工業(yè)窯爐節(jié)能技術(shù)

其次節(jié)工業(yè)窯爐節(jié)能技術(shù)一、概述料進(jìn)展熔煉、加熱、烘干、燒結(jié)、裂解和蒸餾等各種加工工藝所用的熱工設(shè)備，稱為工業(yè)爐窯。工業(yè)窯爐主要由爐襯、爐架、供熱裝置〔如燃燒裝置、電加熱元件、預(yù)熱器、爐前管道、排煙系統(tǒng)、爐用機(jī)械等局部組成。目前，工業(yè)爐窯廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)，如冶金、建材、化工、輕工、食品和陶瓷等行業(yè)。其品種多、耗能高、影響大，是工業(yè)加熱的關(guān)鍵設(shè)備。其加熱技術(shù)的進(jìn)展與高效節(jié)能技術(shù)的承受，對于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)本錢、合理利用能源、改善勞動條件、實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)等都有很大影響。爐一般應(yīng)滿足如下要求：爐溫、氣氛易于掌握，保證熱加工產(chǎn)品質(zhì)量到達(dá)工藝要求；爐子生產(chǎn)率高；熱效率高，單位產(chǎn)品能耗低；使用壽命長，砌筑和維護(hù)便利，筑爐材料消耗少；機(jī)械化、自動化程度高；基建投資少，占地面積小月、便于布置；對環(huán)境污染少，勞動條件好。和維護(hù)治理等各方面綜合考慮，力求盡可能到達(dá)上述的根本要求。340％。水泥、墻體材料2.24t，其中水泥窯約7800座，年耗煤1.6t，平均能效比國外先20106400t，平均能效比國外先進(jìn)水平低36600萬2050350座，平均能效比國外先進(jìn)水平101900余座，平均能效比國外先進(jìn)水平低10％～20％。我國工業(yè)窯爐存在的主要問題是：技術(shù)水平低，裝備陳舊落后、規(guī)模小；能耗高，大局部缺乏除塵脫硫污染掌握設(shè)施，污染嚴(yán)峻；運(yùn)行治理水平低，治理粗放。我國工業(yè)窯爐的節(jié)能潛力巨大，例如：鋼鐵廠余熱資源據(jù)估量相當(dāng)于1000多萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中65％是可以回收的，而目前只回收了總量的10500多萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤的能10％，則年節(jié)約的能源相當(dāng)于1tee。大挑戰(zhàn)，節(jié)能減排更是勢在必行。因此，工業(yè)爐窯的進(jìn)展必需走科技含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少的可持續(xù)進(jìn)展道路。其主要趨勢可概括如下：燃料方面①合理組織工業(yè)窯爐氣體燃料；②合理使用西氣東輸工程給東部、中部地區(qū)送來的可觀自然氣；③大力開發(fā)水電資源，有效地優(yōu)化我國能源構(gòu)造；④大力實(shí)施干凈煤技術(shù)，其中煤氣化是干凈煤燃燒的核心技術(shù)。技術(shù)方面①選擇適宜爐型構(gòu)造，提高機(jī)械化程度；②不斷改善燃料燃燒狀況；③承受型爐用材料，優(yōu)化爐襯構(gòu)造；④應(yīng)用高效余熱回收技術(shù)及裝置。能源方面應(yīng)把握開源節(jié)流兩手抓。依據(jù)我國能源形勢，工業(yè)窯爐節(jié)能勢在必行。環(huán)保方面技術(shù)；②承受先進(jìn)燃燒技術(shù)，降低NOx的生成；③節(jié)約能源、削減燃耗，削減工業(yè)窯爐燃料消耗量。二、工業(yè)窯爐的分類與簡介常見工業(yè)窯爐及其用途見表1.2-1。工業(yè)窯爐的類型繁多，用途各異。工業(yè)窯爐的分類方煉爐；按所使用能源種類分為燃料爐和電加熱爐；按工作溫度凹凸分為高溫爐、中溫爐、低溫爐；按熱工操作制度分為連續(xù)式工作窯爐和間歇式工作窯爐；按爐型特點(diǎn)分為室燃爐、步窯爐。表1.2-1 常見工業(yè)窯爐及其用途加熱爐

爐型 爐種推鋼式連續(xù)加熱爐步進(jìn)式爐環(huán)形加熱爐金屬加熱爐 罩式爐、輥底式爐井式爐、室式爐車臺式加熱爐均熱爐倒粉爐、輪窯隧道窯

用途金屬軋制金屬軋制金屬軋制軋材熱處理熱處理熱處理、大型鍛件金屬軋制燒磚、瓦、陶瓷磚、瓦、陶瓷

熱源煤氣、油煤氣、油煤氣、油煤氣、油、電電、煤氣、油煤氣、油煤氣、油煤油、煤、煤氣焙燒加熱爐

立窯、回轉(zhuǎn)窯蝕頭窯、龍窯

水泥陶瓷、磚、瓦

煤、油木柴、炭、煤室式、立式、鏈帶式枯燥爐鑄型、泥芯、油漆 煤、熱風(fēng)枯燥加熱爐 滾筒式、沸騰式枯燥爐懸鏈?zhǔn)娇菰锸礁郀t

沙子等散料油漆煉鐵

煤氣、煤煤氣、煤焦炭熔煉爐 提取金屬精煉金屬

沖天爐平爐轉(zhuǎn)爐電弧爐感應(yīng)電爐反射爐煉銅爐坩堝爐電阻爐坩堝爐

加熱鐵水煉鋼煉鋼鋼、有色金屬鋼、有色金屬有色金屬有色金屬有色金屬鋼、有色金屬玻璃

焦炭、煤粉煤氣、油化學(xué)熱反響電電煤氣、油電、油、煤氣焦炭電煤、油下續(xù)工序需要 池窯 玻璃鏈?zhǔn)綘t 玻璃下面對工業(yè)窯爐的分類和用途簡潔介紹如下?！惨弧嘲垂に囂攸c(diǎn)分

油、煤煤氣、油、煤工業(yè)窯爐按工藝特點(diǎn)可分為加熱爐和熔煉爐兩類。加熱爐主要是用于完成物料的加熱，進(jìn)爐、室狀爐、罩式爐、輥底爐、枯燥爐，石灰石、白云石的焙燒爐等。熔煉爐主要用于碳金屬、合金、特種金屬的熔煉和提溫。〔二〕按使用能源種類分〔又稱火焰爐是指借燃備，一般分為電弧爐、電阻爐、感應(yīng)爐、電子束爐和等離子爐等?！踩嘲垂ぷ鳒囟确止I(yè)窯爐拄工作溫度可分為高溫爐1000℃650～1000和對流各占肯定比例。金屬熱處理過程的諸多爐子多屬于中溫爐。低溫爐的工作溫度低于650℃，爐內(nèi)物料和四周介質(zhì)熱交換以對流換熱為主。低溫爐多用于枯燥、有色金屬及其合金的加熱，鋼鐵及有色金屬的回火處理等?！菜摹嘲礋峁げ僮鞣止I(yè)窯爐按熱工操作可分為連續(xù)式爐和間歇式爐兩種生產(chǎn)，一般爐內(nèi)沿爐長方向爐溫連續(xù)變化，正常生產(chǎn)條件下，爐子各點(diǎn)溫度不隨時(shí)間變化。出爐.如推鋼式連續(xù)加熱爐、步進(jìn)爐、環(huán)形爐、鏈?zhǔn)綘t等。也有沿爐長方向爐溫根本不變的，〔又稱周期爐動，爐溫隨時(shí)間變化，如均熱爐、臺車爐、罩式爐、井式爐等?！参濉嘲垂ぷ髦贫确止I(yè)爐窯按工作制度可分為輻射式工作制度爐窯中對流傳‘熱起主要作用。650℃以下的低溫爐，爐內(nèi)傳熱方式以對流為主。此類爐子特點(diǎn)為燃燒室：和爐膛分開，因此，組織好爐內(nèi)氣體再循環(huán)，是提高此類爐窯效率的重要途徑。爐兩種；煉鐵高爐屬層式工作制度中的豎爐?！擦嘲矗簻吞攸c(diǎn)分這一分類方法包括室式爐、雙室式爐、貫穿爐、推桿爐、臺車式爐、轉(zhuǎn)底爐、環(huán)形爐、步進(jìn)爐、鏈?zhǔn)綘t、振底式爐、馬弗爐、坩堝爐、井式爐、輥筒式爐、平爐、電弧爐、沖天爐和熱風(fēng)爐等。由以上分類可看出，各種窯爐都是按其某方面特點(diǎn)進(jìn)展分類的，對某一特定窯爐來說，加熱爐可既屬加熱爐，又屬火焰爐、高溫爐、連續(xù)式爐等。通常依據(jù)哪種分類法來稱呼一個(gè)爐窯也不完全一樣，實(shí)際工作中，一般承受習(xí)慣叫法。依據(jù)爐子構(gòu)造特點(diǎn)稱呼一個(gè)爐子較多，如高爐、環(huán)形爐、輥底爐、車底爐、鏈?zhǔn)綘t，也有依據(jù)爐子用途來稱呼，如退火爐、滲碳爐、枯燥爐等。三、工業(yè)窯爐的節(jié)能技術(shù)途徑用中，對于不同類型的窯爐需要依據(jù)具體狀況實(shí)行合理的節(jié)能技術(shù)改造方案。〔一〕工業(yè)窯爐的節(jié)能改造能改造的內(nèi)容很多，主要有熱源改造、燃燒系統(tǒng)改造、窯爐構(gòu)造改造、窯爐保溫改造、掌握系統(tǒng)節(jié)能改造以及煙氣余熱回收利用改造等。熱源改造通過改造工業(yè)窯爐的熱源可以有效削減其能源消耗加熱等。燃燒系統(tǒng)改造平焰、雙火焰、高速、可調(diào)焰等型燒嘴，可節(jié)能5％～10％；有條件時(shí)可利用回收煙氣的余熱來預(yù)熱助燃空氣，承受機(jī)械化加煤或煤粉燃燒對燃煤窯爐進(jìn)展改造等。窯爐構(gòu)造改造政策的實(shí)施與市場要求，工業(yè)窯爐的構(gòu)造也在不斷改進(jìn)與更。通過工業(yè)窯爐的構(gòu)造改造，高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)能的目的。窯爐保溫改造工業(yè)窯爐的保溫狀況與其能源消耗直接相關(guān)量的20％～30％，尤其在用重油作燃料和使用電熔耐火材料后，散熱損失更大。承受窯體15％～2020~30℃。窯爐煙氣余熱利用改造窯爐煙氣余熱的回收利用改造的途徑很多煙氣的余熱，依據(jù)煙氣余熱的不同溫度水平，可利用煙氣預(yù)熱助燃空氣或利用余熱發(fā)電等，既可有效降低排煙溫度，也可收到良好的節(jié)能效果。窯爐密封改造窯爐密封改造的目的是提高其密封性以削減冷空氣的滲入和熱空氣的泄漏所造成的熱損失。例如可以盡可能削減開孔與爐門數(shù)量，承受澆注料爐襯構(gòu)造外加爐墻鋼板等。掌握系統(tǒng)改造掌握系統(tǒng)改造主要是將承受手動掌握或半自動掌握系統(tǒng)改造成自動掌握系統(tǒng)或?qū)σ延懈G爐在良好的工況下運(yùn)行，可以取得良好的節(jié)能效果?！捕彻I(yè)窯爐的主要節(jié)能技術(shù)工業(yè)窯爐類型繁多、應(yīng)用領(lǐng)域很廣。因此，其節(jié)能技術(shù)涉及眾多的技術(shù)領(lǐng)域。在實(shí)際應(yīng)發(fā)列為節(jié)能工作的重點(diǎn)工程。其內(nèi)容可概括如下：二業(yè)窯爐的高溫空氣燃燒技術(shù)HighTemperatureAirCombustio，簡稱HTA；純氧或富氧燃燒節(jié)能技術(shù)；高固氣比懸浮預(yù)熱預(yù)分解水泥生產(chǎn)技術(shù)；包括大型高爐爐頂煤氣壓差發(fā)電綜合節(jié)能技術(shù)，焦?fàn)t煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣干法回收利用技術(shù)，化工與煉油工業(yè)可燃廢氣回收利用技術(shù)等的余熱〔廢氣〕資源綜合利用技術(shù)。該重點(diǎn)節(jié)能工程的預(yù)期目標(biāo)是解決蓄熱式高溫空氣燃燒和脈沖燃燒關(guān)鍵技術(shù)燒成窯的余熱高效利用技術(shù)，窯爐長壽化工藝技術(shù)等一批工業(yè)窯爐關(guān)鍵節(jié)能技術(shù)，使工10爐領(lǐng)域的幾個(gè)通用節(jié)能技術(shù)進(jìn)展簡潔介紹。提高燃燒效率提高工業(yè)窯爐的燃燒效率，有效地利用燃料自身的能量是工業(yè)窯爐節(jié)能的主要方向之一。提高窯爐燃燒效率的措施主要包圖1.2-1 環(huán)境式換熱器和光管列管式對流換熱器的組合

括：承受低空氣系數(shù)的燃燒方式、富氧燃燒和提高助燃空氣的溫度等。在工業(yè)窯爐中，有將近50％~70熱量來加熱助燃空氣是提高窯爐熱效率最簡潔又最有效的途徑。例如廢氣溫度為900℃時(shí)，廢氣帶走的熱損失約為50％。假設(shè)用此廢氣把空氣預(yù)熱到200℃，則可節(jié)約15％的燃料，使22％的廢氣顯熱得到回收。因此，盡可能提高助燃空氣的溫度是工業(yè)窯爐節(jié)能的主要措施之一。圖1.2-1給出的是工業(yè)窯爐中承受環(huán)縫式換熱器和光管列管式對流換熱器的組氣余熱的高效利用。削減爐體的散熱損失造爐的散熱損失可高達(dá)45％。因此加強(qiáng)工業(yè)窯爐的保溫隔熱是一項(xiàng)格外有效的節(jié)能方法。料。另外，削減窯爐的外表積也是削減加熱爐散熱損失的有效途徑之一。削減水冷件熱損失水冷件進(jìn)展隔熱，或承受汽化冷卻來回收水冷件的熱損失，這樣既可得到可以利用的蒸汽，也可節(jié)約水源。承受高輻射陶瓷涂料射換熱是提高窯爐熱效率的重要途徑之一。高溫輻射陶瓷涂料可在不轉(zhuǎn)變窯爐構(gòu)造的條件下，使?fàn)t壁的輻射率由0.3~0.5提高到0.9~0.95。因此，在工業(yè)窯爐內(nèi)及加熱管外外表涂刷節(jié)能技術(shù)。承受先進(jìn)的爐型和工藝隨著科技的不斷進(jìn)步和節(jié)能減排工作的需要進(jìn)的工藝。其中最有代表性的是干法熄焦工藝、明焰裸燒方法以及低溫快燒技術(shù)等。四、工業(yè)窯爐節(jié)能技術(shù)應(yīng)用實(shí)例〔一〕富氧燃燒技術(shù)2.富氧燃燒及其原理富氧燃燒技術(shù)是以氧含量高于21％的富氧空氣或純氧代替空氣作為助燃?xì)怏w的一種高效強(qiáng)化燃燒技術(shù)。富氧燃燒降低了煙氣生產(chǎn)量，燃燒產(chǎn)物中的NOx含量降低，水蒸氣和二氧化碳的含量和分壓增大，火焰黑度增加，燃燒速度加快，火焰溫度提高時(shí)，也對其燃燒設(shè)備〔小爐〕提出了與一般燃燒設(shè)備不同的要求。2.富氧燃燒熔窯熔制技術(shù)的優(yōu)越性承受富氧燃燒可提高熔化質(zhì)量，特別是在熔窯化料區(qū)有明顯效果。在玻璃熔窯生產(chǎn)中，油的燃燒狀態(tài)最好分為三個(gè)區(qū)域：火焰上部為缺氧區(qū).這樣可以防止大碹過熱；中部置安裝富氧噴〔槍〕嘴，加快了燃燒速度，增加了火焰剛性且火焰貼近料層，提高了火焰的熱效率，火焰輻射玻璃液溫度可提高100～200℃左右，協(xié)作料熔融速度加快，提高熔化率10％以上。減輕對熔窯的燒損下降約20~30℃，減輕對大碹的燒損。延長了熔窯使用壽命，特別是為大碹保溫制造有利條件。節(jié)能降耗燃料燃燒時(shí)需要氧氣，它通常是由空氣中的氧來供給，在助燃空氣中氧僅占21％參與燃燒，而其余?9％的大局部氮?dú)獠粎⑴c燃燒，帶走了大量熱量，降低了燃料的有效利用率，相27％的富氧空氣進(jìn)展燃燒時(shí)，廢氣所帶走熱量削減約20％，相應(yīng)削減了熱損失。再則，富氧燃燒使重油燃燒比較完全，削減了重油消耗。用含氧量大于211600℃時(shí)，用含氧量2325％。浮法玻璃廠都有副產(chǎn)品純氧，可制作富氧空氣，這為富氧燃燒技術(shù)的應(yīng)用制造了有利條件?！捕承顭崾礁邷厝紵夹g(shù)原理介紹〔HTAC〕降低NOx排放等技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了余熱回收和降低NOx排放量的雙重目的。1.2-2是HTAC技術(shù)的節(jié)能原理示〔預(yù)熱〕空氣燃燒單元至AB及同側(cè)蓄熱體亢當(dāng)排煙通道，燒嘴R同 圖1.2-2 HTAC技術(shù)的節(jié)能原理示意圖A、B兩側(cè)蓄熱體輪番地被排出的高慍煙氣預(yù)熱，助燃空氣被預(yù)熱到較高溫度〔僅比高溫?zé)煔獾?0～100〔℃。最終經(jīng)四通換向閥排出的廢煙氣的溫度為15～20的回收利用率，降低了有害燃燒物的排放量，削減大氣污染。xHTAC釋，從而延緩了二者集中混合的速度，把局部集中燃燒擴(kuò)展到更寬闊的空間范圍中進(jìn)展，減弱導(dǎo)致的NO生成。為了進(jìn)一步稀釋燃燒初期混合氣體中氧的濃度，燃料分兩次進(jìn)入爐內(nèi)，xFF，所以F

屬高氧燃燒，在高氧下快速完成，形成高速煙氣射流和卷吸回流1 2 1流淌，此時(shí)大量燃料通過卜射人，使混合氣體含氧量降低至15％〔有時(shí)<5％以下。大量燃料在高溫低氧條件下燃燒，大大降低了NOx的生成，從而到達(dá)低NOx排放的目的。適用范圍HTAC技術(shù)主要應(yīng)用于冶金機(jī)械行業(yè)的各種推鋼式加熱爐、步進(jìn)式加熱爐、熱處理爐、鍛造爐、熔化爐、鋼包烘烤器、均熱爐、輻射管燃燒器、罩式爐、高爐、熱風(fēng)爐等，建材行業(yè)的各種陶瓷窯爐、玻璃窯爐等，石化行業(yè)的各種管式加熱爐、裂解爐等。節(jié)能效果分析以蜂窩陶瓷為蓄熱體的HTAC技術(shù)優(yōu)點(diǎn)為：①承受蓄熱式煙氣余熱回收裝置，通過交替切換煙氣和空氣/燃?xì)?，使之流?jīng)蓄熱體，最大限度地回收高溫?zé)煔庵械奈锢盹@熱，大幅度節(jié)約能源〔一般節(jié)能1％~7％，提高熱工設(shè)備的熱效率，同時(shí)削減CO排放量〔削減1~7％爐內(nèi)溫度分布更均勻，同時(shí)煙氣中NO。的量可削減40％以上。③爐內(nèi)平均溫度上升，加強(qiáng)了爐內(nèi)的傳熱，導(dǎo)致一樣規(guī)格的熱工設(shè)備，其產(chǎn)量可提高20％以上，降低了設(shè)備的造價(jià)。④低熱值燃料借助高溫預(yù)熱的助燃空氣或高溫預(yù)熱的燃?xì)饪色@得較高的爐溫燃料的應(yīng)用范圍。進(jìn)展方向HTAC〔三〕水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)余熱發(fā)電技術(shù)被認(rèn)為是一項(xiàng)很有價(jià)值和進(jìn)展前景的節(jié)能技術(shù)環(huán)境的雙重效果。水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)主要有三種型式：帶補(bǔ)燃鍋爐的中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，如魯南水泥廠1#2#2023t/d生產(chǎn)線；不帶補(bǔ)燃鍋爐的中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，如寧國水泥廠4000t/d生產(chǎn)線；在中空窯后加流態(tài)化分解爐預(yù)熱器配備的余熱發(fā)電系統(tǒng)，如呼和浩特水泥廠和撫順?biāo)鄰S等。圖1.2-3所示的是帶補(bǔ)燃鍋爐的水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)。該技術(shù)利用窯頭篦冷機(jī)排出的低溫廢氣和窯尾余熱器排出的中溫廢氣在余熱鍋爐中生產(chǎn)低壓蒸汽或高溫水熱升壓來提高蒸汽參數(shù)，帶動汽輪機(jī)發(fā)電。圖1.2-3 帶補(bǔ)燃鍋爐的中低溫1.2-4所示的是不帶補(bǔ)燃鍋爐的中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由AQC直流鍋爐〔無鍋筒、擴(kuò)容器、SP爐、汽輪發(fā)電機(jī)組等組成。利用窯頭篦冷機(jī)