工业炉节能现状和发展趋势

收稿日期：2011－10－13杨军（1969－），工程师；014032内蒙古包头市。

工业炉节能现状和发展趋势

杨

军

1

赵喜军

1

王志强

1

栗杪轶

1

底建永

2

（1.内蒙古一机集团富成锻造有限责任公司，2.北方工程设计研究院）

摘

要

介绍了我国目前工业炉能耗现状，通过分析目前工业炉节能的一般措施，指出工业炉节能发展的趋势。关键词

节能现状

发展趋势

热工测试

余热回收利用

能源管理

Energy status and development trends of industrial furnace

Yang Jun 1

Zhao Xijun 1

Wang Zhiqiang 1

Li Miaoyi 1

Di Jianyong 2

（1.Inner Mongolia Firmaco Flourish Forging Co．，Ltd．，2.Norendar International Ltd．）

Abstract

The status of China＇s current energy consumption of industrial furnaces by the analysis of

the current energy －saving measures was introduced ，and the trend of energy －saving of industrial fur-nace was discussed．Keywords

energy status

development trends

thermal test

heat recovery

energy management

工业炉是工业加热的关键设备，广泛应用于

国民经济的各行各业，量大面广，品种多，同时工业炉又是高能耗装备。目前，我国共有各类工业炉约12万台，年总耗能达2.5亿tce ，约占全国总能耗的1/4，占工业总能耗的60%。虽然我国工业炉技术自改革开放以来有了长足的进步，但工业炉的能源利用总体水平不高，仅相当于发达国家50 60年代的水平，工业炉的热效率平均不到30%，而国际上工业炉的热效率平均为50%以上［1］。我国在工业炉节能方面，具有相当大的潜力，如何节约能源提高能源利用水平，仍是当务之急。1

工业炉节能的一般措施

工业炉的能耗受许多方面因素的影响，但是

节能的主要措施一般都离不开优化炉型设计、改进燃烧系统、回收余热、加强检测及控制和生产

管理等几方面［2］

。1.1

炉型结构与筑炉材料

对炉子进行设计或改进时，应根据生产工艺要求，尽量选择合适的炉型结构及新型节能材

料，提高机械化程度和能源利用率。目前通常采用的措施有：

（1）采用圆形炉膛替代箱形炉膛，可强化炉膛对工件均匀传热的效果，通过采用合理的炉膛空间和在不增大炉膛空间容积的前提下，增大与工件之间热交换面从而提高热效率。由于采用圆形炉体使炉外壁面积减少，进而炉壁散热损失相应减少。

（2）采用高速烧嘴或在炉膛内设置风扇，加强炉内对流传热。特别是小型加热炉，高速气流可破坏停滞在工件表面阻碍传热和界面反应炉气边界底层，起到缩短加热时间和加快提高工件温度的作用。

（3）炉体密封，包括炉膛内各引出构件，炉壳，炉门等处的密封。耐火纤维制品的出现，为解决炉体密封创造了条件，实现了软密封。（4）采用新型炉用节能耐火材料复合炉衬。耐火浇注料整体浇注的加热炉具有强度高、整体性、气密性好、寿命长；陶瓷纤维炉衬气密性好、炉外表温度低、使用寿命长。

（5）炉衬结构在保证炉子的结构强度和耐热度的前提下，应尽量提高保温能力和减少储蓄热及散热损失。选用耐火纤维、岩棉等作为保温层，用轻质砖作为炉体的内衬，减少炉体的蓄热损失，

2

4冶

金能源

ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY

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增强炉子的隔热保温同时减少炉墙的散热损失。

（6）在炉衬内壁涂高温高辐射涂料，强化炉内的辐射传热，有助于热能的充分利用，其节能效果为3% 5%。

1.2燃烧装置与燃烧技术

燃烧装置是炉子的心脏部分，它工作的好坏直接影响到能源消耗量的多少。目前在工业炉上应用的燃烧器有：调焰烧嘴、平焰烧嘴、高速喷嘴、自身预热烧嘴、低氧化氮烧嘴、蓄热式烧嘴等。正确地使用高效先进燃烧器一般可以节能5%以上［2］。平焰烧嘴最适合在加热炉上使用，高速烧嘴适用于各类热处理炉和加热炉，自身预热烧嘴是一种把燃烧器、换热器、排烟装置组合为一体的燃烧装置，适用于加热、熔化、热处理等各类工业炉，是一种节能型烧嘴，很值得推广。

另外根据燃料种类，选择性能良好的节能型燃烧装置和与之相配套的风机、油泵、阀件以及热工检测与自动控制系统，保证良好的燃烧条件和控制调节功能也是行之有效的节能措施。

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，可使燃烧后的烟气80%以上的热量得到回收。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、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。富氧助燃技术具有减少炉子排烟的热损失、提高火焰温度、提高炉子产

量、缩小设备尺寸、利于CO

2和SO

2

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NO

x

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。

1.3余热回收与利用

烟气带走的热量占燃料炉总供热量的30%以上，充分回收烟气余热是节约能源的主要途径。通常烟气余热利用途径有：

（1）装设预热器，利用烟气预热助燃空气和燃料；

（2）装设余热锅炉，产生热水或蒸汽，以供生产或生活用；

（3）利用烟气作为低温炉的热源或用来预热冷的工件或炉料。

回收烟气余热的最有效和应用最广的是换热器。我国近年来开发和推广应用的高效换热器有片状换热器，各种喷流换热器，各种插入件管式换热器，旋流管式换热器，麻花管式换热器，各种组合式换热器，煤气管状换热器和蓄热式换热器等。蓄热式换热器是今后技术发展趋势，其余热利用后的废气排放温度在200ħ以下，节能效益可达30%以上。

1.4热工检测与控制

目前我国工业炉的能源消耗大，浪费严重，普遍存在空气系数过大的问题，这主要是由于燃料、空气检测和调节手段的落后，工人的劳动强度较大，难以保证理想的燃烧工况。因此提高热工检测与控制水平，具有很大的节能潜力。

采用先进的自动控制技术，特别是采用微机控制系统，已经成为工业炉自动控制的发展方向。通过设置自动控制系统，以各相关系统的及时精确配合和控制来实现节能。诸如加热炉各主要过程变量的定量控制，炉温与燃料流量的串级控制，燃料与助燃空气的比值控制以及烟道废气的含氧量控制等。

节能必须有科学的计量与对比。目前公认的测试方法是热平衡测试。通过对工业炉的热工测定，全面地了解工业炉的热工过程，分析加热炉运行情况，及时调整加热炉工况，使其达到运行的最佳状态，从而找出节约能源的有效途径和方向。1.5能源管理

工业炉节能除了从设备和技术方面挖掘潜力外，还应从能源管理方面入手。高效组织连续生产，加强设备维护，发挥设备的能力，使炉子高效运行。提高操作水平，加强计划调度，并对能

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冶金能源

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