工業(yè)加熱爐的節(jié)能環(huán)保技術(shù)

工業(yè)加熱爐的節(jié)能環(huán)保技術(shù)

1環(huán)保思想體現(xiàn)在爐溫和余熱利用技術(shù)之間的應(yīng)用,使經(jīng)濟(jì)高效低在上世紀(jì)末，由于結(jié)構(gòu)和熱量的重大創(chuàng)新，高效化和商品化取得了很大進(jìn)展。因此，空氣可以簡單地加熱到800c的溫度，靠近氣氛的溫度。離開的氣體溫度小于150c，其他熱回收率幾乎可以達(dá)到95%以上，而且長期非常古老。於是國內(nèi)外有條件創(chuàng)新了一種高溫低氧燃燒技術(shù)。所謂高溫低氧燃燒就是在溫度高達(dá)1000℃左右,而含氧量在5%~8%的氣氛中燃燒。這時燃燒非常安全,爐溫非常均勻。由于爐內(nèi)沒有明顯的火焰形狀,消除了局部高溫,爐內(nèi)溫差可大大降低,而產(chǎn)生的NOx低于100×10-6,減少了5/6。燃燒產(chǎn)物中幾乎不含CO和H2等可燃物,完全達(dá)到環(huán)保要求,并因?yàn)榭苫厥沾罅康臒煔庥酂?節(jié)約燃料約50%左右,成為一種既節(jié)能又環(huán)保的燃燒方法。并且,又開發(fā)了一種耐火度高和導(dǎo)熱系數(shù)極低的耐火纖維,在1350℃的爐溫下可長時間使用,其導(dǎo)熱系數(shù)僅為一般耐火磚的1/7~1/8,其厚度可在200mm以下。同時又研制了一種控制精確、快速和靈活可靠的計算機(jī)控制系統(tǒng),這些技術(shù)的創(chuàng)新為爐子改造提供了良好的手段。根據(jù)最新發(fā)表的“工業(yè)加熱爐發(fā)展方向”中提出的“高爐溫、高煙溫、高余熱回收和低爐子惰性”理論,即“三高一低”理論,等等。為工業(yè)爐技術(shù)改造提供了有利的條件和理論指導(dǎo)。我們初步認(rèn)為:高溫低氧燃燒方法可在鍛造爐、連續(xù)加熱爐、反射熔煉爐、保護(hù)氣氛熱處理爐、輻射管和鋼包烘烤上應(yīng)用。2培訓(xùn)設(shè)備加固技術(shù)的初步介紹2.1傳統(tǒng)的節(jié)能措施,需要考慮的主要方面有因?yàn)殄懺鞝t的煙氣排放溫度很高,一般在1000℃左右,有時甚至高達(dá)1300℃,很難有合適的換熱器對其余熱進(jìn)行回收,該項(xiàng)熱損失又很大,所以其燃料消耗很高。煙氣中CO2(溫室氣體)、CO(有毒氣體)、SO2(腐蝕氣體)、NOx(酸雨氣體)及煙塵(可吸入顆粒物)的大量排放,嚴(yán)重地污染了環(huán)境。因此必需對鍛造爐進(jìn)行節(jié)約能源、減少污染、提高質(zhì)量、增加產(chǎn)量和進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)文明的技術(shù)改造。對節(jié)能方面的傳統(tǒng)做法是:提高空氣預(yù)熱溫度;檢測和控制空氣系數(shù);增加爐體的保溫;減少熱煙氣的外溢和冷空氣的吸入,等等。但這些措施往往受到工藝過程和現(xiàn)場條件的限制而無法實(shí)施。如,因煙氣溫度太高而金屬換熱器很容易損壞,換熱器煙氣側(cè)氣流阻力太大而使排煙不暢和換熱器傳熱表面積灰太厚等而無法保持空氣的預(yù)熱溫度。因燃燒器的混合性能不佳,空燃比不能自動調(diào)節(jié)及缺少煙氣中含氧量的監(jiān)測和控制等,而無法檢測和控制空氣系數(shù)。因爐壓過大或過小,爐門過多及常開不關(guān)和爐墻密封不好等而使高溫?zé)煔獾耐庖绾屠淇諝獾奈?等等,導(dǎo)致熱效率很低,因而造成燃耗很高。對減少污染方面的傳統(tǒng)做法是:節(jié)約能源消耗,通常認(rèn)為,節(jié)約了多少燃料,就是減少了多少污染。按理,燃燒充分就可以消除CO的產(chǎn)物,采用低NOx燃燒器和從煙氣中洗除SO2等等。但這些措施往往受到工藝過程和現(xiàn)場條件的限制而無法實(shí)施,如:一般的節(jié)約能源消耗幅度不是很大,并且非常不容易,其作用是有限的。因燃燒器性能不佳,即使在較大的空氣系數(shù)下也很難做到燃燒完全,致使煙氣中既有過剩的O2,又含有CO,NOx的去除更為不易,目前我國尚沒有大量生產(chǎn)和使用低NOx燃燒器,也少有經(jīng)常檢測NOx的儀器。2.2試驗(yàn)設(shè)備臺賬的重建方案2.2.1提高焦?fàn)t溫度和質(zhì)量這種方案適用于水壓機(jī)車間大型車底式鍛造爐的改造,其原則是:1.將原來爐身兩側(cè)的許多普通類型的燃燒器,改成蓄熱式自身預(yù)熱燃燒器;2.仍采用爐溫均勻分布,各燃燒器的熱負(fù)荷均勻供給,同時提高開始加熱時的爐溫,縮短加熱時間,延長保溫時間,均勻鋼坯內(nèi)的溫度差,可提高產(chǎn)量和質(zhì)量;3.因?yàn)椴捎昧诵顭崾綋Q熱器,可取消煙道和煙囪,煙氣進(jìn)入蓄熱式換熱器,將煙氣的余熱的95%回收,將助燃用空氣預(yù)熱至高溫(1000~1100℃)以實(shí)現(xiàn)大幅度地節(jié)能;4.采用高溫低氧燃燒,使燃料在1000℃以上的高溫和僅含5%~8%O2的氣氛中燃燒,可減少9/10的NOx排放量,加上50%的節(jié)能而帶來的減小50%的污染,可大幅度地減少對環(huán)境的污染;5.采用耐火溫度高和導(dǎo)熱系數(shù)極低的耐火纖維作內(nèi)保溫層,可減少爐襯熱損失和爐子的惰性,可節(jié)約燃料消耗和提高爐子控制的靈敏度。方案的示意圖見圖1。2.2.2助燃劑/空氣加熱系統(tǒng)1.2節(jié)能這種方案適用鍛壓車間中型鍛造爐的改造,其原則是:1.將原來在爐身兩側(cè)普遍類型的燃燒器改為蓄熱式燃燒器;2.采用蓄熱式換熱器后,取消煙道和煙囪,煙氣進(jìn)入蓄熱式換熱器,將煙氣的余熱的95%回收,將助燃用空氣加熱至高溫(1000~1400℃)以實(shí)現(xiàn)大幅度地節(jié)能;3.采用高溫低氧燃燒,可大幅度地減少對環(huán)境的污染;4.因蓄熱式燃燒器換向操作可使?fàn)t溫更加均勻分布,同時適當(dāng)?shù)靥岣郀t溫,強(qiáng)化入爐時的加熱,延長保溫時間,均勻鋼坯內(nèi)的溫度差,可提高爐子的產(chǎn)量和質(zhì)量;5.采用耐火度高和導(dǎo)熱系數(shù)極低的耐火纖維作內(nèi)保溫層,可減少爐襯熱損失和爐子的惰性,可節(jié)約燃料消耗和提高爐子控制的靈敏度。方案的示意圖,見圖2。2.2.3因火焰而產(chǎn)生的節(jié)能技術(shù)這種方案適用于精鍛車間小型鍛造爐的改造,其原則是:1.將原來的燃燒器改成蓄熱式自身預(yù)熱燃燒器,爐頭左右兩個燃燒器輪流變動火焰的方向,火焰自爐頭至爐尾,然后再至爐頭的另一燃燒器,形成U形火焰;2.因火焰換向而使?fàn)t溫均勻,同時適當(dāng)?shù)靥岣郀t溫,強(qiáng)化入爐時的加熱,延長保溫時間,均勻鋼坯內(nèi)的溫度差,可提高爐子的產(chǎn)量和質(zhì)量;3.采用蓄熱式換熱器,取消煙道和煙囪,煙氣進(jìn)入蓄熱式換熱器,將煙氣余熱的95%回收,將助燃用空氣加熱至(1000~1400℃)高溫以實(shí)現(xiàn)大幅度地節(jié)能;4.采用高溫低氧燃燒,可大幅度地減少對環(huán)境的污染;5.采用耐火溫度高和導(dǎo)熱系數(shù)極低的耐火纖維作內(nèi)保溫層,可減少爐襯熱損失和爐子的惰性,可節(jié)約燃料消耗和提高爐子控制的靈敏度。6.因火焰的行程較長,傳熱充分,爐子的熱效率較高。方案的示意圖見圖3。2.3鑄造爐改造方案三鍛造爐改造方案一:這種方案很適用于水壓機(jī)車間大型車底式鍛造爐節(jié)約能源、減少污染、提高產(chǎn)量和質(zhì)量的改造,是很好的方案。主要的特點(diǎn)是:1.能實(shí)現(xiàn)大型鍛造爐改造的目的;2.改造的工作較大,費(fèi)用較高,費(fèi)時長,但收效較顯著。鍛造爐改造方案二:這種方案僅適用鍛壓車間中型鍛造爐節(jié)能、少污染、提高產(chǎn)量和質(zhì)量的改造,是較好的方案。主要的特點(diǎn)是:1.能實(shí)現(xiàn)中型鍛造爐改造的目的;2.改造的工作量較小,費(fèi)用少,費(fèi)時短,但收效仍顯著。鍛造爐改造方案三:這種方案最適用于鍛壓車間小型鍛造爐節(jié)能、少污染、提高產(chǎn)量和質(zhì)量的改造,是較好的方案。主要的特點(diǎn)是:1.能實(shí)現(xiàn)小型鍛造爐改造的目的;2.改造的工作量最小,費(fèi)用最少,時間短,但收效最顯著。3連續(xù)加熱設(shè)備的重建方案概述3.1增加爐前輥道長度由于軋鋼廠增產(chǎn)、節(jié)能、提高質(zhì)量、減少污染和進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)的需要,要求對軋鋼連續(xù)式加熱爐進(jìn)行技術(shù)改造。過去,對增產(chǎn)方面的傳統(tǒng)做法是:增加爐子的長度,增加爐子的供熱能力,降低鋼材的加熱溫度及其不均勻性,提高加熱段的爐溫和提高鋼坯的入爐溫度來增加爐子的產(chǎn)量,等等。但這些措施往往受到現(xiàn)場條件的限制而無法實(shí)施,如:因車間位置的限制,推鋼機(jī)后移的困難和爐前輥道改造的工程量太大等,而不能增加爐子的長度。因燃燒器供熱能力不夠,排煙能力不夠和供給空氣量及燃料量壓力不夠等,而不能增加爐子的供熱能力;因軋機(jī)負(fù)荷能力不夠、軋輥強(qiáng)度不夠和對產(chǎn)品的均衡變形的質(zhì)量要求很高等,而不能降低鋼材的加熱溫度及其不均勻性;因加熱爐爐襯的耐火性能不夠,熱連鑄坯因保溫不夠和預(yù)熱段預(yù)熱不夠等,而無法增加爐子的產(chǎn)量。對節(jié)能方面的傳統(tǒng)做法是:提高空氣預(yù)熱溫度,檢測和控制空氣系數(shù),增加爐體的保溫,降低冷卻水帶走的熱損失,減少熱煙氣的外溢和冷空氣的吸入,等等。但這些措施往往也受到現(xiàn)場條件的限制而無法實(shí)施,如:因煙氣降溫太多、換熱器的傳熱面積太小和換熱器傳熱表面積灰太厚等,而無法提高空氣預(yù)熱溫度;因燃燒器的混合性能不佳、空燃比不能自動調(diào)節(jié)及缺少煙氣中含氧的監(jiān)測和控制等,而無法檢測和控制空氣系數(shù);因爐襯的厚度不夠、保溫層的絕熱性能不好和爐襯的材質(zhì)不佳損壞等,而無法增加爐體的保溫;因冷卻構(gòu)件太多、冷卻水溫太低和冷卻構(gòu)件沒有絕熱包扎等,而無法降低冷卻水帶走的熱損失;因爐壓過大或過小。爐門常開不關(guān)和爐墻密封不好等,而使熱煙氣外溢和冷空氣的吸入,等等,導(dǎo)致熱損失太大而影響節(jié)能工作。3.2連續(xù)加熱設(shè)備的改造方案3.2.1提高爐溫,減少燒損,提高產(chǎn)品的質(zhì)量目的是大幅度地增產(chǎn)和節(jié)能,并提高加熱質(zhì)量和減少污染,可采用原有推鋼式爐爐型,且爐子占地面積不變。改造的原則是:1.取消上下預(yù)熱段,并改為主上下加熱段,提高鋼坯入爐時的爐溫,強(qiáng)化入爐時的加熱,以大幅度提高產(chǎn)量。2.逐步減少主上下加熱段的熱負(fù)荷而變?yōu)榫鶡岫?和原均熱段降低爐溫變成均熱段2,以減少燒損和提高加熱質(zhì)量。3.采用蓄熱式換熱器,取消煙道和煙囪,煙氣進(jìn)入蓄熱式換熱器,將煙氣的余熱的95%回收,將助燃用空氣加熱至高溫以實(shí)現(xiàn)大幅度地節(jié)能。4.采用高溫低氧燃燒,使燃燒在1000℃以上的高溫和僅含3%~5%O2的氣氛中燃燒,可大幅度地減少對環(huán)境的污染。5.強(qiáng)化均熱段的作用和高溫低氧燃燒使?fàn)t溫非常均勻而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。方案的示意圖見圖4。3.2.2加強(qiáng)空氣余熱的回收利用,減少水土流失目的是提高加熱質(zhì)量和大幅度地節(jié)能和減少對環(huán)境的污染,可采用原有推鋼式爐爐型,爐子占地面積可減小,但產(chǎn)量保持不變。改造的原則是:1.取消上下預(yù)熱段,減小爐子占地面積。2.提高鋼坯入爐時的爐溫,強(qiáng)化入爐時的加熱。3.遂步減少加熱段的熱負(fù)荷和降低均熱段爐溫,以減少燒損和提高加熱質(zhì)量。4.采用蓄熱式換熱器,取消煙道和煙囪,煙氣進(jìn)入蓄熱式換熱器,將煙氣的余熱的95%回收,將助燃用空氣加熱至高溫以實(shí)現(xiàn)大幅度地節(jié)能。5.采用高溫低氧燃燒,可大幅度地減少對環(huán)境的污染。6.強(qiáng)化均熱段的作用和高溫低氧燃燒使?fàn)t溫非常均勻而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。方案的示意圖見圖5。3.2.3提高自動燃燒能力目的是提高加熱質(zhì)量、大幅度地增產(chǎn)、節(jié)能和減少對環(huán)境的污染,同時為配合連鑄與連軋,提高機(jī)械化和自動化程度,可采用新的步進(jìn)爐爐型。改造的原則是:1.取消上下預(yù)熱段并改為主上下加熱段,提高鋼坯入爐時的爐溫,強(qiáng)化入爐時的加熱,以大幅度提高產(chǎn)量。2.逐步減少主上下加熱段的熱負(fù)荷而將部分加熱段變?yōu)榫鶡岫?和原均熱段降低爐溫后變成均熱段2,以減少燒損和提高加熱質(zhì)量。3.采用蓄熱式換熱器,取消煙道和煙囪,煙氣進(jìn)入蓄熱式換熱器,將煙氣的余熱的95%回收,將助燃用空氣加熱至高溫以實(shí)現(xiàn)大幅度地節(jié)能;4.采用高溫低氧燃燒,可大幅度地減少對環(huán)境的污染;5.強(qiáng)化均熱段的作用和高溫低氧燃燒使?fàn)t溫非常均勻而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。方案的示意圖,見圖6。3.2.4分室式快速加熱爐目的是為配合連鑄與連軋形成流水線式生產(chǎn),提高連續(xù)化、機(jī)械化和自動化程度,同時提高加熱質(zhì)量、大幅度地增產(chǎn)和節(jié)能,可采用新的分室式快速加熱爐爐型。改造的原則是:1.建立若干個橢園形室式爐,每個爐之間用輥道串聯(lián)起來,鋼坯在中間穿行,可以前進(jìn)、停頓和后退,其速度可調(diào),其運(yùn)行靠爐間的輥道來進(jìn)行。2.每個室保持一定的爐溫,提高鋼坯入爐時的爐溫在1500℃,強(qiáng)化入爐時的加熱,以大幅度提高產(chǎn)量。3.逐步減小各分室的爐溫,由加熱室變?yōu)榫鶡崾?以減少燒損和提高加熱質(zhì)量。4.供熱量3.3主要的改造方案改造方案一:適用于舊連續(xù)加熱爐增產(chǎn)、節(jié)能、少污染和提高質(zhì)量的改造,是很好的方案。主要的特點(diǎn)是:1.改造的工作量小,費(fèi)用少,費(fèi)時短,收效顯著。2.對車間的布置、流程、作業(yè)和調(diào)度變化不大。3.適應(yīng)連鑄連軋的能力差,不能很好適應(yīng)鋼坯入爐的溫度的變化。改造方案二:適用于舊連續(xù)加熱爐的改造。主要的特點(diǎn)是:1.因改造的目的不在于增加產(chǎn)量,因而可減小爐子的長度,使改造的工作量更小,費(fèi)用更少,費(fèi)時更短,收效仍顯著。2.對車間的布置、流程、作業(yè)和調(diào)度變化不大。3.適應(yīng)連鑄連軋的能力差,不能很好適應(yīng)鋼坯入爐的溫度的變化。改造方案三:適用于新爐子的建造以配合連鑄連軋鋼坯入爐的溫度變化,是比較理想的方案。主要的特點(diǎn)是;1.鋼坯在爐內(nèi)運(yùn)行可前進(jìn)、可后退和其運(yùn)行的速度可調(diào),適應(yīng)軋機(jī)產(chǎn)量的變化