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工业炉窑之节能措施

文章出处:江苏凤谷技能科技有限公司www.fg-furnace.com责任编辑:江苏凤谷技能科技有限公司www.fg-furnace.com人气:-发表时间:2015-11-28 08:30【

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a.加强生产管理

在许多工厂内工业炉的最大节能潜力往往在于加强生产管理,而不是首先在于改进炉子结构。例如加强计划调度、改革加热工艺、高效率组织生产、加强对炉子的维护和修理,教育操作人员严格按操作规程进行操作等各项管理步骤后,在不付出任何额外投资的情况下即可获得显著的节能效果。

工厂要设立能源管理机构。对能源的使用、转换、贮存实行统一管理。贯彻工业炉分等分级标准,制定能耗定额,建立能耗档案,定期评比奖惩。完善能源计量装置,定期进行工业炉热平衡测试,根据测试结果摸清炉子热工状况,制订改革措施。要加强对炉子工艺流程的管理,探讨在流程中采用组合作业以降低能源消耗的可能性。

能源管理人员要在保持一定生产能力和良好产品质量的前提下,最大限度地减少能源供应量,因此在炉子生产运行中必须对每台炉子能源消耗量进行记录并列入运行费用中去。要录求多种运行办法,记录每一运行办法的效能并作出比较,记录内容包括:炉子工作温度、升温速度、炉子装载量、燃料消耗量、空炉待料时间及其原因、炉子维修时间等数据,从中总结出最佳运行方案。

b.改革燃料结构

我国工业炉能源结构以煤为主,但并不意味着工业炉应采取直接烧煤的燃烧方式。直接烧煤有许多缺点,不仅炉体庞大,主要是燃烧过程不能稳定,炉温不均匀,气氛不能控制,烟尘危害大,余热不能充分利用,无法完成某些加热工艺要求等。即使采用机械加煤方式,上述缺点也不能根本解决。

将煤转化成煤气是改革燃料结构的重要步骤。焦炉的发展在向市场提供了工业用焦炭的同时,也提供了焦炉煤气。这种副产煤气随同煤中分馏出的一些化学成分,具有较高的发热量,经过精制后可方便地进行管道输送。

高炉煤气是焦炭炼铁时另一副产煤气,发热量较低,通常将它与焦炉煤气或天然气混合达到一定的中等发热量后供炉子使用。

机械工业部门无条件使用焦炉煤气和天然气的工厂多采用发生炉将煤转化为煤气(称发生炉煤气)使用。用作加热炉燃料时必须对助燃空气或煤气本身进行预热,其洁净程度远低于天然气和焦炉煤气,而且煤气中还含有一定量的S,如不经处理,燃烧时产生的SO2能同燃烧生成气中的H2O生成酸性化合物,腐蚀金属预热器和排烟管道。尽管发生炉煤气存在一些缺点,但基本上克服了直接烧煤的固有缺点。以发生炉煤气为燃料可以简化炉体结构,稳定燃烧过程,能相当充分地利用烟气余热,煤气经彻底清洗后通过对炉温、炉压和空燃比的自动控制可满足炉子的各种加热工艺要求。

天然气和燃料油的发热量高,是工业炉的理想燃料,但限于产量少而被控制使用。燃料油的最大特点是便于贮存在使用地点的油罐或油库内,使用最多的是重油和渣油。这类油的牯度大,要求对油进行加热后才能输送和雾化。

使用发生炉煤气与直接烧煤相比约可节能5%,以油为燃料比直接烧煤约可节能39%,因此应逐步用煤气炉和油炉代替煤炉。

c.炉型与工艺改革

炉子结构形式对节能效果影响很大,在生产环境允许的情况下,采用上排烟的炉子不仅炉体结构简化、制造成本降低,而且有助于提高余热回收率。例如同样设置空气预热器的台车式加热炉。炉型为上排烟结构时,进预热器前的烟气温度可高达1150-1200℃;下排烟结构时,进预热器烟气温度只900℃左右。如果限定出预热器的烟气温度为700℃,则上排烟炉子的空气预热温度将成倍高于下排烟的炉子,因而节能效果会显著增加。

有的资料提出:用圆形截面炉膛代替传统的矩形截面炉膛,能减少炉体体积,降低造价,强化传热,在一定程度上能加快升温速度、均匀炉温、降低燃料消耗。

在满足同样工艺条件下,采用罩式炉代替台车式炉,能简化炉体结构,减少占地面积,十分有利于降低成本和节约能源。用竖式熔铝炉代替反射炉也能大幅度节能。机械工业每年有数万吨钢材在加热过程中变成氧化铁皮,采用少无氧化加热炉通过减少金属氧化实现间接节能。

d.正确控制空气燃料配比

在炉子运行中正确控制燃料量与空气量的配比,是合理组织燃烧过程的重要内容。在保证燃料完全燃烧的条件下,使助燃空气量超过燃烧所需理论空气量最少,亦即空气系数大于1的数值部分越小,则燃烧温度越高,而炉子加热速度则越快,燃料消耗量亦越低。

e.控制炉内压力

当炉内压力为负值时,例如炉内压力为-10Pa,即可产生2.9m/s的吸入风速,此时将由炉口及其它不严密处吸入大量冷空气,导致离炉烟气带走的热损失增加;当炉内压力为正值时,高温烟气将逸出炉外,同样也导致逸出烟气造成的热损失。

为了减少上述热损失,在操作上要随时注意调整烟道闸门以保持正常炉内压力值。正常炉内压力值为:对于加热炉和热处理炉其炉底处一般控制为零压值,对于干燥炉其零压值则控制在炉膛高度的中心处。在炉体结构及排烟系统中应保证烟囱有足够的抽力,烟道闸门调节要灵便并尽量减少炉体上的各种开口。控制炉内压力不仅与节约燃料有关,而且能通过控制炉内压力分布,达到强化炉气循环和均匀炉温的作用。

炉压测点应放在靠近炉底水平面或炉门开启处的底部,要避开烧嘴能卷吸气流的地方,也要避开进、出料门逸出气体或吸入冷空气的地方。

采用喷射排烟的炉子,可通过调节喷射空气量控制炉压。烟囱排烟的炉子,如果排烟量很少而固有的烟囱抽力很大,无法通过闸门达到调节炉压的目的时,可在排烟系统中施加逆向气流抵消过大抽力部分以保持压力的平衡。

炉压过高还会导致炉墙漏气,使炉墙温度过高,损坏炉墙钢板。炉内逸出烟气过多,还会降低余热回收系统的烟气温度,影响到空气预热温度的提高。

f.减少炉墙热损失

炉墙厚度增加,炉墙散热损失少,炉墙外表温度低,但炉墙蓄热量将增多。炉墙耐火层采用轻质耐火砖或耐火纤维,炉墙散热损失明显减少,炉墙外表面温度显著降低,蓄热量亦将因而减少,但材料费用有所增加。所以间断式炉应采用较薄的炉墙以减少蓄热损失,连续式炉应采用较厚的炉墙以降低炉墙外表面温度,从而能减少经常性的散热损失。

根据我国目前耐火材料的生产现状,在中低温热处理炉上可普遍采用普通型耐火纤维毡(毯)做炉衬耐火层,用矿渣棉毡或玻璃棉毡做隔热层;高温热处理炉及加热炉炉衬除试用高温型耐火纤维外,可部分地选用高强度超轻质耐火砖,或在重质耐火砖炉衬表面粘贴一层高温型耐火纤维毡(毯)。

g.预热空气、煤气和炉料

降低离炉烟气温度,即减少烟气带走的热损失,最有效的办法是利用烟气余热对煤气、空气和炉料进行预热。

预热空气、煤气和炉料相当于直接向炉内回收一部分热量,对强化燃烧和节约燃料有明显效果。随着空气预热温度的提高,燃料节约率亦相应增大。

采用连续式炉,或将室式炉改为带有一个预热区段的贯通式炉,利用加热室的高温烟气预热炉料,可大大降低离炉烟气温度。例如加热室内1300℃的烟气通过预热段预热炉料后能降低至900℃,烟气带走的热量可减少38%,如果维持炉子热效率不变,则燃料消耗量可节约15%。

h.采用新型燃烧装置

在热处理炉上可选用高速烧嘴以均匀炉温,加快升温速度,防止工件过烧,保证加热质量。自身预热烧嘴用于加热炉和热处理炉,由于回收热量效果好,能取得显著节能效果。

平焰烧嘴特别适用于室式加热炉。F型和QRF型油压自动比例调节油嘴,以及R型、DBR型等比例调节油嘴是目前用于油炉的较为优良的烧嘴,煤炉应逐步取消人工加煤燃烧方式,而应因地制宜地代之以机械加煤燃烧方式,如采用阶梯或水平式往复炉排燃煤机、蠕动式炉排燃煤机等。在热处理炉及干燥炉上也可采用下饲式机械加煤燃烧室及明火反烧燃烧室。煤粉炉可选用近年来研制成功的煤粉旋流烧嘴。

i.富氧送风

增加助燃空气中的O2含量,会相应降低燃烧生成气中惰性气体N2的含量,从而可增加燃料的热量利用率,达到节约燃料的目的。

供入炉内总热量减去离炉烟气带走热量,此热量差值与供入炉内总热量之比称为燃料的热量利用率。

供入炉内总热量包括:燃料燃烧热量和助燃空气预热后带入的物理热。

离炉烟气带走的热量包括:烟气的物理热(不完全燃烧时尚含有少量化学热)和烟气中所含水蒸气带有的潜热。

j.实行少无氧化加热

金属在氧化气氛的火焰炉内加热时,氧化率达2%-3%。我国在钢铁和机械工业系统中,每年大约有几十万吨钢材在加热过程中变成氧化铁皮而损失掉。采用少无氧化加热方法后金属氧化率可降低至0.3%以下。采取减少金赠氧化损失的办法,可实现间接节能。

少无氧化加热主要有以下几种方法:

敞焰少无氧化加热利用燃料不完全燃烧产生还原性气氛,工件在这种气氛中加热可避免或减少氧化。根据不同的加热温度,选择一定的CO2/CO、H2O与H2Fe的平衡常数值,即可实现少无氧化加热。

快速加热如感应加热,吏用高速烧嘴喷射冲击加热,妾触加热,或高温差快速加热等。

保护涂料加热如喷玻璃层,镀镍在锂蒸汽或烷基硼酸盐气氛中加热。

液体介质中加热工件在玻璃液或高温盐液中加热,可防止氧化或脱碳。常用的盐液有氯化钠、氯化钾、氧化钡、氰化钠,硝酸钠等,盐液温度达150-1350℃。

真空加热金属在真空中加热或熔炼,能保护炉料免被氧化,减少炉料中的气体含量,通过真空去杂以减少炉料中的某些杂质。常用的有真空电阻炉、真空感应炉和真空电弧炉等。

在马弗炉或可控气氛炉中加热工件在马弗炉内或在通入保护气氛的电炉内加热都能有效地避免氧化。


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