淺談工業(yè)工業(yè)爐技術(shù)的改進(jìn)

淺談工業(yè)工業(yè)爐技術(shù)的改進(jìn)

燃料工業(yè)爐是一個(gè)以燃料為能源的工業(yè)爐，是工業(yè)加熱的重要設(shè)備。廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè),種類多,影響大。工業(yè)加熱是制造業(yè)的重要組成部分,制造業(yè)是工業(yè)的主體。我國(guó)制造業(yè)占GDP比重的三分之一,占工業(yè)的78.2%。以鍛造生產(chǎn)為例,2003年年產(chǎn)鍛件250萬(wàn)t,供制造業(yè)務(wù)部門使用,其水平直接影響到汽車等支柱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。燃料爐在我國(guó)工業(yè)爐中起著舉足輕重的作用。工業(yè)爐中燃料爐能耗占工業(yè)爐總能耗的92%?？梢娝仨殱M足高產(chǎn),優(yōu)質(zhì),低耗,少污染的生產(chǎn)目標(biāo)。工業(yè)上,幾乎一切需要加熱的工序,都可以應(yīng)用燃?xì)?由于環(huán)保問(wèn)題的日益突出,限制了固體燃料煤的直接燃燒,又由于我國(guó)石油資源的短缺,因而合理組織工業(yè)爐的氣體燃料及合理使用西氣東輸送來(lái)的天然氣愈加被重視?，F(xiàn)在有的廠改燒天然氣,一些中、小型企業(yè)用清潔冷煤氣少,多用熱臟煤氣生產(chǎn)出來(lái)的煤氣不凈化,不冷卻,直接供工業(yè)爐窯燃燒用。盡管熱臟煤氣熱值低,煤氣壓力低,不能遠(yuǎn)距離輸送,內(nèi)含焦油、粉塵,不能實(shí)現(xiàn)自控。但近期鑒于有些地區(qū)明令不許直接燒煤,而熱臟煤氣投資少,占地小,易上馬,受到一些企業(yè)的青瞇。燃?xì)夤I(yè)爐加熱技術(shù)及裝備水平對(duì)滿足工藝要求,提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本,合理利用能源,保護(hù)環(huán)境,改善勞動(dòng)條件,實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)等都有很大的影響。工業(yè)加熱技術(shù)是燃燒學(xué),傳熱學(xué),流體力學(xué)等學(xué)科交叉的科學(xué)?？梢哉f(shuō)工業(yè)爐是各項(xiàng)技術(shù)的載體,其水平是完成各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的保證,從某種意義講,工業(yè)爐的技術(shù)水平反映了一個(gè)國(guó)家工業(yè)的綜合水平,工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家無(wú)不予以高度關(guān)注。本文從以下幾個(gè)方面介紹燃?xì)夤I(yè)爐熱工技術(shù)的改進(jìn)。1低氧燃燒技術(shù)燃?xì)馊紵b置,是燃?xì)夤I(yè)爐的重要裝置,是燃?xì)鉅t的“心臟”。要求它高效、節(jié)能和高性能。根據(jù)爐子生產(chǎn)目的,工作形式,結(jié)構(gòu)形式等,比較不同燃?xì)馊紵鞯奶卣?正確設(shè)計(jì),選擇及合理安裝使用燃燒器是非常重要的。上世紀(jì)70年代以前,燃?xì)鉄於酁楦邏簢娚涫綗?低壓渦流式等,隨著燃燒技術(shù)的發(fā)展,為滿足多種加熱工藝的要求,上世紀(jì)80年至今,我國(guó)成功地自行開發(fā)、研制了一些新型燃燒器,如低NOX燒嘴、高速燒嘴、平焰燒嘴、自身預(yù)熱燒嘴、蓄熱式燒嘴等,以提高熱效率,節(jié)約能源,減少污染,保護(hù)環(huán)境,提高產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量,控制爐內(nèi)氣氛等。低NOX燒嘴:采用高溫低氧燃燒技術(shù)。近年來(lái)得到一定的研究和應(yīng)用。就是在高溫條件下,爐膛中的氧含量大大少于空氣中正常含氧量,在整個(gè)爐膛中進(jìn)行迷漫性的空間燃燒,溫度均勻、加熱質(zhì)量好,煙氣中NOX含量很低。平焰燒嘴:火焰為平面火焰,呈圓盤形狀,利用火焰的大面積直接輻射,升溫快,爐溫高,加熱溫度均勻,爐膛尺寸小,節(jié)省燃?xì)?。特別適合在高(中)溫爐上使用,在周期爐上使用更有特殊意義。高速燒嘴:利用出口煙氣流的高速(200～300m/s)攪動(dòng),升溫快,爐溫均勻,排煙口對(duì)爐內(nèi)溫度均影響很小,爐膛結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,適合中低溫爐。自身預(yù)熱燒嘴:是一種把燃燒器,換熱器,排煙裝置合為一體的燃燒裝置。它不但供給爐子熱量,而且利用煙氣余熱達(dá)到節(jié)能的目的。蓄熱式燒嘴:具有雙重職能,既作為燃?xì)鈬娍?還作為燃燒室的排煙道。它由一對(duì)燒嘴、一對(duì)蓄熱體、切換閥和相關(guān)控制系統(tǒng)組成,一個(gè)燒嘴和一個(gè)蓄熱體為一組,兩組輪換使用。其交替燃燒提供的熱源改善了爐內(nèi)溫度均勻性,有利于爐內(nèi)管件的傳熱,同時(shí)可抑制NOX生成,實(shí)現(xiàn)了蓄熱體與燒嘴一體化。高溫空氣燃燒技術(shù):是20世紀(jì)90年代在發(fā)達(dá)國(guó)家開始普遍推廣的一種燃燒技術(shù),它具有高效煙氣余熱回收和高溫預(yù)熱空氣(700℃)以及低NOX排放等多重優(yōu)勢(shì),如雙燃料噴槍。2提高爐體質(zhì)量近幾十年來(lái),我國(guó)研制和推廣了一系列“二高一輕”即高溫、高強(qiáng)和輕質(zhì)的爐用材料。如:耐火纖維、輕質(zhì)或超輕質(zhì)高溫、高強(qiáng)度耐火材料。工業(yè)爐爐襯的蓄熱和散熱一般占總能耗的20%～45%,選用耐高溫、容重小、導(dǎo)熱系數(shù)低的耐火纖維代替耐火磚做爐襯,可減少爐體的蓄熱和散熱損失,提高熱效率,節(jié)約能源35%左右。同時(shí),無(wú)拱頂推力,爐門輕,爐子骨架負(fù)荷大為減少,可節(jié)約建爐鋼材三分之一左右,同時(shí)可簡(jiǎn)化爐體基礎(chǔ)。由于爐襯熱容量小,爐子升溫快,有利操作周期的縮短,爐子作業(yè)率和熱效率的提高,使?fàn)t子同時(shí)獲得節(jié)能、增效的目的。2.1制作試驗(yàn)材料耐火纖維:目前我國(guó)已有適用于1000℃、1100℃、1200℃、1250℃不同爐溫的制品。這些耐火纖維可以根據(jù)需要,制成不同形狀和規(guī)格,如纖維氈、毯、板等。輕質(zhì)硅鈣板:是一種優(yōu)質(zhì)輕型保溫材料,具有強(qiáng)度高,容量小,隔熱性能好等優(yōu)點(diǎn)。耐火燒注料:是不定形耐火材料,也稱散狀料,具有燒注后爐體整體性能好,耐火性能高,施工方便,壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。是替代普通耐火磚,提高爐子砌體水平的新型耐火材料。目前高溫爐使用較多。2.2爐襯耐火纖維/耐火纖維根據(jù)需要采用不同爐襯結(jié)構(gòu)。耐火纖維爐襯結(jié)構(gòu)一般有兩種:一種是在原耐火磚爐襯結(jié)構(gòu)表面粘貼50mm左右耐火纖維,另一種是爐襯全部采用耐火纖維,稱作全耐火纖維爐襯結(jié)構(gòu)。還可在耐火纖維表面噴涂耐高溫涂料等提高抗沖刷能力。3煙氣換熱器的簡(jiǎn)介由燃?xì)夤I(yè)爐排出的煙氣溫度很高,帶走大量余熱,使?fàn)t子的熱效率大大降低。一般煙氣帶走的熱量占總供熱量的30%～70%。充分回收余熱,節(jié)約燃料,是爐子節(jié)能的重要途徑。一般助燃空氣溫度每提高100℃,可節(jié)約燃料5%?；厥沼酂岬姆椒ê芏?如用來(lái)預(yù)熱燃燒用空氣,燃?xì)饣蝾A(yù)熱物料;用來(lái)生產(chǎn)蒸汽或熱水等。其中采用換熱器預(yù)熱助燃空氣,能提高爐子熱效率,且能與爐子生產(chǎn)時(shí)間同步,因而被廣泛采用。目前可采用以下幾種新型換熱器:輻射換熱器:以輻射傳熱為主,用于排出的煙氣溫度大于800℃的爐子。此換熱器已成功地用于上千臺(tái)爐子,獲得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。噴流換熱器:以對(duì)流傳熱為主,主要用于中溫爐上,是將被預(yù)熱介質(zhì)高速噴吹到換熱器換熱管壁上,因而提高了傳熱系數(shù),換熱效率高,但阻力損失大。板式換熱氣:以對(duì)流傳熱為主,主要用于中溫爐上。其結(jié)構(gòu)是將耐熱鋼板沖壓成型,兩塊鋼板焊接成一個(gè)換熱單元,由多個(gè)換熱單元組成換熱器。具有單位體積小,換熱面大,阻力損失小等優(yōu)點(diǎn)。管式換熱器:是以對(duì)流換熱為主的換熱器,適用于煙氣溫度1000℃以下,管子材質(zhì)根據(jù)不同煙氣溫度可選用耐熱鋼,不銹鋼,滲鋁鋼管和普通鋼管。管式換熱器形式很多,現(xiàn)有一種“附壁流管式換熱器”,預(yù)熱介質(zhì)流股與管壁平行流動(dòng),中心流速低,管壁附近流速高,將附面層大面積清掃掉,大大提高了氣流對(duì)流給熱系數(shù),降低換熱管管壁溫度,延長(zhǎng)其壽命,而且氣流阻力損失小,是一種綜合性能較好的換熱器。熱管換熱器:是回收低溫?zé)煔庥酂岬挠行аb置。4爐型結(jié)構(gòu)的選擇燃?xì)夤I(yè)爐的結(jié)構(gòu)類型盡管較多,但先進(jìn)的爐型所占比重不大,絕大多數(shù)為上世紀(jì)50～60年代的結(jié)