)徑達(dá)0.8米。在春秋戰(zhàn)國時(shí)期，人們在熔銅爐的基礎(chǔ)上進(jìn)一步掌握了提高爐溫的技術(shù)，從而生產(chǎn)出了鑄鐵

　　1794年，世界上出現(xiàn)了熔煉鑄鐵的直筒形沖天爐。后到1864年，法國人馬丁運(yùn)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(tái)煉鋼平爐。他利用蓄熱室對空氣和煤氣進(jìn)行高溫預(yù)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(yīng)逐漸充足，開始使用各種電阻爐、電弧爐和有芯感應(yīng)爐。

　　二十世紀(jì)50年代，無芯感應(yīng)爐得到迅速發(fā)展。后來又出現(xiàn)了電子束爐，利用電子束來沖擊固態(tài)燃料，能強(qiáng)化表面加熱和熔化高熔點(diǎn)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(gè)凹形槽，槽內(nèi)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(zhì)量也不好，而且只能加熱小型工件，以后發(fā)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(xiàn)了適于加熱鋼錠和大鋼坯的臺(tái)車式爐，為了加熱長形桿件還出現(xiàn)了井式爐。20世紀(jì)20年代后又出現(xiàn)了能夠提高爐子生產(chǎn)率和改善勞動(dòng)條件的各種機(jī)械化、自動(dòng)化爐型。

　　工業(yè)爐的燃料也隨著燃料資源的開發(fā)和燃料轉(zhuǎn)換技術(shù)的進(jìn)步，而由采用塊煤、焦炭、煤粉等固體燃料逐步改用發(fā)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(yīng)的各種燃燒裝置。

　　工業(yè)爐的結(jié)構(gòu)、加熱工藝、溫度控制和爐內(nèi)氣氛等，都會(huì)直接影響加工后的產(chǎn)品質(zhì)量。在鍛造加熱爐內(nèi)，提高金屬的加熱溫度，可以降低變形阻力，但溫度過高會(huì)引起晶粒長大、氧化或過燒，嚴(yán)重影響工件質(zhì)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(diǎn)，然后突然冷卻，就能提高鋼的硬度和強(qiáng)度；如果加熱到臨界溫度以下的某一點(diǎn)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(dá)到保護(hù)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(nèi)，利用燃料的不完全燃燒產(chǎn)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(nèi)可進(jìn)行氣體滲碳、碳氮共滲、光亮淬火、正火、退火等熱處理：以達(dá)到改變金相組織、提高工件機(jī)械性能的目的。在流動(dòng)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(qiáng)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(shí)現(xiàn)強(qiáng)化加熱，也可進(jìn)行滲碳、氮化等各種無氧化加熱。在鹽浴爐內(nèi)，用熔融的鹽液作為加熱介質(zhì)，可防止工件氧化和脫碳。

　　在沖天爐內(nèi)熔煉鑄鐵，往往受到焦炭質(zhì)量、送風(fēng)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(wěn)定，不易獲得優(yōu)質(zhì)鐵水。熱風(fēng)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(chǎn)出高級(jí)鑄鐵。

　　隨著無芯感應(yīng)爐的出現(xiàn)，沖天爐有逐步被取代的趨勢。這種感應(yīng)爐的熔煉工作不受任何鑄鐵等級(jí)的限制，能夠從熔煉一種等級(jí)的鑄鐵，很快轉(zhuǎn)換到熔煉另一種等級(jí)的鑄鐵，有利于提高鐵水的質(zhì)量。一些特種合金鋼，如超低碳不銹鋼以及軋輥和汽輪機(jī)轉(zhuǎn)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(nèi)通過真空除氣和氬氣攪動(dòng)去雜，進(jìn)一步精煉出高純度、大容量的優(yōu)質(zhì)鋼水。

　　火焰爐的燃料來源廣，價(jià)格低，便于因地制宜采取不同的結(jié)構(gòu)，有利于降低生產(chǎn)費(fèi)用，但火焰爐難于實(shí)現(xiàn)精確控制，對環(huán)境污染嚴(yán)重，熱效率較低。電爐的特點(diǎn)是爐溫均勻和便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，加熱質(zhì)量好。按能量轉(zhuǎn)換方式，電爐又可分為電阻爐、感應(yīng)爐和電弧爐?！∫詥挝粫r(shí)間單位爐底面積計(jì)算的爐子加熱能力稱為爐子生產(chǎn)率。爐子升溫速度越快、爐子裝載量越大，則爐子生產(chǎn)率越高。在一般情況下，爐子生產(chǎn)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(yīng)該滿負(fù)荷生產(chǎn)，盡量提高爐子生產(chǎn)率，同時(shí)對燃燒裝置實(shí)行燃料與助燃空氣的自動(dòng)比例調(diào)節(jié)，以防止空氣量過?；虿蛔恪４送?，還要減少爐墻蓄熱和散熱損失、水冷構(gòu)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(shí)吸收的熱量與供入爐內(nèi)的熱量之比，稱為爐子熱效率。連續(xù)式爐比間斷式爐的熱效率高，因?yàn)檫B續(xù)式爐的生產(chǎn)率高，而且是不間斷工作的，爐子熱制度處于穩(wěn)定狀態(tài)，沒有周期性的爐墻蓄熱損失，還由于爐膛內(nèi)部有一個(gè)預(yù)熱爐料的區(qū)段，煙氣部分余熱為由于爐膛內(nèi)部有一個(gè)預(yù)熱爐料的區(qū)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?fàn)t溫恒定和實(shí)現(xiàn)規(guī)定的升溫速度，除必須根據(jù)工藝要求、預(yù)熱器和爐用機(jī)械型式、燃料和燃燒裝置類別、工業(yè)爐排煙方式等確定優(yōu)良的爐型結(jié)構(gòu)外，還需要對燃料和助燃空氣的流量和壓力，或?qū)﹄姽β实瓤煽刈兞客ㄟ^各種控制單元進(jìn)行相互調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)爐溫、爐氣氛或爐壓的自動(dòng)控制。

　　燃?xì)鉃橐夯瘹猓烊粴?，焦?fàn)t煤氣，城市煤氣，轉(zhuǎn)爐煤氣，混合煤氣，發(fā)生爐煤氣，高爐煤氣等。

設(shè)備分類

　　工業(yè)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(nèi)的燃燒熱量對工件進(jìn)行加熱；第二類是電爐，在爐內(nèi)將電能轉(zhuǎn)化為熱量進(jìn)行加熱。

　　工業(yè)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(diǎn)是爐子間斷生產(chǎn)，在每一加熱周期內(nèi)爐溫是變化的，如室式爐、臺(tái)車式爐、井式爐等；第二類是連續(xù)式爐，其特點(diǎn)是爐子連續(xù)生產(chǎn)，爐膛內(nèi)劃分溫度區(qū)段。在加熱過程中每一區(qū)段的溫度是不變的，工件由低溫的預(yù)熱區(qū)逐步進(jìn)入高溫的加熱區(qū)，如連續(xù)式加熱爐和熱處理爐、環(huán)形爐、步進(jìn)式爐、振底式爐等。

燃?xì)夤I(yè)爐

　　工業(yè)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(nèi)的燃燒熱量對工件進(jìn)行加熱；第二類是電爐，在爐內(nèi)將電能轉(zhuǎn)化為熱量進(jìn)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(shí)，爐底的結(jié)構(gòu)有多種型式，并可按爐底結(jié)構(gòu)稱為車底爐、推料式爐、步進(jìn)爐、輥底爐、鏈?zhǔn)綘t、環(huán)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(jié)構(gòu)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(jìn)入爐膛。如以塊煤為燃料，則需單獨(dú)設(shè)置固體燃料的燃燒室，火焰翻過火口進(jìn)入爐膛。如以粉煤、煤氣或燃料油為燃料，則需用燃燒器。

回轉(zhuǎn)爐

　　回轉(zhuǎn)爐或稱回轉(zhuǎn)窯，在冶金工業(yè)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(fā)、離析和干燥作業(yè)?；剞D(zhuǎn)爐的爐體呈圓筒形，用厚鋼板制成，筒內(nèi)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(shí)爐體勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。由于爐體的傾斜和轉(zhuǎn)動(dòng)，爐料由高處逐漸移向低處。爐料在運(yùn)動(dòng)過程中逐漸升溫，并依次發(fā)生物理、化學(xué)變化?；剞D(zhuǎn)爐的溫度一般控制在爐料熔點(diǎn)以下。

電爐

　　電爐利用電熱效應(yīng)供熱的冶金爐—神光電爐。電爐設(shè)備通常是成套的,包括電爐爐體，電力設(shè)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(bǔ)償電容等），真空設(shè)備，檢測控制儀表（電工儀表、熱工儀表等），自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，爐用機(jī)械設(shè)備（進(jìn)出料機(jī)械、爐體傾轉(zhuǎn)裝置等）。大型電爐的電力設(shè)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(yōu)點(diǎn)有：爐內(nèi)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(chǎn)過程較易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化；勞動(dòng)衛(wèi)生條件好；熱效率高；產(chǎn)品質(zhì)量好等。

　　工業(yè)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(diǎn)是爐子間斷生產(chǎn)，在每一加熱周期內(nèi)爐溫是變化的，如室式爐、臺(tái)車式爐、井式爐等；第二類是連續(xù)式爐，其特點(diǎn)是爐子連續(xù)生產(chǎn)，爐膛內(nèi)劃分溫度區(qū)段。在加熱過程中每一區(qū)段的溫度是不變的，工件由低溫的預(yù)熱區(qū)逐步進(jìn)入高溫的加熱區(qū)，如連續(xù)式加熱爐和熱處理爐、環(huán)形爐、步進(jìn)式爐、振底式爐等。

電爐式工業(yè)爐

　　工業(yè)爐以單位時(shí)間單位爐底面積計(jì)算的爐子加熱能力稱為爐子生產(chǎn)率。爐子升溫速度越快、爐子裝載量越大，則爐子生產(chǎn)率越高。在一般情況下，爐子生產(chǎn)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(yīng)該滿負(fù)荷生產(chǎn)，盡量提高爐子生產(chǎn)率，同時(shí)對燃燒裝置實(shí)行燃料與助燃空氣的自動(dòng)比例調(diào)節(jié)，以防止空氣量過剩或不足。此外，還要減少爐墻蓄熱和散熱損失、水冷構(gòu)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(shí)吸收的熱量與供入爐內(nèi)的熱量之比，稱為爐子熱效率。連續(xù)式爐比間斷式爐的熱效率高，因?yàn)檫B續(xù)式爐的生產(chǎn)率高，而且是不間斷工作的，爐子熱制度處于穩(wěn)定狀態(tài)，沒有周期性的爐墻蓄熱損失，還由于爐膛內(nèi)部有一個(gè)預(yù)熱爐料的區(qū)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(qiáng)化對工件的傳熱盡可能地連續(xù)生產(chǎn)和滿負(fù)荷工作；設(shè)置預(yù)熱器，對空氣及煤氣進(jìn)行預(yù)熱，以回收煙氣余熱；采用比熱容和熱導(dǎo)率低的耐火材料，以減少爐墻蓄熱和散熱損失。

　　為了使?fàn)t溫恒定和實(shí)現(xiàn)規(guī)定的升溫速度，除必須根據(jù)工藝要求、預(yù)熱器和爐用機(jī)械型式、燃料和燃燒裝置類別、工業(yè)爐排煙方式等確定優(yōu)良的爐型結(jié)構(gòu)外，還需要對燃料和助燃空氣的流量和壓力，或?qū)﹄姽β实瓤煽刈兞客ㄟ^各種控制單元進(jìn)行相互調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)爐溫、爐氣氛或爐壓的自動(dòng)控制。