工业炉窑系统节能技术概述

工业炉窑系统节能技术
概述
Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
工业炉窑系统节能技术概述：
供暖锅炉系统节能技术
节能概念：通过采用锅炉集中控制技术、水力平衡技术、环境温度补偿技术、分层燃烧技术、烟气冷凝回收技术以及公共建筑分时分区控制供热技术，对原有锅炉系统进行技术改造等。

节能效果：节能率15%左右。

余热余压利用节能技术
节能概念：充分利用炉窑摇头、窑尾等可利用的余热余压资源，通过汽轮机等设备直接利用或发电，实现高效率能源转换。

节能效果：使热力系统效率提高6%-8%，可以最大限度地利用烟气余热，使锅炉在不同负荷下稳定运行，可实现节能约30%-35%。

热电冷三联供节能技术
节能概念：以天然气为燃料，通过燃气轮机和内燃机做功，带动其他设备，向用户同时提供电力、蒸汽、热水和空调冷水等能源服务。

节能效果：能源利用率可达90%以上，没有输电损耗。

高温空气燃烧节能技术
节能概念：由高效余热回收技术和高温低氧燃烧技术两个关键环境组成，通过燃烧器双向燃烧和蓄热体回收烟气余热，使炉膛内空气温度为800℃，排烟温度控制在150℃，实现高效燃烧。

节能效果：具有高效节能和超低氮氧化合物排放等多种优点，热效率达95%以上，减少二氧化碳排放30%以上。

富氧燃烧（简称OEC）节能技术
节能概念：燃料燃烧时需要氧气，它通常是由空气中的氧气提供，在助燃空气中仅占%的氧参加燃烧，而其余%的大部分氮气不参加燃烧，带走了大量热量，降低了燃料的有效利用率，相应增加了燃料消耗，用27%的富氧空气进行燃烧时，废气所带走热量减少约25%，相应减少了热损失。

节能效果：1、氧燃烧可以提高燃烧区的火焰温度；富氧燃烧改变了燃料与助燃气体的接触方式，降低燃料的燃点温度，可明显缩短火焰根部的黑区，增大有效传热面积；富氧燃烧可以加快燃烧速度，改善了燃料的燃烧条件；富氧燃烧使燃料所需空气量减少，废气带走的热量下降；富氧燃烧可以增加热量利用率；合理的富氧供给方式提高了传热效率。

2、工业锅炉利用富氧助燃技术可提高锅炉效率5%-19%。

具有稳定锅炉运行工况，减少大气污染、延长锅炉寿命等效果，综合效益十分明显。

（16）锅炉风机系统节能技术分析
摘要：分析了企业锅炉风机运行现状及普遍存在的问题,针对某企业锅炉实际生产蒸汽及负荷使用情况，提出了改造方案,进行了经济分析。

1前言
我国企业的风机在运行中普遍存在以下3个问题：
①
单机效率低,国内产品比国外的效率约低5%～10%。

②
系统运行效率低。

这是因为系统单机选型匹配不当、系数裕度过大和不合理的调节方式所造成。

参数裕度过大由两方面造成：一是设计规范的裕度系数过大，“宽打窄用”；二是系统中单机选型过大，向上靠档、宁大勿小。

最终造成整套系统欠载运行的不合理匹配状况。

③
多数风机都要用风门或闸阀来节流，增加了管网阻力，因此阻力损失相应增加，风机系统会浪费电能。

另外，在节流调节方式中，电动机、风机等长期处于高速、大负载下运行，维护工作量大，设备寿命低，并且运行现场噪音大，影响工作环境。

针对以上问题有必要对风机系统进行技术改造，以求提高风机系统能源利用率。

2实例：
系统简介
某塑料厂锅炉房有2个蒸发量20t/h燃煤锅炉。

锅炉配置的风机见表1。

表1 锅炉配置风机参数表
风机名称型号规格铭牌参数台数配用电机型号/功率（kW）
风量（m3/h）风压（Pa）
塑料厂锅炉房2003年产蒸汽56906t，耗煤9500t，耗电万kWh。

蒸汽煤耗为t，蒸汽耗电为t，企业进厂平均电价为元/kWh。

测试与分析：① 测试结果
锅炉引风机主要参数测试值与铭牌参数对比见表2。

表2 锅炉引风机重要参数对比
表2 锅炉引风机重要参数对比
② 锅炉负荷率：塑料厂锅炉各时间段负荷率数据见表3。

表3 2004年7月8日～9日塑料厂锅炉负荷数据
③ 分析
从上述图表中可以明显看出由于产品用汽量的大幅减少，导致锅炉实际生产汽量远低于铭牌额定出汽量，日平均负荷率仅为20%左右，每小时最高负荷率也仅为30%。

由于产汽量下降，直接导致耗煤量下降，引发引风量减少，造成引风机效率低下。

鉴于企业目前用汽负荷减小，企业应对生产用汽负荷进行中长期评估及经济效益分析。

根据企业实际用汽现状，选用小蒸发量锅炉，如以h替代目前20t/h蒸汽锅炉，可提高锅炉运行经济效益。

在保留锅炉现状的前提下，对送、引风机进行变频调速改造，以适应目前锅炉低负荷运行的需要。

完成上述方案的经济效益测算：
①用小蒸发量锅炉带来的效益
以吨蒸汽耗电量达到h锅炉蒸汽耗电水平测算，年节约电费：
（t-l5kWh/t）×56906t/a×元/kWh=万元/a
式中：t、56906t/a为2003年锅炉房吨蒸汽电耗和年蒸汽产量，l5kWh/t为锅炉吨蒸汽电耗取值。

购置安装h锅炉预期费用约80万元（RMB），不计复利，投资回收期约为年。

②采用变频调速经济效益测算（以引风机为例）
实测风机电机输入功率：
实测风机轴功率：
风机有效功率：31%×=
损耗：:约37kW
根据风机测试数据，利用相似定律测算，达到现有风量，风机可节省轴功37kW左右，考虑到其它因素，以80%测算可节省轴功，则全年节约电量为:×24h/d×350d/a=万kWh/a。

年节约电费：a×元/kWh=万元/a
投资费用：:约16万元（按一台锅炉送、引风机145kW功率考虑）
投资回收期：16/=年
3 结论
通过以上的分析，对低负荷下的锅炉风机应当进行技术改造。

可以通过采取更换锅炉，安装变频器等措施，达到节能的目的。

（17）转炉实现“负能炼钢”的技术与措施
摘要：通过对邯钢一、三炼钢转炉工序能耗与回收现状的分析及与宝钢、武钢的比较，找出了邯钢转炉工序能耗高的主要原因，确定了邯钢转炉工序达到负能炼钢煤气、蒸汽最低回收量，并制定降耗措施。

关键词：转炉；负能炼钢；能源最低回收量；措施
前言
目前，钢铁工业面临的能源形势非常紧张。

一方面，外购能源价格不断上涨，能源费用占成本的比例逐年加大；另一方面，我国大部分钢材的价格已基本趋于低价格水平。

因此，能源消耗对钢铁工
业的发展将成为重要制约因素。

实施低成本战略是钢铁企业坚持走可持续发展的必由之路，邯钢必须依靠科技进步，加强能源管理，降低转炉工序的能源消耗，提高转炉煤气、余热蒸汽的回收量，才能实现负能炼钢。

2 邯钢转炉工序能耗的现状及分析
邯钢转炉工序能耗的现状
表1为近两年邯钢、宝钢和武钢转炉工序的能耗值。

从表1可以看出，邯钢一、三钢转炉工序能耗已远远落后于宝钢、武钢，2005年其转炉工序能耗分别比宝钢高、，比武钢高、。

表2为邯钢一、三钢2006年1～4月份转炉工序能耗完成情况。

邯钢转炉工序能耗完成情况及差距的分析
表3为2005年邯钢一、三钢与宝钢、武钢能源介质消耗比较。

从表3可以看出，邯钢转炉与宝钢、武钢有较大的差距。

由表3可知：邯钢转炉工序的差距主要是煤气、氧气消耗偏高，回收煤气、蒸汽量较小。

分析其原因及影响如下：
(1)煤气消耗偏高。

邯钢钢包烘烤热效率低，一钢和三钢各仅有一座钢包烘烤器是蓄热式，而宝钢、武钢钢包烘烤全部为蓄热式烘烤，同时缺乏有效的管理，所以煤气消耗与宝钢、武钢相差较多。

邯钢一、三钢消耗煤气折焦炉煤气分别为t、t，与宝钢比分别高t、t，使一、三钢转炉工序能耗分别升高t、t。

因此，邯钢炼钢煤气消耗还有较大的降幅空间。

(2)氧气消耗较高。

主要是①转炉超装严重，炉容比偏小，喷溅严重，喷溅一次，吨钢增加氧耗，使转炉工序能耗升高t。

②炼钢用白灰质量差，转炉炼钢应使用活性白灰。

邯钢一、三钢转炉氧气消耗分别与武钢比高t和t，使工序能耗分别升高t、t。

(3)回收煤气量较少。

主要原因是邯钢煤气资源富裕，导致一炼钢转炉煤气用户少，遏制了一炼钢煤气回收。

三炼钢2005年转炉煤气不具备回收条件，2006年2月份开始转炉煤气回收，目前处在试运行阶段，回收量较小。

邯钢一、三钢回收煤气分别与宝钢比少105m3/t和125m3/t，使工序能耗分别升高t和t。

(4)余热蒸汽回收量较少。

主要是转炉余热蒸汽品质差，压力波动大、含水量高，不能并入公司蒸汽管网，降低了余热蒸汽的利用率；另外公司冬季对蒸汽的需求量大，夏季需求量小，制约了余热蒸汽的回收利用。

邯钢一、三钢回收余热蒸汽分别比武钢少t和t，使两炼钢转炉工序能耗分别升高t 和t。

表4为邯钢一炼钢2005年、2006年1～4月能源介质消耗情况。

从表4可以看出邯钢一炼钢2005全年及2006年1～4月份转炉能源消耗和回收情况的变化，转炉工序能耗随其变化而变化的情况。

表5为邯钢三炼钢2005年、2006年1～4月能源介质消耗情况。

从表5可以看出邯钢三炼钢2005年及2006年1～4月份转炉能源消耗和回收情况变化，转炉工序能耗随其变化而变化。

邯钢目前实现负能炼钢，一、三炼钢煤气和蒸汽最低回收量
邯钢一炼钢转炉在现有能源消耗指标不变的情况下，实现负能炼钢转炉煤气最低回收量为70m3/t，余热蒸汽最低的回收量为62kg/t。

在现有指标不变的情况下，三炼钢目前实现负能炼钢煤气和余热蒸汽最低回收量分别为100m3/t和90kg/t。

3
3 邯钢实现负能炼钢的技术措施
建立健全能源管理制度
针对转炉负能炼钢的问题，建立健全能源管理制度和转炉煤气回收制度、能源绩效考核制度，使负能炼钢成为各级日常工作的重要组成部分，最终实现负能炼钢。

降低转炉工序的氧气消耗
(1)加强管理，采取合理的炉料结构，多吃废钢，少吃铁块。

根据入炉铁水的温度情况及硅含量，制定合理的炉料结构，在保证正常出钢温度的情况下，多吃废钢，少吃铁块，一吨废钢比一吨铁块少消耗氧气40～50m3，使转炉能耗降低12kgce。

(2)转炉入炉铁水采用预处理技术，降低入炉铁水硫含量，将铁水硫含量降到%以下，使转炉冶炼每炉平均减少一次后吹，氧耗降低t钢，转炉工序能耗降低t。

(3)采用科学的炉容比，减少转炉冶炼氧耗。

如三钢转炉的装入量125t，炉容比为。

一般百吨转炉的炉容比在～1之间，炉容比较小，喷溅严重，喷溅一次，吨钢氧耗增加，使转炉工序能耗升高t。

降低转炉工序煤气消耗，钢包烘烤采用蓄热燃烧技术
钢包烘烤是炼钢工序中的重要环节之一，也是耗煤气大户。

钢包烘烤采用蓄热式高效烘烤装置，较一般烘烤装置节约煤气30%左右；同时，提高钢包烘烤质量，钢包的烘烤温度>1100℃，使转炉出钢温度降低20℃。

并且，排烟温度<150℃，可实现低CO2和NOX排放。

提高转炉煤气回收量
(1)转炉煤气回收系统采用激光在线气体含量分析仪新技术，气体浓度反应速度由原来20秒左右缩短到1秒内，此项实施后，预计每年可多回收转炉煤气万m3，降低工序能耗t。

(2)转炉加强标准化操作，改进供氧制度和造渣制度，加强炉体维护减少炉口积渣，提高煤气的回收质量和数量；同时稳定、拓展转炉煤气用户，这对转炉煤气的回收工作影响很大。

如：焦化百吨5号锅炉燃烧转炉煤气，可使转炉煤气回收量提高30m3/t以上，使一炼钢煤气回收达到70m3/t以上，实现负能炼钢。

三炼钢转炉煤气回收工程目前正在试运行，待新中板投运后，三炼钢转炉煤气回收预计可达到90～100m3/t，实现负能炼钢。

提高转炉余热蒸汽回收利用量
邯钢转炉余热蒸汽存在压力波动大、含水量力再作贡献。

在为公司新一轮发展提供能源保障的同时，不断减轻环境负荷，在建设资源节约型和环境友好企业方面当好排头兵。

(1)将节能降耗作为宝钢文化的一项重要内容加以宣传和贯彻。

将节能降耗指标作为绿色宝钢的标志，强化管理，进一步加强全体员工的节能意识，杜绝浪费，使主要能源系统技术经济指标保持先进水平，节能降耗取得新突破。

(2)继续加大对节能降耗工作的系统策划、工作细化、成果固化。

集中公司内部相关专业的人力资源，保证公司的能源稳定供应和持续进步。

推进各用能单元把节能项目和指标细化落实，主动思考，扎实推进，挖掘节能潜力，将成熟的节能技术和做法加以推广和固化。

继续推进节能项目和相关工作按节点实施。

(3)节水工作要继续加大力度推进，同时要注重水质稳定和水系统生态保护。

研究厂区雨水回收利用的可行性，开展护厂河水质和生态治理的研究。

(4)做好同种能源介质区域联网分析工作，做好余热蒸汽的回收利用工作，做好氩气系统的平衡工作。

研究北部能源管理系统优化及运行的安全可靠性。

(5)通过自主创新，形成具有宝钢自主知识产权的能源管理与节能技术。

提倡自主创新、自主集成，对厂区内成功应用的节能技术要快速推广。

依托科技进步，优化生产组织，大力推广节能新技术、新工艺的应用。

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（18）热电厂改用汽动给水泵节能效益分析
搞要：汽动给水泵是热电厂利用富裕蒸汽，节能降耗的有效措施之一。

它投资少、见效快，综合经济效益显着。

关键词：节能；沉动；抽汽
热电企业行之有效的一项节能技改是改电动给水泵为汽动给水泵。

它投资少，见效快，效益显着。

1 给水泵拖动方式比较
锅炉给水泵的拖动方式，一般分电动机与汽轮机二种拖动方式。

电动机多采用交流电动机，所以给水泵的转速是定速的，锅炉给水调节经过“节流”调节。

但电动机操作方便、灵活、占地小，而汽轮机拖动，它有蒸汽管路和操作阀件，运行较麻烦，占地也大，但可变速运行，无“节流”损失。

电动给水泵耗用的是电厂发的电(厂用电)，而汽动给水泵消耗的是蒸汽的热能，是由煤经锅炉转换成主蒸汽做功后或不做功入给水泵小汽轮机直接拖动给水泵。

也就是说给水泵小汽轮机的拖动蒸汽有二种可能，一种是锅炉的新汽，一种是人主汽轮机后，作了部分功的抽汽。

后者实现了能源的梯级利用，增加了抽汽量。

其排汽有二，一为排入回热系统的除氧器，作为回热用，二为排人供热系统作为供热量的一部分，因此热电厂给水泵汽轮机是背压机组，没有冷源损失，能效很高。

2 汽动泵托动基本机理
2．1利用富余新汽拖动给水泵
在电力供应紧缺的情况下，中小热电厂锅炉容量有富余时，用新汽拖动汽动给水泵，排汽并入外供热网，减少主汽轮机的外供抽汽，同时减少厂用电，增加外供电量。

在外供热电负荷相同时，上网电量增多，增加电厂的经济效益。

2．2利用抽汽驱动汽动给水泵
利用供除氧器加热蒸汽的压差或供热抽汽驱动汽动泵。

一般中小热电厂除氧器采用大气式，压力；加热出水温为104℃。

加热蒸汽采用压力为，温度为150-170℃比较适宜。

能级比较匹配；但是，由于种种原因，汽轮机抽汽压力不匹配，在相当多的热电厂中，常遇到以供热抽汽，300℃左右作为热源，经阀门减压到，再送往除氧器。

此时，减压至的节流压损，存在着明显的能源损失。

为此，℃供热抽汽先进人背压小汽轮机，使之拖动给水泵，排汽入除氧器加热给水。

既回收了节流损失，又节省了给水泵的厂用电。

同时，当建厂初期热负荷不够大，用供热抽汽驱动汽动泵可增加热负荷，提高热电比，争取达标，增加机组利用小时数，提高企业经济效益的好处。

3 效益分析
使用汽动给水泵经济效益(节省厂用电角度)
电动给水泵运行成本构成为462000元/a；汽动给水装置所用热量折合成供热蒸汽，2920kJ/kg)的流量为594kg/h；供热蒸汽价格按45元/t，年运行时间按7000h计，则汽动给水装置年用蒸汽费用为187110元/a，年运行经济效益为274890元。

安全效益
从机组安全运行的角度考虑，采用汽动装置拖动给水泵可防止因厂用电申断给锅炉运行带来的风险，机组可利用锅炉的余汽正常运行。

再就是大型电动机启动电流大，在投人和切除运行中，厂用电的负荷变化很大，对厂用电系统运行不利，因而采用汽动装置拖动给水泵安全性高。

（19）最新一代节能环保技术——膜法富氧助燃设备
1、引言
膜法富氧助燃技术是膜法富氧技术和局部增氧助燃技术等的有机结合。

前者系指利用空气中各组分透过高分子膜时的渗透速率不同，在压力差驱动下，将空气中的氧气富集来获得富氧空气的技术。

和深冷化、PSA法相比，膜法具有设备简单、操作方便和安全、起动快、规模可小可大、不污染环境、投资少、用途广等优点，工业发达国家称之为“资源的创造性技术”。

据文献报导，1982年世界气体分离膜销售量为三百万美元，而1992年猛增到一亿零五百万美元，平均年增长率为%。

而后者包括“局部增氧”、“梯度燃烧”和“对称燃烧”等高新技术，正如同怎样加钢于刀刃上一样。

一般仅需空气量的1%-3%（体积百分数，以下同）的富氧加于关键部位来助燃，不但显着节能、增产，还能延长炉龄、消除烟尘污
染等。

天津欧达科技设备有限公司可以提供包括咨询、设计、施工、技术支持在内的一条龙服务。

2、膜法官氰助燃技术用于节能和根治污染的机理
提高火焰温度
因氮气量减少，空气量及烟气量均显着减少，故火焰温度随着燃烧空气中氧气比例的增加而显着提高，但富氧浓度不宜过高，国内外研究均表明，富氧浓度在28%左右时力最佳，而这也正是膜法富氧的最佳浓度范围，因为氧浓度较高时，火焰温度增加较少，而制氧投资等费用猛增。

加快燃烧速度，促进燃烧完全，从而根治污染
燃烧在空气中和在纯氧中的燃烧速度相差甚大，如氢气在纯氧中的燃烧速度是在空气中的倍，天然气则高达倍左右，故用富氧助燃，不仅能提高燃烧强度，加快燃烧速度，获得较好的热传导，同时由于温度提高了，将有利于燃烧反应完全，从而从根本上消除污染。

降低燃料的燃点温度
燃料的燃点温度不是常数，如CO在空气申为609℃，在纯氧中仅388℃，所以用富氧助燃能提高火焰强度、增加释放热量等。

减少燃烧后的排气量
用普通空气助燃，约五分之四的氮气不但不参于助燃，还要带走大量的热量。

如用富氧助燃，氮气量要减少，故燃烧后的排气量赤减少，从而能提高燃烧效率等。

增加热量利用率
富氧助燃，对热量的利用率会有所提高，如用普通空气助燃，当加热温度为1300℃时，其可利用的热量为42%，而用26%(体积百分数，以下同)的富氧空气助燃时可利用热量为56%，增加33%，而且富氧浓度越大，加热温度越高，所增加的比例就越明显，因此节能效果就越好。

降低空气过剩系数
用富氧代替空气助燃，可适当降低空气的过剩系数，这样，燃料消耗就相应减少，从而节约能源。

日本节能中心技术部长小西二郎在工业窑炉节能措施中，着重于降低空气过剩系数的研究。

如他在一台热处理炉中经多次试验，将空气过剩系数从降到，平均节能达%。

3、膜法富氧用于助燃进展
膜法富氧用于助燃，对所有燃料（包括气体、液体和固体）和绝大多数工业窑炉如锅炉、加热炉、水泥窑等均实用，既能提高劣质燃料的应用范围，又能充分发挥优质燃料的性能，如用%的富氧空气燃烧褐煤或用%的富氧空气燃烧无烟煤所得到的理论燃烧温度T与用普通空气燃烧重油得到的T相当，说明用富氧烧煤可代替空气烧油，这在我国煤多油少的情况下特别具有重要意义。

下面分别介绍国内外膜法富氧用于助燃的进展。

国外膜法富氧助燃进展
早在80年代初，许多发达国家都投人了大量人力物力来研究膜法富氧技术，特别是日本，其通产省就资助组织了旭硝子等7家公司和碉究所参加的“膜法富氧燃烧技术研究组”。

由于能源紧张，日本先后有近20家公司推出膜法富氧装置。

该国曾在以气、油、煤为燃烧的不同场合进行了各种富氧应用试验，得出如下结论：用23%的富氧助燃可节能10% -25%；用25%的富氧助燃可节能20%-40%；用27%的富氧助燃则节能高达30%-50%等。

联邦德国在一座马蹄型蓄炉上用27%的富氧试验，使熔化率增加了%，能耗则下降20%，而熔化温度提高了100℃。

瑞典、英国、德国在滚轧和铝熔炉装置上采用膜法富氧浓度25%-27%，节约燃料12%-28%，而原设备生产率提高17%-39%，美国WOLVERINE铜冶炼厂，采用29%的膜法富氧可节约燃料大于30%。

文献报导，用30%的富氧助燃时可节约大约40%的天然气。

此外前苏联、英国、法国、捷克等均有膜法富氧用于助燃的报道。

值得一提的是国外绝大部分用的是整体增氧来助燃，即所需空气全用富氧空气来代替，所以投资非常大，故国外还没有推广应用。

还需说明的是国外己出现“全氧”，即用100%的纯氧来助燃，目的是消除氮氧化物。

但我们认为除非特殊领域非用不可一般锅炉使用很不现实。

下面以10t燃煤锅炉为例来说明，如用我们的高新技术，仅需配富氧约140Nm3/h，配电约l3kW，占地约5m2，总投资才22万元，一般八至九个月就能收回全部投资。

若用“全
氧”来替代，需2500Nm3/h，配电约1700kW，占地约300m2，投资至少1000多万多。

除非是特殊工艺需要，否则是决不能使用的。

国内膜法富氧助燃进展
局部增氧助燃技术包括“局部增氧”、“梯度燃烧”和“对称燃烧”等高新技术，即使用富氧量仅为所需空气量的1%-3%，而原来鼓风量和引风量均要下降20%-50%，这里包括机泵的选择和匹配、膜装置的优化组合、循环水的自动调节、控制和报警、常压富氧空气的除湿、富氧系统的稳压和增压、预热器和富氧喷嘴的设计、加工、安装和调试等关键技术，哪个环节出问题都会影响综合效果。

此项技术经过8年多的不断完善，有关技术和系统等均已经成熟，目前己推广20余家，包括燃油、燃煤和燃气炉窑，社会效益和经济效益十分显着:平均节约燃料%，增产%，产品质量亦有提高，窑炉寿命也相应延长，由于燃烧充分燃烧，显着改善环境状况，不少单位用富氧前曾因冒黑烟受到过环保部门的黄牌警告或罚款，用富氧后烟气排放全部低于国家环保标准，一般2-11个月就能收回全产投资。

4、用于工业炉窑节能的可行性分析
技术可行性。