高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用

1、高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用我國(guó)工業(yè)爐窯能源利用概況工業(yè)爐窯的燃料消耗占全國(guó)燃料量的1/2以上，是用能大戶。由于用能設(shè)備較落后，能量有效利用率較低。目前，我國(guó)能源利用率只有約32，比國(guó)外先進(jìn)水平低十多個(gè)百分點(diǎn)。節(jié)能降耗是提高經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的質(zhì)量和效益的重要途徑，所以我國(guó)的節(jié)能工作仍需向和深度發(fā)展。若能將我國(guó)的能源利用率提高到中等水平即40， 則節(jié)約的燃料相當(dāng)于 1億噸標(biāo)準(zhǔn)煤， 可見(jiàn)節(jié)能潛力是十分巨大的。高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用第一節(jié) 鍋爐的節(jié)能途徑我國(guó)鍋爐現(xiàn)狀 我國(guó)現(xiàn)有工業(yè)鍋爐約25萬(wàn)臺(tái)， 燃料消耗約占全國(guó)燃料總消耗量的1/3。 鍋

2、爐數(shù)量多、 容量小 (2t/h以下的鍋爐占總數(shù)的 70-80)、 機(jī)械化程度差(70是人工投煤)、 效率低(平均熱效率僅55左右)。相當(dāng)數(shù)量的鍋爐不符合保產(chǎn)保暖、安全運(yùn)行、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的要求，急待更新或進(jìn)行技術(shù)改造。高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用鍋爐設(shè)備工作過(guò)程簡(jiǎn)述 鍋爐由 “鍋” 和 “爐” 兩部分組成：爐是放熱部分，燃料在其中燃燒，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能；鍋是吸熱部分，高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)鍋的受熱面將熱量傳給鍋內(nèi)工質(zhì) （水或汽）。鍋爐設(shè)備工作過(guò)程可分為如下兩部分（1）爐內(nèi)過(guò)程 爐子包括爐膛、燃燒器、燃料及空氣供應(yīng)系統(tǒng)。要求有良好的燃燒條件，使燃料的化學(xué)能量大限度地轉(zhuǎn)化為熱能，并最有效地

3、將熱能傳給工質(zhì)， 以節(jié)約燃料。高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用（2）鍋內(nèi)過(guò)程鍋爐內(nèi)的熱交換 包括煙氣向水傳熱和水的汽化過(guò)程。傳熱情況的好壞關(guān)系到鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性， 應(yīng)使傳熱過(guò)程在最大傳熱系數(shù)和最大溫差條件下進(jìn)行，以達(dá)節(jié)能、節(jié)省金屬的目的。鍋內(nèi)水循環(huán) 依靠工質(zhì)的密度差循環(huán)流動(dòng)的稱為自然循環(huán)； 借助水泵使工質(zhì)流動(dòng)的稱為強(qiáng)制循環(huán)。水循環(huán)是關(guān)系到鍋爐安全運(yùn)行的重要因素。汽水分離 受熱面連續(xù)向汽鍋內(nèi)送入汽、水混合物， 因此在汽鍋內(nèi)需要一個(gè)汽、 水分離過(guò)程， 使蒸汽得以凈化。高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用鍋爐

4、的節(jié)能改造 大力開(kāi)展以節(jié)能為中心的技術(shù)改造和結(jié)構(gòu)改革，具體說(shuō)可采用下列措施:要發(fā)展選進(jìn)爐型結(jié)構(gòu)，使大部分鍋爐能吃 “粗糧” ，即解決適應(yīng)燃燒各地中、低質(zhì)煤炭，以充分利用我國(guó)煤炭資源。沿燃燒機(jī)械化 (如采用鏈條爐排、往復(fù)爐排、 沸騰爐、煤粉爐等)和提高鍋爐容量與參數(shù)的方向發(fā)展，不斷提高鍋爐效率。逐步實(shí)現(xiàn)以更新為主的鍋爐改造方針。暫無(wú)條件列新的低效鍋爐，可在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝以提高效率， 并實(shí)現(xiàn)消煙除塵和確保安全運(yùn)行。抓好熱能的綜合利用， 逐步實(shí)行集中供熱， 熱電結(jié)合和熱能逐級(jí)使用。高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用鍋爐熱能的合理利用 集中供熱 在熱用戶比較集中的地區(qū)，用集中供熱的鍋爐房把分

5、散的舊式小型鍋爐替換下來(lái)， 改用效率較高、機(jī)械化程度較好的中等容量鍋爐， 或發(fā)展效率較高、又能節(jié)省鋼材的中、大型熱水鍋爐（包括汽、水兩用爐），實(shí)行連續(xù)供熱的熱水采暖?？梢詼p少環(huán)境污染、 減少運(yùn)行和管理人員數(shù)量， 并節(jié)約能源。高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用熱電并供 在蒸汽供需之間存在一個(gè)較大的壓差，壓差發(fā)電就是利用這一供需壓差，在其間配置適當(dāng)?shù)谋硥浩啺l(fā)電機(jī)組，使從熱源來(lái)的新汽先進(jìn)入汽輪機(jī)發(fā)電， 而將其排汽導(dǎo)入輸熱管網(wǎng)送往各熱用戶使用。此時(shí)汽輪機(jī)相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)式減壓裝置，這種方法既滿足用熱參數(shù)要求，又獲得廉價(jià)電力，因而大大提高了能源利用率，是當(dāng)前能源綜合利用的一項(xiàng)較好措施。 1977年世界

6、動(dòng)力協(xié)會(huì)的結(jié)論性觀點(diǎn)是： 熱電并供是目前惟一經(jīng)實(shí)踐證明可以大量節(jié)約能源的有效途徑。高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用蒸汽熱能的分級(jí)利用 過(guò)熱蒸汽首先用來(lái)推動(dòng)汽輪機(jī)以提供工廠所需的機(jī)械能，從汽輪機(jī)排出的壓力較低的蒸汽又分為不同等級(jí)而分別作工藝原料和加熱介質(zhì)，并把各處蒸汽冷凝回收經(jīng)處理后再送回鍋爐。這樣構(gòu)成了一個(gè)全廠的蒸汽動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)。 例如合成氨廠把生產(chǎn)各階段可以回收的熱量統(tǒng)籌安排逐級(jí)回收：低溫?zé)嵩从脕?lái)加熱進(jìn)入除氧器的給水；中溫?zé)嵩从脕?lái)加熱進(jìn)入鍋爐的給水；高溫?zé)嵩从脕?lái)生產(chǎn)蒸汽及過(guò)熱蒸汽， 蒸汽也可逐級(jí)使用。高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用使用蒸汽蓄熱器 蒸汽蓄熱器是一種間接的節(jié)能裝

7、置。在輕工、化工、鋼鐵等工廠中用汽的工節(jié)設(shè)備對(duì)蒸汽的需求量常呈周期性波動(dòng)， 時(shí)大時(shí)小。這造成供汽的鍋爐時(shí)而需猛燒， 時(shí)而需壓火， 既操作緊張，又使煤耗增多。 就是在供汽系統(tǒng)中能自動(dòng)調(diào)節(jié)工藝設(shè)備用汽和鍋爐供汽之間不平衡的蒸汽儲(chǔ)蓄裝置。 蒸汽蓄熱器屬于變壓式蓄熱器，工作壓力是變化的，蓄熱器依靠壓力變化進(jìn)行充熱和放熱。高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用其他措施 減少鍋爐排煙的余熱損失，一般排煙溫度每降低12-15，排煙熱損失相應(yīng)可減少1； 實(shí)現(xiàn)燃燒自動(dòng)調(diào)節(jié)，使燃燒達(dá)最佳工況， 一般可節(jié)約燃料3-5； 層燃爐的煙灰回燃，如充分利用也可節(jié)約燃料3-5； 選擇

8、技術(shù)經(jīng)濟(jì)的水處理裝置也是節(jié)能重要手段。高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用第二節(jié) 工業(yè)爐窯的節(jié)能途徑 我國(guó)工業(yè)爐窯能耗的現(xiàn)狀 我國(guó)工業(yè)爐窯種類多、數(shù)量大，全國(guó)共有工業(yè)爐窯萬(wàn)臺(tái)，僅機(jī)械系統(tǒng)就有工業(yè)爐5萬(wàn)余臺(tái)，其中鍛造加熱爐約1萬(wàn)臺(tái)。工業(yè)爐窯廣泛應(yīng)用在冶金、機(jī)械、硅酸鹽、輕工和化工等工業(yè)部門。目前工業(yè)爐的燃料耗量?jī)|噸標(biāo)準(zhǔn)煤。占全國(guó)燃料總消耗量的25% 我國(guó)爐型結(jié)構(gòu)、工藝和操作管理較落后，能量有效利用程度低，工業(yè)爐節(jié)能潛力十分巨大。例如：鋼鐵廠余熱資源據(jù)估計(jì)相當(dāng)于1000多萬(wàn)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10%， 仍有500多萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤的能量可回收。高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能

9、新工藝新技術(shù)和綜合利用工業(yè)爐窯節(jié)能效果分析 在考慮工業(yè)爐節(jié)能方案及分析其節(jié)能效果時(shí)，應(yīng)注意以下幾種情況：任一項(xiàng)節(jié)能技術(shù)均有其適宜的使用條件選擇節(jié)能方案時(shí)，除注意節(jié)能效果外還要考慮技術(shù)效能為了提高節(jié)能效果，當(dāng)采用多種節(jié)能技術(shù)時(shí)要注意其相互間的合理匹配工業(yè)爐的節(jié)能效果與節(jié)能改造前爐子的原始能源利用水平有關(guān)高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T3486-93規(guī)定了企業(yè)合理用熱的技術(shù)管理原則，分：燃料燃燒的合理化、 傳熱的合理化、減少傳熱與泄漏的熱損失和余熱回收利用四個(gè)部分。燃料燃燒的合理化工業(yè)爐使用不同燃料時(shí)助燃用的空氣系數(shù)應(yīng)符合下表的規(guī)定。高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利

10、用工業(yè)爐空氣系數(shù)高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用傳熱的合理化原理采用直接加熱（明火）、浸沒(méi)燃燒等加熱方法，以提高加熱速度，降低燃料消耗；排煙系統(tǒng)應(yīng)有適當(dāng)抽力，良好的氣密性，保證設(shè)備內(nèi)壓力分布的調(diào)節(jié)能力；改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)，提高傳熱能力，降低蓄熱量及熱損失；采用增設(shè)并合理布置熱交換器、配合使用高溫與低溫加熱設(shè)備等方法， 多次利用熱量，提高綜合熱效率。高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用減少傳熱與泄漏的熱損失工業(yè)爐爐體外表面溫度，為了減少泄露損失，規(guī)定：熱設(shè)備的砌體應(yīng)具有完好的效的絕熱層， 提高隔熱性能。盡量減少水冷或汽化冷卻構(gòu)件的數(shù)目及尺寸，并可靠地進(jìn)行絕熱。爐墻必須有良好的氣密性，盡可能

11、包以鋼板。熱設(shè)備中的連接、旋轉(zhuǎn)部分應(yīng)可靠密封， 防止熱載體泄漏熱損失。高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用余熱的回收利用余熱回收應(yīng)優(yōu)先用于設(shè)備本系統(tǒng)，例如預(yù)熱空氣、預(yù)熱工件等高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用節(jié)能途徑及措施加強(qiáng)生產(chǎn)管理 在許多工廠內(nèi)工業(yè)爐的最大節(jié)能潛力往往在于加強(qiáng)生產(chǎn)管理，而不是首先在于改進(jìn)爐子結(jié)構(gòu)。例如加強(qiáng)計(jì)劃調(diào)度、改革加熱工藝、高效率組織生產(chǎn)、加強(qiáng)對(duì)爐子的維護(hù)和修理，教育操作人員嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行操作等各項(xiàng)管理步驟后，在不付出任何額外投資的情況下即可獲得顯著的節(jié)能效果。高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用改革燃料結(jié)構(gòu) 我

12、國(guó)工業(yè)爐能源結(jié)構(gòu)以煤為主，占總構(gòu)成的57.19%，但并不意味著工業(yè)爐應(yīng)采取直接燒煤的燃燒方式。直接燒煤有許多缺點(diǎn)，不僅爐體龐大，主要是燃燒過(guò)程不能穩(wěn)定，爐溫不均勻，氣氛不能控制，煙塵危害大，余熱不能充分利用，無(wú)法完成某些加熱工藝要求等。即使采用機(jī)械加煤方式， 上述缺點(diǎn)也不能根本解決。 將煤轉(zhuǎn)化成煤氣是改革燃料結(jié)構(gòu)的重要步驟 天然氣和燃料油的發(fā)熱量高，是工業(yè)爐的理想燃料。高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用爐型與工藝改革 爐子結(jié)構(gòu)形式對(duì)節(jié)能效果影響很大，在生產(chǎn)環(huán)境允許的情況下，采用上排煙的爐子不僅爐體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、制造成本降低，而且有助于提高余熱回收率。 有的資料提出：用圓形截面爐膛代替?zhèn)鹘y(tǒng)的矩

13、形截面爐膛，能減少爐體體積，降低造價(jià)，強(qiáng)化傳熱，在一定程度上能加快升溫速度、均勻爐溫、降低燃料消耗。 在滿足同樣工藝條件下，采用罩式爐代替臺(tái)車式爐，能簡(jiǎn)化爐體結(jié)構(gòu)，減少占地面積，十分有利于降低成本和節(jié)約能源。機(jī)械工業(yè)每年有數(shù)萬(wàn)噸鋼材在加熱過(guò)程中變成氧化鐵皮， 采用少無(wú)氧化加熱爐通過(guò)減少金屬氧化實(shí)現(xiàn)間接節(jié)能。高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用正確控制空氣燃料配比 在爐子運(yùn)行中正確控制燃料量與空氣量的配比，是合理組織燃燒過(guò)程的重要內(nèi)容。在保證燃料完全燃燒的條件下，使助燃空氣量超過(guò)燃燒所需理論空氣量最少，亦即空氣系數(shù)大于1的數(shù)值部分越小，則燃燒溫度越高，

14、而爐子加熱速度則越快，燃料消耗量亦越低。高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用空氣系數(shù)與燃料燃燒溫度的關(guān)系（燃料為油）高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用空氣系數(shù)與煙氣中氧氣含 量的關(guān)系（燃料為油）煙氣中氧氣不同含量時(shí)的空氣量或煙氣量（燃料為油）高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用空氣系數(shù)與離爐煙氣帶走熱損失的關(guān)系 （燃料為油）高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用控制爐內(nèi)壓力 當(dāng)爐內(nèi)壓力為負(fù)值時(shí)，例如爐內(nèi)壓力為- 10Pa，即可產(chǎn)生的吸入風(fēng)速，此時(shí)將由爐口及其它不嚴(yán)密處吸入大量冷空氣，導(dǎo)致離爐煙氣帶走的熱損失增加；當(dāng)爐內(nèi)壓力為正值時(shí)，高溫?zé)煔鈱⒁莩鰻t外，同樣也導(dǎo)致逸出煙氣造成的熱

15、損失。 為了減少上述熱損失， 在操作上要隨時(shí)注意調(diào)整煙道閘門以保持正常爐內(nèi)壓力值。正常爐內(nèi)壓力值為：對(duì)于加熱爐和熱處理爐其爐底處一般控制為零壓值。 控制爐內(nèi)壓力不僅與節(jié)約燃料有關(guān)，而且能通過(guò)控制爐內(nèi)壓力分布，達(dá)到強(qiáng)化爐氣循環(huán)和均勻爐溫的作用。高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用爐內(nèi)壓力與吸入空氣及逸出煙氣熱損失的關(guān)系1逸出煙氣熱損失2吸入冷空氣熱損失高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用減少爐墻熱損失 爐墻熱損失包括散熱損失和蓄熱損失兩項(xiàng) 爐墻厚度增加，爐墻散熱損失少，爐墻外表溫度低，爐墻蓄熱量將增多。 爐墻耐火層采用輕質(zhì)耐火磚或耐火纖維，爐墻散熱損失明顯減少，爐墻外表面溫度顯著降低，蓄

16、熱量亦將因而減少，但材料費(fèi)用有所增加。所以間斷式爐應(yīng)采用較薄的爐墻以減少蓄熱損失，連續(xù)式爐應(yīng)采用較厚的爐墻以降低爐墻外表面溫度，從而能減少經(jīng)常性的散熱損失。高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用預(yù)熱空氣、 煤氣和爐料 降低離爐煙氣溫度，即減少煙氣帶走的熱損失，最有效的辦法是利用煙氣余熱對(duì)煤氣、 空氣和爐料進(jìn)行預(yù)熱。預(yù)熱空氣、煤氣和爐料相當(dāng)于直接向爐內(nèi)回收一部分熱量， 對(duì)強(qiáng)化燃燒和節(jié)約燃料有明顯效果。如下圖所示， 隨著空氣預(yù)熱溫度的提高， 燃料節(jié)約率亦相應(yīng)增大。高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用 煙氣中氧氣含量與燃料節(jié)約率的關(guān)系1空氣預(yù)熱250 2空氣預(yù)熱200 3空氣預(yù)熱150高能耗工

17、業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用采用新型燃燒裝置高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用富氧送風(fēng) 增加助燃空氣中的氧氣含量，會(huì)相應(yīng)降低燃燒生成氣中惰性氣體氮?dú)獾暮?，從而可增加燃料的熱量利用率，達(dá)到節(jié)約燃料的目的。 富氧送風(fēng)的經(jīng)濟(jì)性決定于燃料和氧氣的供應(yīng)價(jià)格高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用實(shí)行少無(wú)氧化加熱 少無(wú)氧化加熱主要有以下幾種方法： 利用燃料不完全燃燒產(chǎn)生還原性氣氛，工件在這種氣氛中加熱可避免或減少氧化。根據(jù)不同的加熱溫度，選擇一定的CO2/CO的平衡值，即可實(shí)現(xiàn)少無(wú)氧化加熱。 液體介質(zhì)中加熱 真空加熱 在馬弗爐或可控氣氛爐中加熱高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用第4章 工

18、業(yè)爐窯余熱回收利用新工藝新技術(shù) 高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用可回收的能量叫做余能資源，其中以熱能形式回收的能量叫做余熱資源。目前習(xí)慣上把余能資源統(tǒng)稱為余熱資源，余熱資源由余熱和重?zé)醿刹糠纸M成。余熱資源是工礦企業(yè)中一種很普通的二次能源， 它在工業(yè)能耗中占有相當(dāng)大的比重。過(guò)去許多余熱資源未能得到合理的利用，浪費(fèi)現(xiàn)象十分驚人。在能源日趨緊張的今天，如何合理地、 有效地進(jìn)行余熱資源的回收將是一件十分緊迫的大事情。第一節(jié) 余熱資源概述高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用對(duì)于穩(wěn)定的熱力系統(tǒng)， 熱力學(xué)第一定律可表達(dá)為熱力學(xué)第二定律指出，在熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功的過(guò)程中，不可能將高溫?zé)嵩?(T1)

19、傳給工質(zhì)的全部熱量Q1在熱機(jī)中都轉(zhuǎn)化為機(jī)械功 (W)， 必然有一部分熱量 (Q2)要傳給低溫?zé)嵩?(T2)， 熱機(jī)的輸出功為高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用熱機(jī)的熱效率為 一般工業(yè)爐窯加熱礦石和鋼錠等工藝流程的熱效率比較低， 僅達(dá)10%-20% 。顯然，具有豐富的余熱資源。 工業(yè)鍋爐、工業(yè)爐窯及一切熱機(jī)，在實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，必然產(chǎn)生余熱資源。高能耗工業(yè)爐窯節(jié)能新工藝新技術(shù)和綜合利用第二節(jié) 余熱資源的來(lái)源1.工業(yè)爐窯余熱資源的來(lái)源：高溫?zé)煔獾挠酂?、產(chǎn)品的重?zé)?，爐渣的重?zé)岷屠鋮s介質(zhì)的余熱。煙氣余熱是指爐窯排放的煙氣中含有的可回收熱量。由于工業(yè)爐窯多數(shù)是依賴直接燃燒燃料釋放熱量來(lái)加熱工質(zhì)和工件的， 其排煙溫度大多在500以上， 有些甚至達(dá)到1600左右。高