关于工业炉节能问题的研究

摘要：主要讨论了工业炉在节能降耗方面的几个技术问题。在阐述工业炉种类和目前工业炉普遍存在的问题的基础上，有针对性的探讨了工业炉节能的几个方面，对炉型的设计和改进，热工检测等方面做了重点的阐述。希望通过技术探讨和实践经验能真正提高能源利用率，达到节能的目的。

关键词：工业炉　节能　热工检测　余热回收

中图分类号：TH11　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2011)0050-117-02

随着我国经济的快速发展，对能源的需求量也是越来越大，然而由于对能源的利用的利用率不高，导致环境的破坏，由此可见，经济的发展与资源环境的矛盾日趋尖锐。工业化进程的不断加快，就会导致环境的进一步恶化。而石油化工行业能能耗大户，同时对能源的利用效果又很低下，因此控制好炼油行业的能耗对经济、能源和环境都有着极大的好处。

社会的发展导致对石油的需求增加，而对石油的日益开采，使石油的品质越来越低，比重也越来越大。如果还不在效率的利用和能耗的降低上下功夫，就必然导致成本的进一步提高和对环境更加严重的破坏。所以，石油加工行业的炼油企业如何贯彻国家对节能的要求，是每个炼油企业发展优先考虑的问题。

工业炉在我国经济的发展中消耗掉大量的能源，据统计，工业炉消耗是一次性能源占到全国消耗的20％。而且，大多数炉都是燃煤为主。虽然近二十年来工业炉的技术有了较快的发展，但是，总的来说，对能源的利用总体水平不高，仅相当于发达国家六七十年代的水平，热效率平均不到30％，而国际上的热效率平均值为50％以上。由此可见，我国在工业炉的热效率方面仍然有相当大的潜力。

我国工业炉量大、面广、种类繁多，并大多以火焰炉为主，按火焰炉所利用的燃料种类不同分为：燃煤工业炉、燃气工业炉和燃油工业炉。下面我们大概介绍下几种工业炉的优缺点：

1.　燃煤工业炉

目前，我国中小企业大多采用直接燃煤方式为工业炉提供热源。按煤的燃烧方式不同可分为：层煤燃烧式工业炉、粉煤燃烧式工业炉及水煤浆燃烧式工业炉。

1.1　层煤燃烧式工业炉

层煤燃烧是我国大多数燃煤工业炉所采用的一种燃煤方式，包括原始的手烧煤以及下饲燃煤机、往复炉排、链条炉排等各种机械燃煤方式。

1.2　粉煤燃烧式工业炉

粉煤燃烧的过程是在燃烧前将煤粉碎研磨至微粉级，并与空气混合，再将粉煤与空气的混合物经粉煤燃烧器喷入燃烧室燃烧。同样它也收到很大的制约，例如：为了减小煤粉的细度因此操作费用高，粉尘覆盖在工件表面而影响工件的加热和使用，易造成大气污染等问题。

1.3　水煤浆燃烧式工业炉

近几年开发应用的水煤浆燃煤技术，经过实际应用，也存在着雾化燃烧不易控制，排烟黑度及粉尘含量超标的实际问题。

因此，煤直接燃烧的热效率都不高，而且容易造成排烟环保超标。

2.　燃油工业炉

工业炉常用的液体燃料，主要是石油加工的副产品重油。重油经过过滤、加热、加压之后，通过油烧嘴进入炉膛燃烧。现有一般工业炉燃烧重油，都是采用雾化燃烧法。按重油雾化方法的不同，可分为低压空气雾化燃烧、高压气体雾化燃烧和机械雾化燃烧。

燃油工业炉相对于燃煤工业炉有着自身的优点：第一，重油的发热量高，能够保证高温工业炉的炉温要求，燃烧稳定安全，燃烧后无残渣。第二，燃烧装置可安在炉子的各个部位。因此易于实现不同的工艺温度要求。第三，调节范围大，有条件实现自动控制。

但这种方式也存在缺陷，例如，它比燃煤成本高出许多；配套油路系统复杂、噪音大：燃烧的稳定性比较差，容易造成不完全燃烧等。

3.　燃气工业炉

我国燃气工业炉的应用主要在大型钢铁企业中，采用的气体燃料主要是高炉煤气，焦炉煤气和发生炉煤气。

燃气工业炉的特点有：(1)燃气能与空气充分混合，因此燃烧过程比较容易控制，炉内气温也比较容易调节，操作起来安全方便；(2)由于能与空气充分混合，因此燃烧的效率比较高，气体中含氢分子多，含碳量少，对环境的影响比较小；(3)这种炉的燃烧效率高，燃烧成本比较低。这种炉使用时需要复杂的系统，巨大的投资，中小型企业就会无法承受；这种燃烧会产生大量的污水，处理又比较昂贵，容易造型水污染。

前面我们介绍了工业炉的类型和它们的优缺点，接下来我们仔细分析下如果在操作过程中提高效率，达到节能的效果，同时对环境的影响又可以达到最小。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设计、改进设备、回收余热利用、加强检测控制和生产管理等几方面。下面我们主要从这几个方面来探讨一下如何达到节能的目的。

3.1　要选择合适的炉型结构，加强机械化水平

在目前的炉型结构来说，大部分都是上世纪五六十年代的结构形式，与现在的国际水平相差甚远，例如，大部分用锻造加热炉，大都烧煤，炉温波动比较大，加热质量比较差，效率也比较低。而且很多工业炉的工业化程度不高，手工操作居多，包括装料、加料、开关炉门等环节，因此，要尽快提高工业炉的机械化水平。

在选择或者是对炉子结构进行设计时，应根据生产工艺要求，尽量选用新型节能炉子。选择合适的炉型结构，提高机械化程度，对于降低能耗有着直接很重要的关系，目前通过炉型结构的设计来提高能耗的措施一般有以下几种：第一，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，减少炉壁散热量，使炉膛形成一个热交换系统，在加热元件、炉村和工件三者之间进行热交换。第二，在炉膛内安设风扇，加强炉内对流传热。第三，注意炉体密封，包括炉膛内各引出构件、炉壳、炉门等处的密封。第四，采用耐火浇注料整体浇注的加热炉，这种炉具有强度高、整体性、气密性好、寿命长等优点。第五，采用新型炉用材料，优化炉衬结构。第六，在炉围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，这也是近期较先进的节能方法。

3.2　提高热工检测与控制水平

对燃料炉而言，各种热工参数的检测与控制是改善燃烧、降低能耗、保证工艺要求、提高产品质量和产量的重要措施。

科学的计量与对比测试方法是节能的重要环节。目前企业中使用比较多的测试方法是热平衡测试。企业通过对工业炉的热工测定，能比较全面地了解工业炉的热工过程，然后通过分析、诊断加热炉不足的地方，找出其能耗高的原因，针对不足进行节能技术改造，来提高加热炉的热效率，降低能耗，并获得加热炉运行经济技术性能指标的各项参数，针对获得的各种参数认真分析工业炉的运行情况，实时调整炉工况，使其达到最佳的工作状态，从而找到节约能源的方法，来降低能耗。

3.3　改进燃烧装置和燃烧技术

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，企业中比较普遍使用的燃烧器有：调焰烧嘴、平焰烧嘴、高速喷嘴、自身预热烧嘴、低氧化氮烧嘴等。一般来讲，正确使用先进的燃烧器，能降低能耗至少5％以上。另外，合适的燃烧技术也是节能的关键所在，比如目前来讲，比较常用的节能技术有：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，目前企业中应用比较广泛的有；高温空气燃烧技术和富氧燃烧技术。这个高效燃烧技术的应用也是特高能源利用率的重要途径之一。

3.4　先进余热回收装置和技术的运用

据测算，在工业炉的燃烧过程中，最后排放的烟气所带走的热量要占到燃烧炉总供热量的30％～70％，所以如果能尽量回收排放烟气中的热量也是节能的重要途径。目前，这种余热回收的途径有：(1)加装预热器，利用排放烟气的热量加热助燃空气和燃料。(2)装设余热锅炉，加热水供居民生活之用。目前市场上回收烟气余热的最有效和应用最广的是换热器。

3.5　能源的有效管理

出来从技术和设备方面来提高效率之外，还能从管理上来降低能耗。在组织、生产、操作等方面入手，加强管理工作，发挥设备的最大能力，使设备高效运转。提高管理和操作水平，有效的降低能耗。节约能源。

目前，全球经济、资源和环境一体化的趋势下，对能耗和环保的要求也逐渐提高，在工业炉加热技术及装置水平面临极大的挑战。工业炉的节能，应当抓技术创新，寻找、探索新的节能机理和途径，走出传统节能方法的老路，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，这样才能使我国的工业炉设计在面临极大的挑战中立于不败之地。

参考文献：

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[2]冶发明，汪康，燃煤工业炉窑节能技术改造[J]，内蒙古石油化工，2010(9).

[3]谷吨，康新亚，机械行业工业炉节能的思考[J]，金属铸锻焊技术，2010(11).