工业窑炉节能技术.doc

第二节 工业窑炉节能技术 一、概述 在工业生产中，利用燃料燃烧产生的热量，或将电能转化为热能，从而买现对工件或物料进行熔炼、加热、烘干、烧结、裂解和蒸馏等各种加工工艺所用的热工设备，称为工业炉窑。工业窑炉主要由炉衬、炉架、供热装置（如燃烧装置、电加热元件）、预热器、炉前管道、排烟系统、炉用机械等部分组成。 目前，工业炉窑广泛应用于国民经济各行各业，如冶金、建材、化工、轻工、食品和陶瓷等行业。其品种多、耗能高、影响大，是工业加热的关键设备。其加热技术的发展与高效节能技术的采用，对于提高产品质量、降低生产成本、合理利用能源、改善劳动条件、实现文明生产等都有很大影响。 工业窑炉的类型繁多，在不同的行业需要满足不同的应用背景和生产工艺要求。工业窑炉一般应满足如下要求： （1）炉温、气氛易于控制，保证热加工产品质量达到工艺要求； （2）炉子生产率高； （3）热效率高，单位产品能耗低； （4）使用寿命长，砌筑和维护方便，筑炉材料消耗少； （5）机械化、自动化程度高； （6）基建投资少，占地面积小月、便于布置； （7）对环境污染少，劳动条件好。 在实际应用中，应根据不同的工业窑炉和具体生产工艺要求，从设计、施工、运行操作和维护管理等各方面综合考虑，力求尽可能达到上述的基本要求。 目前，我国工业窑炉年耗煤达3亿多吨，约占我国工业用煤的40％。水泥、墙体材料窑炉每年消耗煤炭约2.24亿t，其中水泥窑约7 800座，年耗煤1.6亿t，平均能效比国外先进水平低20％以上；墙体材料窑炉约10万座，年耗煤6 400万t，平均能效比国外先进水平低30％以上。钢铁工业窑炉每年消耗煤炭约6 600万t，其中球团工序回转窑生产线20多条，平均能效比国外先进水平低50％以上；石灰热工窑炉约350座，平均能效比国外先进水平低10％；耐火材料热工窑炉约1 900余座，平均能效比国外先进水平低10％～20％。 我国工业窑炉存在的主要问题是：技术水平低，装备陈旧落后、规模小；能耗高，大部分缺乏除尘脱硫污染控制设施，污染严重；运行管理水平低，管理粗放。 我国工业窑炉的节能潜力巨大，例如：钢铁厂余热资源据估计相当于1 000多万吨标准煤，其中65％是可以回收的，而目前只回收了总量的10％，仍有约500多万吨标准煤的能量可以回收利用。因此，如果全国的工业窑炉能够平均节能10％，则年节约的能源相当于1亿tee。 随着全球经济、资源和环境一体化趋势的发展，我国的工业炉窑技术及装置水平面临极大挑战，节能减排更是势在必行。因此，工业炉窑的发展必须走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少的可持续发展道路。其主要趋势可概括如下： （1）燃料方面 ①合理组织工业窑炉气体燃料； ②合理使用西气东输工程给东部、中部地区送来的可观天然气； ③大力开发水电资源，有效地优化我国能源结构； ④大力实施洁净煤技术，其中煤气化是洁净煤燃烧的核心技术。 （2）技术方面 ①选择合适炉型结构，提高机械化程度； ②不断改善燃料燃烧状况； ③采用新型炉用材料，优化炉衬结构； ④应用高效余热回收技术及装置。 （3）能源方面 应把握开源节流两手抓。根据我国能源形势，工业窑炉节能势在必行。 （4）环保方面 ①调整燃料结构，尽可能选用天然气、油或煤转成气作燃料，或选用各种煤的清洁燃烧技术； ②采用先进燃烧技术，降低NOx的生成； ③节约能源、减少燃耗，减少工业窑炉燃料消耗量。 二、工业窑炉的分类与简介 常见工业窑炉及其用途见表1.2-1。工业窑炉的类型繁多，用途各异。工业窑炉的分类方法很多，实际应用中一般是按其某些主要特征来进行分类的。如按工艺特点分为加热炉和熔炼炉；按所使用能源种类分为燃料炉和电加热炉；按工作温度高低分为高温炉、中温炉、低温炉；按热工操作制度分为连续式工作窑炉和间歇式工作窑炉；按炉型特点分为室燃炉、步进炉、竖炉等；按工作制度分为辐射式工作制度窑炉、对流式工作制度窑炉和层式工作制度窑炉。 表1.2-1 常见工业窑炉及其用途 炉型 炉种 用途 热源 加热炉 金属加热炉 推钢式连续加热炉 步进式炉 环形加热炉 罩式炉、辊底式炉 井式炉、室式炉 车台式加热炉 均热炉 金属轧制 金属轧制 金属轧制 轧材热处理 热处理 热处理、大型锻件 金属轧制 煤气、油 煤气、油 煤气、油 煤气、油、电 电、煤气、油 煤气、油 煤气、油 焙烧加热炉 倒粉炉、轮窑 隧道窑 立窑、回转窑 蚀头窑、龙窑 烧砖、瓦、陶瓷 砖、瓦、陶瓷 水泥 陶瓷、砖、瓦 煤 油、煤、煤气 煤、油 木柴、炭、煤 干燥加热炉 室式、立式、链带式干燥炉 滚筒式、沸腾式干燥炉 悬链式干燥式 铸型、泥芯、油漆 沙子等散料 油漆 煤、热风 煤气、煤 煤气、煤 熔炼炉 提取金属 高炉 冲天炉 炼铁 加热铁水 焦炭 焦炭、煤粉 精炼金属 平