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工业窑炉节能的主要途径

2024-09-30

1、改造、更新窑炉

炉型好坏对能耗影响很大，炉型主要根据生产工艺要求和热能合理利用原则而定。如轧钢加热炉，一般分预热，加热和均热三段，三段的温度不一样，供给的热量也不一样，炉型必须根据三段不同的要求而定。加热段为燃料燃烧区间，空间要大一些、炉顶要高一些、允许其温度高于均热段，也允许钢料各部分产生较大的温差，实行强化加热，然后利用温度较低的均热段使钢料温差缩小到允许范围之内。加热段和均热段之间炉顶应尽量压下，以减少热损失。预热段为余热利用区，用较低的炉膛加大炉气流速、强化对流换热。对轧钢加热炉的炉型是这样，其他工业窑炉的炉型也是这样，也应使其满足生产工艺、热工、温度等方面的要求。因此，炉型合理、不仅可以保证加热质量，又可使热能得到合理利用，节约燃料。

2、改善燃烧过程

无论烧煤、烧油、烧煤气的工业窑炉都存在一个燃烧是否完全的问题。燃烧完全是指燃料和空气混合后得到充分的燃烧，把燃料的热值充分地发挥出来。燃烧是否完全主要决定于燃烧室和燃烧器(烧咀).对烧燥窑炉而言，燃烧室设计得好，煤渣里含炭量很少:对烧油、烧媒气窑炉而言，燃烧器设计得好，能使燃料得到完全燃烧，显然可以节能，否则，造成浪费。

在燃烧技术方面，常规的节能燃烧技术有：高温空气燃烧技术，富氧燃烧技术，重油掺水乳化技术、高炉富氧喷粉煤技术、普通炉窑燃料入炉前的磁化处理技术等。其中应用广泛的有：高温空气燃烧技术和富氧燃烧技术。

高温空气燃烧技术是90年代发展起来的一项燃烧技术。高温空气燃烧技术通过蓄热式烟气回收，可使空气预热温度达烟气温度的95％，炉温均匀性≤±5℃，其燃烧热效率可高达80％。该技术具有高效节能、环保、低污染、燃烧稳定性好、燃烧区域大、燃料适应性广、便于燃烧控制、设备投资降低、炉子寿命延长、操作方便等诸多优点。但高温空气燃烧还存在诸如各热工参数间和设计结构间的定量关系，控制系统和调节系统的最优化，燃气质量和蓄热体之间的关系，蓄热体的寿命和蓄热式加热炉的寿命的提高等一些问题，有待进一步去探索。

采用氧气浓度高于21％的气体参与燃烧的技术，叫富氧燃烧技术。富氧燃烧的技术主要是研制适合工业炉窑实用的燃烧器。富氧助燃技术具有减少炉子排烟的热损失、提高火焰温度、延长炉窑寿命、提高炉子产量、缩小设备尺寸、清清生产、利于CO₂和SO₂的回收综合利用和封存等优点。但富氧燃烧含氧量的增加导致温度的急剧升高，使NOx增加，这是严重制约富氧燃烧技术进入更多领域的因素之一。另外在工业炉窑上设计采用富氧空气助燃时，应该避免炉内温度场不均匀。

3、炉体保温

炉体散热是热损失的一个重要维成部份，如何加强炉体保温自然是个值得注意的问题。现在，保温材料很多，要用得恰当，才能发挥作用.如硅酸铝耐火纤维毯可用在炉温不高于1000℃。的窑炉上：炉温高于1000℃，可用不定型可塑料和珍珠岩保温材料.当然、还要看具体情况，如高温炉、里面用耐火砖，外面用硅酸铝耐火纤维毯也可以。除此而外，还要注意一个密封问题，为了使炉体密封好、炉体外面需包上一层薄钢板，使炉内热气不致由砖缝或裂缝泄漏出来。一般要求炉体外壁温度不高于50℃。

以大型工业窑炉为例，当前在工业加热大型工业窑炉领域采用的节能方法和技术主要有：炉衬材料轻型化，其典型代表就是“全纤维炉”；蓄热式工业炉，是在热流的下游着手进行余热回收；红外涂料技术，其根本弱点是涂层的老化，发射率衰减；此外，还有以突起物来增加炉膛面积。高温大型工业窑炉内衬节能保护涂料生产工艺高，涂料耐温都可以达到1800℃，耐酸耐碱好，硬度高，抗冲击等特点。人们通过热平衡计算或测试，发现电阻炉炉体蓄热和散热损失高达60%～70%，而加热工件的有效热仅25%～30%。燃料炉的情况也基本类似。以此为依据，于是采用热容较小的轻质材料和保温材料筑炉，以减少蓄热和散热损失。走出传统的技术领域，采用新的节能机理，例如强化炉窑辐射传热技术实现热流源头的热射线有效调控，就能够在现有能耗的基础上，再节能20%～30%。

4、余热利用

涉及工业窑炉的工厂大都是耗能大户，它们的平均热效率大都低于30%，平均效率不到20%甚至更低。通常有30%的燃烧热随排放的废气(如烟气)跑掉了。例如，退火炉的烟气温度达600℃～1100℃，水泥窑废气为450℃～800℃，(干法)和350℃～600℃(湿法)，玻璃窑废气为650℃～900℃，陶瓷耐火材料窑炉废气为250℃～450℃。因此，以经济学的观点，只要增加一些短期内可以得到回收的投资，便能得到长期的回收利用余热，以提高综合经济效益。