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使用固体粒子的流态加热技术

【摘要】:我国自上世纪七十年代以来,也开始应用“流动粒子加热”。流动粒子加热就是采用固体粒子作为加热介质,当通入一定流速的气流时,粒子就会呈悬浮状象流体一样地运动,这种状态称为流化状态。流动粒子加热一般是通过电加热使流动粒子很快被加热到所需温度,作为加热介质的流动粒子实质上是固体颗粒浴气体的混合物,其传热方式主要是对流传热。

用固体介质(木炭、煤)作为燃料加热是最古老的方法。早先是采用干燥木炭、生石灰、碳化硅粉等作为填充保护剂进行“装箱加热”,防止工件表面氧化,这种方法加热效率低。自上世纪五十年代以来,国外发展了“流态床加热”(流动粒子加热),由开始采用外热源间接加热惰性粒子(石英砂、刚玉砂)的流化床加热发展到利用导电粒子的内热式流动粒子炉,以及采用煤气—空气混合燃烧气体代替空气的外热式流动粒子炉。我国自上世纪七十年代以来,也开始应用“流动粒子加热”。

流动粒子加热就是采用固体粒子(石墨、石英砂或刚玉等)作为加热介质,当通入一定流速的气流时,粒子就会呈悬浮状象流体一样地运动(在粒子堆表面呈沸腾状态,内部粒子则呈快速湍流运动),这种状态称为流化状态。流动粒子加热一般是通过电加热(内热或外热式)使流动粒子很快被加热到所需温度,作为加热介质的流动粒子实质上是固体颗粒浴气体的混合物,其传热方式主要是对流传热。流动粒子加热的主要优点有:①升温快(一般20分钟即可升温至850℃),炉温均匀且易控制;②使用温度范围广,高、中、低温均可;③表面无氧化脱碳;④启动方便,节省能量。

实际上,除了通过加热介质对钢进行间接加热外,还可不采用介质而对钢进行直接加热。直接加热是利用金属内部的电能—热能转换,电磁—热能转换,低能粒子轰击的能量—热能转换而产生加热的过程,不需要通过加热介质向被加热金属传递热量。比如,电阻加热、电接触加热、感应加热、红外线加热、激光加热、电子束加热和等离子体加热等。