谈工业炉窑的热过程及节能措施

科技创新与应用 ｌ ２ ０ １ ４ 年 第 ２ ７ 期
工 业 技 术
谈 工业 炉 窑 的热过程 及节 能 措施
李 军
Байду номын сангаас
（ 东北特钢集 团北满特殊钢有限责任公 司， 黑龙江 齐齐哈 尔 １ ６ １ ０ ４ １ ）
摘 要： 工 业生 产过 程 中， 完成 对 燃料 进 行 充 分燃 烧 并 为生 产过 程提 供 热 量 的主 要 设备 就 是 工业 炉 窑 。 工业 炉 窑在 使 用 时对 能 源 的 消耗 量极 大 ， 传统 的热 源 生 产过 程 并 不 能 实现 燃料 的 充分 燃 烧 ， 造 成 了能源 的 浪 费 ， 同时 ， 生 产 中所排 放 的燃 烧 气体 浓 度 高且 数量 多， 带 来 了严 重 的环 境 污 染 问题 。文章 将 对 于燃 料 燃 烧过 程进 行 逐 一 解析 ， 并 总 结 出 了 炉窑 生 产 中的 节 能 减排 措 施 ， 旨在 有
２ ． １加 工工 艺 的 改进
对 于 不 同的 炉 窑加 Ｔ行 业 ，采 用 的 加 工 温 度 条 件 也 是 不 尽 相 浪费 严 重 ， 在 燃 烧 后 对 空气 的 污染 最 为 严 重 ； 油 燃 料 和 气 体 燃 料 较 同 。 炉窑 加 热 中将 燃烧 工 艺 的水 准 控制 在 一定 范 围 内是 保 证 加工 质 煤 燃 料 而言 ， 使 用 效能 更 高 ， 产 生 的污 染 也 相对 较 少 ， 但 在 使 用过 程 量 的 内在 需要 。 首先 ， 燃 烧环 节 中要 保 持 温度 的 可 持续 性 ， 在 操作 过 中存在潜在 的安全隐患 ， 并且开发和使用成本较高。为 了提高传统 程 中尽量避免能源供应 的中断使燃烧环境出现较大的变化 ；其次 ， 燃料 的燃 烧 效 能 ， 就要 从 其 燃 烧 过程 人 手 ， 找 出各 自的优 缺 点 并 加 在 炉 窑 的选 用 方面 要 注重 于 企业 生 产 要 求 的结 合 ， 选 用 符 合 生产 标 以系统 分 析 ， 实现 对 炉窑 燃 烧 过程 的节 能 改造 。 注 的炉 窑设 备 。 １燃料 的燃烧 过 程 ２ ． ２ 开发 新 型燃 烧 技 术 １ ． １煤 的燃 烧 过 程 传 统燃 烧 技术 之 所 以能 源 消耗 量 大 ， 燃 烧 效 能低 主要 是 由于 炉 在 工 业炉 窑 中 ， 煤是 作 为 主 要 的燃 料 。 当燃 料 进 入炉 内后 会 受 窑 内燃 料燃 烧 不充 分 造 成 的 ， 因此 ， 在炉窑燃烧时， 要根 据 不 同燃 烧 到炉内的高温烟气 、 炉墙 、 燃料层的辐射与对流换热 而被加热升温 ， 需 要 和 环境 条 件将 燃 烧 温度 控 制 在合 理 范 围 之 内 ， 还可 以通 过 采 用 水 分 逐渐 逸 出直 至 完 全烘 干 。 需 要 在这 一 个 阶段 对 氧气 没 有 的需 求 加 大供 氧量 ， 提 高 氧 气 的纯 度来 创 造 稳 定 高 温 的燃 烧 环境 。 目前 在 却 需 要提 供 充 足 的热 量 。 炉 窑燃 烧 中所 使 用 的新 型 技 术 主要 有 富 氧 燃 烧 和 新 型 燃 烧 控 制 技 燃料 随着 温度 的 升高 而 开 始热 分解 析 出挥 发 分 。 不 同的燃 料 温 术 。富氧燃 烧 技 术 的工 作原 理 主 要 是 通过 增 加 炉 窑 内氧 气 的含 量 ， 度 的析 出挥 发 分 也 是不 同 的 ， 褐 煤 到无 烟 煤 ， 温度约为 １ ３ ０ ～ ４ ０ ０ ￣ Ｃ 。 提 升 燃 烧 的 温度 ， 从 而将 窑 内温 度 保 持 在 稳 定状 态 ， 使 持 续 并 符 合 另外 ， 加 热 速度 还 和 挥 发 分 的 析 出量 是 有 关 系 的 ， 当加 热 速 度 变 慢 燃 烧要 求 。 新 型燃 烧 控制 技术 主要 是通 过 调 整进 料 口和散 热 口的结 的时 候 挥发 分 的生 产 量也 就 少 ，当达 到 一定 的温 度 和浓 度 的时 候 ， 构， 使 得 炉窑 内温度 分 布更 加 均 匀 ， 并 能够 对 温 度 做 出及 时调 整 ， 加 挥发 分 就 会 着 火 并 进行 燃 烧 ， 同 时会 释放 出大 量 的 热 ， 并 使 焦 炭 也 强热气气流的转换和流通 ， 提高燃烧效率。 另外 ， 还可以通过更换炉 进行燃烧 ， 挥发分 的燃烧速度和与空气有关是扩散燃烧 。 窑制作材料 ， 控制外界炉温 ， 或 者 对 燃料 实行 干 燥 作 业 等 技 术 措 施 随着 挥发 分 的进 一 步燃 烧 使得 温度 进 一 步 的升 高 ， 慢 慢 的将 会 来 尽 可 能使 燃料 的利 用率 有 所提 升 ， 实 现燃 料 的充分 燃 烧 。 进入 到 焦 炭 的表 面燃 烧 ， 焦 炭 的表 面 燃 烧速 度 和 燃料 当 中 的可 燃碳 ２ ． ３ 炉窑 设 备结 构 优 化 和 氧气 有 关 。 当温 度低 于 ９ ０ ０ ～ １ ０ ０ ０ ％时 ， 氧 气 的供 给 就会 很 充 足 ， 化 ２ ． ３ ． １定 期 进行 热 量标 准 检测 ， 优 化 设 备结 构 学 反 应速 率 小 于 氧气 向反 应表 面 的扩散 速率 。若 是 温 度 高 于 ９ ０ ０ ～ 炉 窑设 备 的优 化 改 造要 以对其 燃 烧 温 度 的检 测 作 为标 准 ， 对 于 Ｉ Ｏ ０ ０ ￣ Ｃ 时 ，化学反应速率将会 随着温 度的升高从而转变呈指数增 不符合节能标准的老 旧设备要及时予 以更换或淘汰 ， 对 于有改造价 加。 最后 当到达 一 定 的温 度 后 ， 就会 超 过 氧气 向表 面 的 扩散 速 率 ， 在 值 的炉 窑设 备 在 通过 定 量分 析 后 制定 合 理 的结 构改 造 计 划 ， 重 点 改 这 个 时候 ， 氧 气 的输 送 速率 就代 表 着 总 的燃 烧速 率 。 进 不符 合节 能 环 保标 准 的部 分 。 １ ． ２ 油 的燃烧 过 程 ２ ． ３ ． ２ 有针 对性 的进 行设 备 改造 油是 液 体燃 料 ， 与 煤相 比 ， 油更 易 于着 火 和 燃 烧 ， 油 的 沸点 低 于 首 先要 注 重 炉窑 保 温效 果 的测 定 ， 力 求保 证 炉 窑燃 烧 设 备 内部 其着火温度 ， 因此 ， 燃 烧 在 气 态 下 进 行 。油 受 热 后 首 先 汽 化 成 油 蒸 温度的稳定性 ，同时要在炉窑改造中多使用新型改造工艺和技术 ， 气， 油 蒸 气 与空 气 混合 达 到一 定 的温 度 时 开始 着 火 、 燃烧 。 要 强化 油 在 节省 生 产 成本 的前 提 下 最 大程 度 地 实现 燃 烧 效 能 ， 使 炉 窑工 业 生 的燃 烧 ， 就要 保 证 有 良好 的 雾化 和 混 合 。 当雾 化 不 良时 ， 油滴过大 ， 产 兼具 经 济 型 和环保 性 ， 实 现 工业 生 产 和环 境 之 间 的协 调发 展 。 燃 烧 时 油滴 破 裂会 产 生 大量 的 焦块 。 当混合 不 良 ， 空气 不 足 时 ， 即使 参 考文 献 雾化效果好 ， 也会发生热分解 ， 产 生 炭 黑 。这 些 焦 块 和炭 黑 很 难 燃 【 １ ］ 崔 民 选． ２ ０ ０ ６中 国能 源发 展 报 告 ［ Ｍ］ ． 北京 ： 社 会 科 学文 献 出版 社 ， 尽， 造 成 机 械不 完 全燃 烧 热损 失 。 ２ ００ ６． １ ． ３气体燃料的燃烧过程 ［ ２ ］ 张润霞 ， 肖继 昌． 企 业 热 平衡 与 节 能技 术 ［ Ｍ】 ． 北京 ： 石 油 工 业 出版 工业炉窑中使用 的气体燃料主要 是煤 气 、天然气 和石油液化 社 ． １ ９ ９ ３ ． 气。 气体燃料含灰分极少 ， 不存在燃尽 问题 ， 所 以燃烧和着火是燃烧 ［ ３ ］ 王 忠金 ， 周德 成 ， 戴 万福 ． 工 业 炉 窑 节能 原 理 的数 学表 达 及 节 能 分 的过程 ， 将燃气 和空气是否进行预混合 ， 当进入燃烧室 的时候 ， 分为 析［ Ｊ 】 工 业炉 ， ２ ０ ０ ４ （ ５ ） ． 种燃 烧 的燃 气 ， 有扩散 、 无 焰 和 大气 燃 烧这 ｊ 类 。 扩 散 燃 烧是 将燃 ［ ４ ］ 王 璋保 ． 改 变能 源结 构 ， 减 轻环 境 污 染［ Ｊ ］ ． 工业 炉 ， １ ９ ９ ８ （ ３ ） ． 气和空气的扩散和混合程度决定的并不参与预混。 与之相反的是无 焰 燃烧 ， 无 焰 燃烧 的速 度快 强 度 大并 且 能 够在 燃 烧 之 前 可 以完 全 的 混合。而大气燃烧正好处于两者 的中间位置 ， 既没有无焰的燃烧速 度 快 和强 度 大 的特 点 ， 也 没有 扩 散燃 烧 的 不混 合 。 ２ 如何 有效 提 升 炉窑 燃烧 效 果 ， 实 现节 能 减 排 的 目标 对 于传 统炉 窑 燃 烧 方 法 的 节 能改 进 机 制 主要 是 在 保 证 炉 窑 供 热稳 定 性 和效 能性 的基 础上 ， 对 燃 烧 的技 术 采 取 合 理 的方 法 进 行改 造， 同时对炉窑设备本身进行节 能化改造 ， 以达到提高燃烧效率 ， 节 能 减排 的效 果 。
效 解决 炉 窑 生产 所 引发 的环 境 问题 。
关 键词 ： 燃 烧技 术 ； 节能 减排 ； 燃 烧过 程
目前 在 炉 窑 加 热 过 程 中 ， 主 要使 用 煤 炭 ， 石 油 和 燃 气 作 为 热 量 供 给 能源 。其 中煤 炭 能源 使用 较 为 安 全 ， 但 是其 能 源 消 耗量 较 大 且