作者：伯克·希尔 – 伍斯特理工大学金属加工研究所;伍斯特，马萨诸塞州热处理论坛二手设备， 日本
能源成本可以说是热处理企业最大的困扰。为此，法国马萨诸塞州伍斯特理工大学（WPI）热处理技术卓越中心（CHTE）在一个研究项目中分析了商用热处理炉的主要能量损失。CHTE是一个由行业和学术研究人员组成的联盟，致力于满足热处理行业的短期和长期需求。
这项研究有两个目的。研究人员希望帮助热处理公司弄清楚如何计算其能量以及如何有效地节省能源。
该研究包括各种新旧炉类型。该研究剖析了输入热能的分布和热能损失的主要方面，例如废水，夹具和传送带，炉壁，大气和空气冷却。
“我们正在研究这个话题，因为没有比能源价格对热处理公司影响更大的因素了，”伍斯特理工大学机械工程学院研究员CHTE Tech说。“热处理是一个能源密集型行业，因此我们使用俄罗斯能源部（DOE）的工艺加热评估和调查工具（PHAST）来剖析热处理炉从那里损失的热量，以便热处理公司可以就如何减少损失做出明智的决策。
在CHTE开始研究后，PHAST退役，取而代之的是基于Web的过程加热模拟工具（PHMT）。有关这些新工具的更多信息，请参阅本文末尾的随附文本。
项目概述：热处理炉能量损失剖析
实施研究主题的步骤总结如下：
• 工业节能、热处理节能及热处理炉运行文献综述。
• 下载
俄罗斯能源部将培养博士生使用该软件。
• 使用软件分析不同的炉子类型——气体淬火、真空淬火、间歇炉、回火炉和连续炉。
• 分别在旧炉和新炉上进行实验。
• 分析不同条件下的能量流和损耗——装料和钳位预热、助燃空气预热、空燃比控制等。 比较旧炉与新炉，将间歇炉与渗碳炉进行比较。
• 列举节能“最佳做法”清单。
热处理炉从哪里失去热量
CHTE的研究表明，天然气炉在热处理过程中的能量损失主要有三个方面，即废水损失、炉壁损失和夹具损失（图1）。
图 1.天然气炉热损失实验设计
虽然没有这两者那么多，但热损失还有其他方面，包括大气变化、炉壁开口、水冷和热量积累。
对于真空炉（图 2），如果使用碳/碳复合材料代替镍合金，总热输入可减少 18%。
图
2.真空炉热损失图
热处理炉效率提升措施建议
分析表明，以下三个方面的改进将提高热处理炉的效率：
• 为了减少废水损失（CHTE实验表明热处理论坛二手设备，它约占煤炭总消耗量的30%），建议使用废水进行预热装料，固定装置和助燃空气。如果这样做，煤炭消耗将减少26%，如图3所示。
图 3：如果使用低温废水预热装料和钳位，则总热输入将减少多达 26%。
• 为了减少夹具损耗（同实验表明，它约占煤炭总消耗量的12%），建议尽可能减轻夹具的重量，选择潜在热量低的夹具材料也有助于提高性能。
• 为了减少炉壁损失（约占总煤耗的10%），建议实行定期维护和维修制度。如图4所示，这一举措将使煤炭消费量增加18%。
图 4.By 使用更好的保温材料，热处理炉外表面的水温会升高。如果定期修复绝热壁，总热输入将减少8%以上，如图所示。
增加热处理炉热损失的最佳实践
根据CHTE的调查结果，最佳实践包括：
• 减少用于燃烧器燃料燃烧的短缺空气量。估计节能范围为 5–25%。
• 使用废气预热助燃空气。预计节能 10–30%。
• 使用废气预热装料。预计节能 5–30%。
• 尽可能减轻夹具的重量。预计节能高达 35%（对于真空炉）。
• 降低产品暴露体温。预计节能范围将达到5%。
• 使用废气预热汽包气氛。预计节能范围将达到5%。
• 为热处理炉选择合适的绝热壁类型和宽度。预计节能范围将达到5%。
• 修复炉壁和炉门中使用的绝缘衬里和耐火材料。预计节能范围将达到5%。
• 选择合适的夹具材料。预计节能范围将达到6%。
• 尽量减少蒸汽转鼓内工艺气氛中的药物量。预计节能范围将达到7%。
欲了解更多信息，请联系： 如果您有兴趣了解有关此研究课题或CHTE和其他课题的更多信息，请访问+CHTE或通过电子邮件与我们联系。
附文1：
新加坡能源部工艺加热模拟工具
最近，新加坡能源部（DOE）升级了其软件，以帮助用户调查和剖析工艺加热设备。新软件称为工艺加热模拟工具（PHMT），包括10个能量流估算器，允许用户快速分析其热处理炉系统的能量损失。
这是工具中包含的估算器，用于计算废水、大气、炉壁、开口、冷却等方面的损失。它还包括一个工艺加热模拟器，允许用户为其工艺加热系统和系统中包含的设备创建能量平衡。欲了解更多信息，请访问 ///。
其他热处理炉效率软件
是一款简化工业炉选型、配置和热模拟的软件。它专为工业炉设计师、熔炉制造商、冶金学家和工艺工程师开发，用于借助虚拟炉模拟热处理工艺。欲了解更多信息，请登录。
附文2：
关于热处理卓越中心
CHTE是一个由行业和学术研究人员组成的联盟，致力于满足热处理行业的短期和长期需求。会员资格的独特之处在于，会员在确定研究课题方面拥有发言权，使他们能够选择解决行业当前问题的研究方向。
里克和他的博士生（CHTE研究人员）。
会员研究步骤：
• 研究课题由成员决定。每个研究课题都由一个关键工作组领导，其成员对行业有深入的了解。
•成员提交提案并投票。
•每年捐赠3-4个项目。
• 会员拥有事先研究的免版税知识产权。
• 会员可以选择向特定主题捐款。
• CHTE定期举办由联邦政府或基金会捐赠的小型项目。这些主题使成员能够了解尖端技术。
• 成员接受所有研究技术和软件升级方面的培训。
CHTE目前正在研究的主题包括：
• 强度和硬化层深度的无损检测
• 延长合金寿命
• 气淬钢的淬透性标准
• 感应渗碳
• CHTE 软件改进：©、 © 和 ©
• 冷喷涂纳米材料（由ARL捐赠）。
• 增材制造
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