중국 장쑤성 징장시 동싱진 공업 단지 공신로 308호
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현대 산업 빛나는 튜브 열처리로에서 작동하는 시스템은 다음과 같은 열 효율성을 달성합니다. 40~75% 튜브 구성, 버너 기술, 용광로 설계 및 열 회수 시스템 통합 여부에 따라 다릅니다. 회복식 또는 재생식 버너 시스템의 경우 이 범위의 상한선은 다음과 같습니다. 75~85% — 대기 제어 응용 분야에서 간접 가스 연소 가열에 사용할 수 있는 가장 열 효율적인 구성 중 복열 복사 튜브 퍼니스를 만듭니다. (출처: 산업용 난방 장비 협회, 연소 효율 지침, 북미 연소 핸드북, 3판, 1986.)
복사관의 효율은 고정된 숫자가 아닙니다. 이는 연소 효율, 관 벽 방사율, 연도 가스 열 회수, 용광로 구조 및 작동 온도의 상호 작용에 의해 결정되는 동적 성능 특성입니다. 복사관 가열 시스템을 최대 생산 잠재력으로 지정, 운영 및 유지하려면 이러한 각 변수와 상호 작용 방식을 이해하는 것이 필수적입니다. 아래 섹션에서는 각 요점을 뒷받침하는 특정 데이터 및 작동 예를 통해 복사관 효율의 모든 중요한 차원을 자세히 조사합니다.
복사 튜브는 연소 생성물에 노출되지 않고 작업물을 가열하기 위해 대기 제어로에서 사용되는 간접 가스 가열 요소(일반적으로 버너 불꽃이 통과하는 밀봉된 합금강 또는 세라믹 튜브)입니다. 튜브는 내부 화염으로부터 연소열을 흡수하여 이를 퍼니스 챔버 및 부하 외부로 방출하여 열처리 공정에 필요한 제어된 분위기(질소, 수소, 흡열 가스 또는 기타 보호 분위기)를 유지합니다.
효율성 문제는 서로 연결된 두 가지 이유로 인해 복사관 선택 및 작동의 핵심입니다. 첫째, 연료비: 천연가스 연소는 대부분의 열처리 시설에서 가장 큰 운영 비용입니다. , 열 효율은 부하에 전달되는 열 단위당 가스 소비량을 직접적으로 결정합니다. 70% 효율이 아닌 50% 열 효율로 10개의 복사 관상로를 운영하는 시설은 동일한 생산 출력에 대해 40% 더 많은 가스를 소비합니다. 이는 1년 운영에 걸쳐 산업 규모에서 극적으로 증가하는 비용 차이입니다. 둘째, 튜브 수명: 작동 효율성은 튜브 내 온도 분포와 최고 온도에 영향을 미치며, 이는 튜브 재료 열화율과 교체 빈도를 직접적으로 결정합니다.
(출처: 미국 에너지부, 에너지 팁 - 공정 가열: 연소 시스템 개선, IHEA 연소 기술 매뉴얼.)
복사관 열효율은 입력 연료의 연소로 인해 방출되는 총 열에 대한 노 대기와 부하로 전달되는 열의 비율로 정의됩니다. 이는 다음과 같이 표현됩니다.
열효율(%) = (입열량 - 연소가스 열손실 - 기타 손실) / 입열량 x 100
모든 가스 연소 복사관 시스템에서 가장 큰 손실 메커니즘은 관을 떠나는 배기(연도) 가스에 전달되는 열입니다. 열 회수가 없는 단순한 직선 복사관에서는 관 출구의 연도가스 온도가 일반적으로 800~1,100℃ 900~1,150°C의 용광로 작동 온도에서 - 사용되지 않은 채 굴뚝으로 배출되는 원래 연소열의 상당 부분을 나타냅니다. 이는 복사 튜브 시스템 설계자가 회복, 재생 및 튜브 형상 최적화를 통해 해결해야 하는 주요 효율성 문제입니다.
직선형, U자형 튜브, P자형 튜브, W자형 튜브 또는 단일 말단 회복식(SER) 등 복사 튜브의 기하학적 구성은 열 회수가 적용되기 전에 기준 열 효율을 결정하는 주요 구조 변수입니다. 각 구성은 화염과 연소 생성물을 튜브 길이에 따라 다르게 분배하여 열 전달 균일성과 연도 가스 출구 온도에 영향을 미칩니다.
| 튜브 구성 | 일반적인 효율 범위 | 회복과 함께 | 기본 애플리케이션 |
| 직선형(I-튜브) | 35~45% | 55~65% | 단순한 용광로 형상; 로우 프로파일 구성 |
| U-튜브(이중 통과) | 45~55% | 60~70% | 연속 벨트로; 롤러 난로 용광로 |
| P-튜브(삼중 통과) | 50~58% | 63~72% | 확장된 열 전달 길이가 필요한 고온 공정 |
| W-튜브(쿼드 패스) | 52~62% | 65~75% | 배치로; 넓은 난로를 갖춘 푸셔 용광로 |
| 단일 종단 회복(SER) | 55~65% | 70~85%(통합회복) | 고효율 설치; 최대 효율이 지정된 새로운 용광로 건설 |
직선형 튜브에 비해 U, P 및 W-튜브 구성의 효율성 이점은 배기 전 튜브 내 뜨거운 연소 가스의 체류 시간 증가에서 비롯됩니다. 직선형 튜브에서는 뜨거운 연소 생성물이 빠져나가기 전에 튜브 길이를 한 번 이동합니다. U자형 튜브에서는 동일한 가스가 평행 복귀 다리를 통해 다시 방향이 바뀌므로 튜브 벽으로 열을 전달하는 데 사용할 수 있는 시간이 효과적으로 두 배로 늘어납니다. 각각의 추가 패스는 동일한 연소 가스가 연통에 도달하기 전에 더 많은 열을 추출합니다.
열역학적 결과는 튜브 길이 단위당 연도 가스 배출 온도가 측정 가능하게 낮아진다는 것입니다. 직선형 튜브와 동일한 버너 입력 및 노 온도를 갖는 W-튜브 구성은 일반적으로 연도 가스 출구 온도를 달성합니다. 150~250℃ 이하 직선 구성보다 - 해당 온도 차이를 스택으로 배출되지 않고 용광로로 전달되는 회수된 열로 직접 변환합니다. (출처: Flanagan, P.J., "빛나는 튜브s - A Review," Journal of the Iron and Steel Institute, 1970; Steel Technology International Annual Review.)
SER(Single-Ended Recuperative) 방사 튜브는 기존 방사 튜브 기술에서 달성할 수 있는 최고의 효율성 표준을 나타냅니다. SER 구성에서 버너와 연도 배출구는 모두 튜브의 동일한 끝에 위치합니다. 버너는 중앙 내부 튜브를 연소하고, 연소 생성물은 막힌 끝에서 역전되어 내부 튜브를 둘러싸는 환형 외부 공간을 통해 되돌아오며, 그 동안 버너 끝에서 나가기 전에 내부 튜브의 벽을 통해 유입되는 연소 공기를 예열합니다. 이러한 일체형 회복은 연소가스 열의 상당 부분을 회수하여 연소 공기로 되돌려주어 주어진 화염 온도를 유지하는 데 필요한 연료를 줄입니다.
고성능 금속 복열 장치가 장착된 SER 튜브는 연소 공기를 예열하여 400~650℃ 버너에서 연료와 혼합되기 전 — 다음과 같이 순 열효율을 향상시키는 연소 공기 예열 15~25퍼센트 포인트 주변 온도 연소 공기로 작동하는 동일한 튜브 구조와 비교됩니다. (출처: WS Warmeprozesstechnik GmbH, "복사 튜브용 자가 회복 버너 시스템," 금속 열처리, 2003; 가스 프로세서 협회 엔지니어링 데이터 북.)
전체 복사 튜브 시스템의 열 효율은 연소 효율, 즉 연료 가스의 화학 에너지가 튜브 내의 버너 불꽃에 의해 열로 방출되는 완전성에서 시작됩니다. 튜브 상류의 연소 효율이 낮으면 튜브 형상이 얼마나 잘 최적화되었는지에 관계없이 튜브 벽으로 전달되는 열이 감소합니다.
가스 버너의 연소 효율은 연소 시점의 공연비에 따라 결정적으로 달라집니다. 화학양론적 연소(모든 연료 탄소와 수소가 정확히 이용 가능한 산소로 산화되는 이론적으로 완벽한 비율)는 연료 단위당 최대 열을 방출합니다. 실제로 버너는 약간의 과잉 공기(일반적으로 5~15% 과잉 공기 복사관 적용 예혼합 버너의 경우) 완전 연소를 보장하고 일산화탄소 형성을 방지합니다.
초과 공기에 대한 효율성 저하는 간단합니다. 연소에 필요하지 않은 초과 공기의 모든 입방미터는 여전히 화염에 의해 가열되고 뜨거운 배기 가스로 튜브에서 빠져나와 연소 화학에 전혀 기여하지 않는 열을 운반해야 합니다. 10% 과잉 공기에서 연소 효율 패널티는 보통 수준입니다. 1~2퍼센트 포인트 1,000°C 미만의 용광로 온도에서. 30% 과잉 공기(잘못 설정되거나 성능이 저하된 버너 제어 시스템의 일반적인 결과)에서 벌금은 다음과 같이 높아집니다. 4~8% 포인트 , 중요하고 완전히 피할 수 있는 효율성 손실입니다. (출처: 미국 에너지부, 연소 효율 계산, 에너지 효율 및 재생 에너지 자료표.)
복사관 시스템의 연소 효율을 유지하기 위한 실용적인 도구는 보정된 산화지르코늄 산소 분석기를 사용하여 관 출구에서 연도가스 산소 함량을 지속적으로 모니터링하는 것입니다. 잘 조정된 복사관 버너에서 나오는 연도 가스의 목표 산소 함량은 다음과 같습니다. 1.5~3.5% O2(부피 기준) - 심각한 산소 낭비 없이 약간 희박(과잉 공기) 연소를 나타냅니다. 목표 연도 가스 산소를 유지하기 위해 연료 대 공기 비율이 지속적으로 조정되는 자동 산소 트림 제어 기능이 있는 시스템은 수동으로 설정한 시스템보다 지속적으로 더 높은 연소 효율을 달성하고 정밀한 공기 연료 제어의 추가 효율성 값을 회복합니다.
방사형 튜브에 사용되는 버너 설계는 연소 효율과 튜브 길이에 따른 열 분포에 큰 영향을 미칩니다. 화염을 튜브 아래로 축 방향으로 유도하는 고속 버너는 높은 난류와 빠른 혼합을 달성하여 짧은 화염 길이 내에서 완전 연소를 촉진합니다. 단계적 연소(연료가 풍부한 1차 구역에 이어 2차 공기 주입)를 사용하는 저NOx 버너는 화염을 연장하고 튜브를 따라 열을 보다 균일하게 분산시켜 튜브 재료 품질 저하를 가속화하는 최고 핫스팟 온도를 줄여 열 균일성과 튜브 서비스 수명을 모두 향상시킵니다. 그러나 때로는 1~2% 포인트 범위의 작은 연소 효율 비용이 듭니다. (출처: Baukal, C.E., "산업용 버너 핸드북", CRC Press, 2003.)
복사관 배기가스로부터의 열 회수는 전체 시스템 효율성을 향상시키기 위한 가장 영향력 있는 단일 개입입니다. 복사관 시스템에는 두 가지 주요 열 회수 기술이 적용됩니다. 즉, 회수 시스템(금속 열 교환기를 통해 연도 가스의 열을 들어오는 연소 공기로 지속적으로 전달)과 재생 시스템(교대로 뜨거운 자갈층 또는 세라믹 매트릭스 저장소를 사용하여 정해진 주기에 따라 배기열을 흡수하고 방출함)입니다.
회복식 복사 튜브 버너에는 일반적으로 고온 합금강 또는 탄화규소로 구성된 금속 열 교환기가 통합되어 있으며, 이를 통해 뜨거운 배기 가스가 스택으로 이동하고 들어오는 연소 공기가 반대(역류) 방향으로 통과합니다. 이러한 역류 열 교환은 연소 공기가 버너에 들어가기 전에 예열하여 공정에 필요한 화염 온도에 도달하는 데 필요한 연료 에너지를 줄입니다.
회수로 인한 효율성 이득은 달성된 연소 공기 예열 온도와 직접적으로 관련됩니다.
(출처: Thekdi, A. 및 Nimbalkar, S.U., "산업 폐열 회수 - 잠재적 응용 분야", 미국 에너지부 에너지 효율성 및 재생 가능 에너지 사무국, 2014.)
금속 복열기 예열 온도의 실제 상한은 복열기 재료의 고온 기계적 특성에 의해 제한됩니다. 표준 오스테나이트 스테인리스강 복열기는 약 700°C의 연도 가스 입구 온도로 제한됩니다. 탄화규소 세라믹 복열기는 고온 용광로 응용 분야의 입구 온도를 최대 1,300°C까지 처리할 수 있습니다.
재생식 복사 튜브 버너는 교대로 점화되는 한 쌍의 버너를 사용합니다. 한 버너가 복사 튜브를 통해 연소하는 동안 반대쪽 끝의 연도 가스는 배기열을 흡수하는 세라믹 자갈층 또는 벌집형 매트릭스를 통해 흡입됩니다. 소성 사이클이 역전되면 새로 소성되는 버너를 위한 새로운 연소 공기가 뜨거운 세라믹 베드를 통과하여 저장된 배기열을 흡수하고 매우 높은 온도의 연소 구역으로 들어갑니다.
재생 시스템은 일반적으로 회복 시스템보다 더 높은 연소 공기 예열 온도를 달성합니다. 800~1,000℃ 예열 1,000~1,200°C의 용광로 온도에서 연료 절감 효과 제공 40~55% 동등한 공정 조건에서의 냉기 연소와 비교. 이로 인해 재생식 복사 튜브 시스템은 고온 연속 열처리 작업에 사용할 수 있는 최고 효율 구성입니다. 그 대신 재생 버너 시스템에 고유한 전환 밸브 어셈블리 및 세라믹 베드 매체에 대한 자본 비용 증가, 제어 시스템 복잡화, 유지 관리 요구 사항 증가 등이 있습니다. (출처: Patel, N. 외, "열처리로를 위한 재생 버너 기술", Thermal Process Magazine, 2015.)
복사 튜브를 구성하는 재료는 두 가지 메커니즘, 즉 튜브 표면의 방사율(퍼니스 부하에 얼마나 효과적으로 열을 방출하는지 결정)과 튜브의 열 전도성 및 최대 작동 온도(재료 품질 저하로 인해 작동 강도가 제한되기 전에 튜브 벽을 통해 얼마나 많은 열이 전달될 수 있는지 결정)를 통해 효율성에 영향을 미칩니다.
복사 튜브는 주로 열복사(뜨거운 튜브 표면에서 더 차가운 노 벽과 작업물로 전자기 에너지 방출)를 통해 주변으로 열을 전달합니다. 이 복사 전달의 효율성은 튜브 표면 방사율(엡실론)에 의해 결정됩니다. 이 값은 0과 1 사이의 무차원 값입니다. 여기서 1은 완벽한 흑체 복사기를 나타냅니다.
튜브 표면에서 복사되는 열 유속은 Stefan-Boltzmann 법칙으로 설명됩니다.
Q = 엡실론 x 시그마 x A x (T_튜브의 4제곱 - T_furnace의 4제곱)
여기서 시그마는 스테판-볼츠만 상수(5.67 x 10의 -8 W/m2K4 승)이고, A는 튜브 표면적, T_tube는 절대 튜브 표면 온도, T_furnace는 절대 퍼니스 온도입니다. 4차 전력 온도 의존성은 튜브 표면 온도가 조금만 증가해도 방사 열 유속이 크게 증가하고 전체 방사 항을 곱하는 방사율이 방사 전력 출력에 직접적이고 선형적인 영향을 미친다는 것을 의미합니다. (출처: Incropera, F.P. et al., "Fundamentals of Heat and Mass Transfer," 7판, Wiley, 2011.)
| 튜브 재질 | 작동 온도에서의 방사율(엡실론) | 최대 작동 온도 | 주요 속성 |
| HK40(25Cr-20Ni) | 0.80~0.88 | 섭씨 1,050도 | 좋은 산화 저항; 널리 사용됨; 적당한 비용 |
| HP(25Cr-35Ni-Nb) | 0.82~0.90 | 섭씨 1,100도 | 높은 크리프 저항; 고온 연속 서비스에 탁월 |
| 35Cr-45Ni 합금 | 0.83~0.91 | 섭씨 1,150도 | 우수한 산화 및 침탄 저항성; 연장된 서비스 수명 |
| 실리콘 카바이드(SiC) | 0.85~0.93 | 섭씨 1,400도 | 최고 온도 성능; 우수한 방사율; 부서지기 쉬움 - 조심스럽게 다루어야 함 |
| 멀라이트/알루미나 세라믹 | 0.82~0.90 | 섭씨 1,350도 | 우수한 내화학성; 반응성 분위기로에 적합 |
방사율은 튜브 재료의 고정된 특성이 아니며 시간이 지남에 따라 표면 상태에 따라 변경됩니다. 새로 제조된 합금 방사 튜브는 초기 고온 작동(컨디셔닝 또는 시즈닝이라고 불리는 과정) 중에 표면에 크롬 산화물 스케일 층을 형성합니다. 방사율 증가 연마된 제조 표면과 비교됩니다. 일반적으로 두께가 10~50마이크로미터인 이 스케일 층은 0.85~0.92 범위의 방사율 값을 가지며 이는 기본 합금 금속 표면의 0.70~0.80보다 높습니다. 따라서 적절하게 컨디셔닝된 합금 방사 튜브는 컨디셔닝되지 않은 새 튜브보다 더 효율적으로 방출됩니다. 이는 올바른 시운전 절차의 중요성을 강조하는 직관에 반하는 발견입니다.
그러나 튜브가 노후화됨에 따라 스케일 성장이 최적의 보호층을 넘어서 계속해서 벗겨지기 시작하고, 내부 침탄 및 산화로 인해 튜브 벽이 저하됩니다. 심하게 스케일링되고 내부적으로 침탄 처리된 튜브는 연소 측면에서 복사 외부 표면으로의 열 전달을 손상시키는 감소된 유효 벽 열전도율을 발생시켜 발생된 스케일층의 방사율 이점을 부분적으로 상쇄할 수 있습니다.
복사관 길이에 따른 온도 분포의 균일성은 효율성 매개변수이자 품질 매개변수입니다. 불균일한 온도 분포는 열 전달을 위해 사용 가능한 튜브 표면적을 낭비하고 튜브 재료 저하를 가속화하는 열 응력 집중을 생성합니다.
직선형(단일 패스) 복사 튜브에서 버너의 화염은 버너 팁 바로 하류에서 가장 뜨겁고, 온도가 튜브의 나머지 부분을 크게 초과하는 튜브 길이의 처음 20~30%에 국부적인 고온 영역을 생성합니다. 이 핫존은 온도에 도달할 수 있습니다. 평균 튜브 표면 온도보다 100~200°C 높습니다. , 단일 패스 구성에서 복사 튜브 파손의 가장 일반적인 시작점인 강렬한 열 응력과 가속화된 산화 및 크리프 영역을 생성합니다.
핫 존은 효율성 낭비의 한 형태이기도 합니다. 이 존의 극도로 높은 온도는 국지적으로 매우 높은 방사 강도를 유발하지만 핫 존 아래의 튜브 길이의 대부분은 효율적인 열 전달에 필요한 것보다 훨씬 더 차갑습니다. 따라서 튜브로부터의 전체 열 전달은 다중 통과 또는 저NOx 단계식 연소 구성에서 생성되는 동일한 열 입력보다 덜 균일하게 분포됩니다.
원래 가스 연소로 인한 산화질소 배출을 줄이기 위해 개발된 저NOx 버너 기술은 튜브 길이를 따라 보다 균일한 온도 분포를 생성하는 유익한 부작용이 있습니다. 집중된 1차 화염이 아닌 튜브를 따라 2~3개의 연속 구역에서 연료를 연소하는 단계적 연소를 통해 최고 온도가 감소하고 열 방출이 더 긴 튜브 길이에 걸쳐 분산됩니다. 복사관 응용 분야에서 이는 다음을 생성합니다.
(출처: Baukal, C.E. 및 Waibel, R.T., "금속 산업을 위한 NOx 핸드북", 가스 연구소 기술 보고서, 미국 가스 협회 연구소.)
복사 튜브 시스템이 제공하는 효율성은 튜브 및 버너 설계뿐만 아니라 튜브 어레이가 용광로 구조에 통합되는 방식에 따라 달라집니다. 여러 용광로 설계 요소가 시스템 열 효율에 큰 영향을 미칩니다.
복사 튜브 어레이와 퍼니스 부하 사이의 뷰 팩터(튜브 표면을 떠나는 복사의 일부가 부하에 직접 도달하는 것을 설명하는 기하학적 매개변수)는 튜브의 복사 에너지가 작업물을 얼마나 효율적으로 가열하는지를 결정합니다. 튜브 간격이 너무 넓으면 노 측벽의 넓은 영역이 부하에 직접 노출되어 부하가 뜨거운 튜브 표면이 아닌 더 차가운 노 벽과 방사선을 교환하게 됩니다. 너무 가깝게 배치된 튜브는 작업물이 아닌 인접한 튜브를 가열할 때 부하(튜브 간 복사 교환) 및 폐튜브 표면적에 대한 서로의 시야를 차단합니다.
복사형 튜브 퍼니스의 최적의 튜브 간격은 일반적으로 튜브 외경(OD)과 퍼니스 높이에 의해 결정됩니다. 일반적인 설계 규칙은 튜브의 중심 간 거리를 다음과 같이 배치하는 것입니다. 튜브 외경의 2~3배 튜브가 노 측벽에 장착될 때 하중은 대략 다음과 같은 거리에 위치합니다. 튜브 간격의 1~1.5배 튜브 얼굴에서. 이 기하학적 구조는 적절한 연소 공기 및 연료 공급 접근을 유지하면서 부하에 대한 튜브 배열의 결합된 뷰 팩터를 최대화합니다. (출처: Trinks, W. 및 Mawhinney, M.H., "Industrial Furnaces," Volume 1, 6th Edition, Wiley, 2003.)
용광로 벽 단열 품질은 두 가지 메커니즘을 통해 시스템 효율성에 직접적인 영향을 미칩니다. 단열이 제대로 되지 않으면 노 벽과 지붕을 통해 상당한 열 손실이 발생합니다. 이 열은 복사관에서 생성되지만 부하를 가열하지 않고 구조물을 통해 빠져나갑니다. 이 벽 손실은 튜브에 의해 전달되는 열에서 직접적으로 효율성이 감소되는 것입니다. 현대 용광로 건설의 세라믹 섬유 단열재는 다음과 같은 벽 열유속 값을 달성합니다. 500~1,500W/m2 작동 온도에 비해 3,000~6,000W/m2 오래된 벽돌 단열 노 벽의 경우 벽 열 손실이 60~75% 감소하여 전체 시스템 효율성이 직접적으로 향상됩니다.
용광로 열 질량(용광로가 차가운 상태에서 작동 온도에 도달하기 전에 공급되어야 하는 용광로 벽 및 구조에 저장된 열 에너지)은 가열 주기가 빈번한 배치 용광로 작업에서 주로 효율성에 영향을 미칩니다. 고열량 벽돌로는 저열량 세라믹 섬유 절연 설계보다 퍼니스의 온도를 높이는 데 사이클당 훨씬 더 많은 연료 에너지가 필요합니다. 교대당 1회 이상의 가열이 포함된 배치 작업의 경우, 용광로 구조를 가열하는 데 소비되는 연료 에너지는 다음과 같습니다. 10~20% 총 연료 소비량 - 정상 상태 작동 효율성에만 초점을 맞춘 시스템 비교에서 종종 간과되는 효율성 구성 요소입니다.
연도 가스의 열 회수 효율은 복사관 배기 장치와 복열 장치 또는 굴뚝 사이의 덕트 설계에 의해서도 영향을 받습니다. 길고 단열되지 않은 연도 가스 덕트는 뜨거운 배기 가스가 복열 장치에 도달하기 전에 냉각되도록 하여 공기 예열에 사용 가능한 온도 원동력을 줄이고 열을 환경에 낭비합니다. 잘 설계된 시스템은 세라믹 섬유 또는 미네랄 울로 연도 가스 덕트를 단열하여 덕트 열 손실을 최소화하고 연도 가스 온도를 보존하여 최대 회복 효과를 제공합니다.
복사관 효율은 고정되어 있지 않으며, 관과 버너 시스템의 작동 수명 전반에 걸쳐 지속적으로 변합니다. 장비 노후화 및 공정 조건 변화로 인해 효율성이 설계 값보다 낮아지는 것을 방지하려면 체계적인 모니터링과 예방적 유지 관리가 필수적입니다.
다음 측정 가능한 매개변수는 복사관 시스템 효율성에 대한 실시간 및 주기적인 평가를 제공합니다.
다음과 같은 예정된 유지 관리 작업은 튜브 서비스 수명 전체에 걸쳐 설계 값 또는 그 근처에서 복사 튜브 시스템 효율성을 유지합니다.
복사관 효율성을 이해하려면 상황이 필요합니다. 산업용 열처리 응용 분야에서 경쟁하는 대체 가열 기술과 어떻게 비교됩니까?
| 난방 기술 | 일반적인 열 효율 | 분위기 호환성 | 온도 상한 |
| 빛나는 튜브 (no recovery) | 35~62% | 완전 제어된 대기 호환성 | 최대 1,150°C(합금); 1,400℃(SiC) |
| 빛나는 튜브 (with recuperation) | 60~85% | 완전 제어된 대기 호환성 | 최대 1,150°C(합금); 1,400℃(SiC) |
| 직접 연소 가스(화염) | 40~70%(회복 포함) | 호환되지 않음 — 연소 생성물이 부하에 접촉함 | 1,400°C 이상 가능 |
| 전기저항가열 | 85~95%(열에 대한 전기 입력) | 완전 제어된 대기 호환성 | 적절한 요소 사용 시 최대 1,800°C |
| 전기 유도 가열 | 55~75%(전력 전자 손실 포함) | 진공 및 보호 분위기와 호환 가능 | 적절한 코일 설계로 1,200°C 이상 |
전기 저항 가열은 전기 입력 기준으로 측정할 때 가스 연소 복사관보다 사용 지점 효율성이 더 높습니다. 그러나 1차 에너지 효율을 고려할 때 발전 및 송전의 효율 손실을 고려합니다(일반적으로 발전효율 35~40% 그리드 평균 화석 연료 발전소의 경우) - 발전 수준에서 전기 저항 가열의 1차 에너지 효율은 연료 연소 지점에서 회수된 가스 연소 복사관의 60~85%에 비해 발전 수준에서 30~35%에 불과합니다. 재생 가능 전력 보급률이 높은 시장에서 이러한 1차 에너지 비교는 전기 난방에 유리하게 변화합니다. 이는 그리드의 탈탄소화에 따라 점점 더 중요한 고려 사항이 됩니다. (출처: IEA 세계 에너지 전망, EPA 발전 효율 데이터.)
분위기 제어 열처리 용도(침탄, 탄질화, 중성 경화, 어닐링 및 템퍼링)의 경우 방사형 튜브는 대기 호환성과 가스 연소 효율의 선호되는 조합으로 남아 있습니다. , 에너지 원 계산이 적용될 때 전기 저항 가열에 접근하는 1차 에너지 효율성을 제공하는 회복 구성을 사용합니다.
최대 효율을 위해 최적화되지 않은 기존 복사 관상로를 운영하는 시설의 경우 다음 조치는 일반적인 투자 회수 기간에 따라 순위가 매겨진 가장 중요하고 비용 효율적인 개선 사항을 제공합니다.
구현 비용: 낮음. 회수 기간: 즉시. O2, CO, CO2 및 연소 효율을 동시에 측정하도록 보정된 휴대용 연소 가스 분석기를 사용하여 단일 연소 분석 측정 및 버너 조정 세션을 통해 복구할 수 있습니다. 연료 소모량의 5~15% 공기-연료 제어가 불량한 상태로 작동해온 시스템에서. 이는 가장 접근하기 쉽고 가장 빠른 투자 회수 효율성 개입이며 모든 복사관 효율성 개선 프로그램의 첫 번째 조치가 되어야 합니다.
구현 비용: 보통 ~ 높음(크기 및 구성에 따라 튜브당 USD 15,000 ~ 80,000). 회수 기간: 일반적인 산업용 천연가스 가격 기준으로 12~36개월. 이전에 비회수된 복사관에 회열식 버너 시스템을 설치하면 다음과 같이 연료 소비를 줄일 수 있습니다. 20~35% 작동 온도는 900 ~ 1,050°C입니다. 복사 튜브 버너가 많은 용광로(연속 벨트 또는 롤러 노상 설계의 경우 용광로당 8 ~ 20개의 버너가 일반적임)의 경우 총 연료 절감 효과가 크며 이에 따라 투자 회수 기간도 짧습니다.
도어 씰, 전극 포트, 열전대 관통부 및 컨베이어 개구부를 통해 노실로 공기가 침투하면 두 가지 효율성 저하가 발생합니다. 즉, 제어된 대기를 희석시키고(대기 가스 소비 증가) 방사관이 가열해야 하는 차가운 공기를 도입하여 생산적인 출력이 없는 경우 연료 소비를 증가시킵니다. 도어에 세라믹 섬유 로프 씰, 컨베이어 입구에 퍼지 씰, 기기 관통부에 미네랄 울 패킹을 사용하여 공기 침투 경로를 체계적으로 밀봉하면 연료 소비를 다음과 같이 줄일 수 있습니다. 5~12% 밀봉 성능이 저하된 오래된 용광로에서.
로 벽과 지붕의 노후된 내화 벽돌을 세라믹 섬유 모듈 단열재로 교체하면 정상 상태 벽 열 손실과 열 질량이 동시에 줄어들어 연속 운영 효율성과 배치 사이클 효율성이 모두 향상됩니다. 원래의 벽돌 단열재를 사용한 15~20년 이상 된 용광로의 경우 단열재 업그레이드를 통해 일반적으로 다음과 같은 연료 절감 효과를 얻을 수 있습니다. 15~25% 용해로 규모와 운영 시간에 따라 투자 회수 기간은 2~5년입니다. (출처: DOE 산업 기술 프로그램, "로 효율성 향상을 위한 폐열 감소 및 회수", IHEA 가열로 단열 기술 게시판.)
우리의 빛나는 튜브 제품군은 열 효율과 서비스 수명을 동등한 엔지니어링 우선순위로 고려하여 설계 및 제조되었습니다. 당사 시리즈의 모든 튜브는 HK40, HP 변형 및 35Cr-45Ni 등급을 포함하여 엄선된 고크롬 니켈 합금으로 생산되며, 까다로운 연속로 환경에서 복사 효율과 사용 수명을 모두 최대화하는 높은 표면 방사율, 낮은 내부 산화율 및 크리프 저항에 최적화된 조성 제어 및 주조 품질을 갖추고 있습니다.
운영 효율성을 지원하는 복사 튜브 시리즈의 주요 엔지니어링 기능은 다음과 같습니다.
응용 분야가 처리 단위당 연료 비용이 주요 경제 지표인 대용량 연속 자동차 침탄 라인이든, 온도 균일성이 주요 요구 사항인 정밀 항공우주 경화로이든, SiC 튜브 기술의 최대 온도 성능에서 작동하는 특수 세라믹 소결로이든, 당사의 방사형 튜브 시리즈는 튜브의 서비스 수명 전반에 걸쳐 최고 효율로 작동하는 데 필요한 재료 품질과 기하학적 정밀도를 제공합니다.
방사형 튜브 히터는 밀폐된 금속 튜브 내부에서 연료를 연소시키고 그 열 에너지를 그 아래의 물체, 사람 및 바닥에 직접 방출하여 따뜻함을 생성하는 가스 연소 적외선 가열 시스템입니다. 건물의 전체 공기량을 데우는 강제 공기 유닛 히터와 달리 복사 튜브 히터는 단단한 표면에 도달할 때까지 직선으로 이동하는 적외선...
READ MORE대형 창고, 항공기 격납고 또는 분주한 공장 현장을 관리하는 경우 천장에 설치된 난방 시스템 아래를 걸어가면서 일부 공간은 즉시 따뜻하게 느껴지지만 다른 공간은 온도 조절 장치가 목표 온도를 등록한 후에도 오랫동안 머리 높이에서 여전히 차가움을 유지하는 것을 발견했을 것입니다. 그 차이는 종종 열이 전달되는 방...
READ MORE고온 합금 파이프는 특수하게 제조된 합금(일반적으로 니켈, 크롬 또는 코발트 기반 구성)으로 제조된 금속 튜브로, 구조적 강도를 유지하고, 산화에 저항하며, 표준 탄소 또는 스테인레스강 파이프가 파손될 수 있는 극심한 열에 지속적으로 노출되는 크리프 변형을 견디도록 설계되었습니다. 이 파이프는 작동 온도...
READ MORE방사형 튜브에는 일산화탄소 및 기타 연도 가스를 포함한 연소 부산물을 밀봉된 튜브에서 안전하게 제거하고 적절한 크기의 연도 또는 굴뚝 연결을 통해 건물 외부로 배출하기 위한 전용 배기 시스템이 필요합니다. 연소는 가열된 공간의 야외가 아닌 밀폐된 튜브 내에서 완전히 발생하기 때문에 작동하는 배기 경로는 ...
READ MORE최대한 빨리 답변해드리겠습니다.
