工业炉节能措施

时间:2022-10-17 08:30:17

工业炉节能措施

【摘 要】本文根据我国工业炉的能耗与发达国家的差距,指出我国工业炉在装备水平及操作管理方面还有很大提高的空间,并进一步阐述了在节能方面可以采用的措施。

【关键词】工业炉;能耗;节能措施;装备水平提高

0 引言

工业炉是各机械行业的重要耗能设备,据1984年的调查数字,仅机械工业系统县以上企业的工业炉总台数达45933台,年总能耗量达504万吨标准煤。能耗构成是:焦炭年耗84.8万吨标煤,占总能耗19.8%;煤年耗92.9万吨标煤,占21.7%;燃料油年耗44.4万吨标煤,占10.3%;煤气年耗84.62万吨标煤,占19.76%;电年耗117.5万吨标煤,占27.4%。由上述数字可知,机械工业的主要耗能设备是火焰炉,又据统计:机械工业工业炉能耗占企业总能耗的比例很大,重型矿山行业为50-70%;工程机械为20-40%;汽车拖拉机为20-45%;机床砂轮为20-50%;内燃机为30-60%。

目前机械工业火焰炉的产品燃料单耗相当高,比世界发达国家高一倍或数倍。各行业工业炉产品单耗及运行热效率的最高与最低单耗差距很大,这说明我国工业炉在操作管理和装备水平等方面都有待改进和提高。

1 节能措施

1.1 加强管理

在现有工业炉装备水平下,加强管理是实现节能的首要任务,重点应进行下属各项工作:

完善能源的计量装置,制订主要产品各加热工序的能耗定额,加强生产记录工作,进行产品能耗考核。

进行工业炉热平衡测试,根据测定结果摸清炉子热工状况,制定改进措施。

加强对炉子的维修工作,使炉子经常处于完好和密封状态,加强对能源管理人员及操作人员的技术培训工作。

1.2 加强计划调度

实行专业化协作,提高生产规模,把同行业的铸、锻、热产品实行厂际间协作可以大批量生产,有利于提高炉子装载率,能大幅度降低能耗。从对几个热处理专业厂的调查情况来看,专业厂比全能唱节能达30%左右,产品成本比全能厂低40-50%,设备利用率为全能厂的2倍以上。此外,建立专业厂有利于开展科研工作,有利于采用新技术、新设备、新工艺以提高产品质量。专业化生产在工业发达国家十分普遍,是很值得我国借鉴的。

1.3 改革燃料结构

我国燃料以煤为主,约占燃料总构成的70%,但不意味着工业炉要以直接烧煤的燃烧方式为主。直接烧煤不仅燃烧效率低,而且易于冒烟喷火,严重污染环境,更主要的是燃烧过程不稳定,炉温不均匀,炉气氛不能控制,无法完成某些加热工艺要求,也不利于节能。从节能观点出发,在征程生产、正常操作和充分预热空气和煤气的情况下,炉子烧油节能最多,烧发生炉煤气其次。经计算,三种燃料大致的耗能比例是:煤炉:煤气炉:油炉=1:0.96:0.61

由上知,将煤转化为煤气作为工业炉燃料约可节能5%,以油为燃料比直接烧煤约节能39%。目前机械工业直接烧煤的工业炉其耗能量占总能耗21.7%,烧发生炉煤气的炉子耗能量只占12.46%,因此应逐渐减少前者,增大后者。

1.4 控制炉内压强

当炉内压强为负值时,例如炉内压强为-10Pa,即可产生2.9m/s的吸入风速,此时将由炉口及其它不严密处吸入大量冷空气,导致高炉烟气热损失增加;当炉内压强为正值时,高温烟气将逸出炉外,同样也导致逸出烟气造成的热损失。

为了减少上述热损失,在操作上要随时注意调整烟道闸门以保持正常炉内压强。正常炉内压强值为:对于加热炉和热处理炉,其炉底处一般控制为零压值;对于干燥炉,其零压值则控制在炉膛高度的中心处。在炉体结构及排烟系统中应保证烟囱有足够的抽力,烟道闸门调节要灵便并尽量减少炉体上的各种开口,控制炉内压强不仅与节约燃料有关,而且能通过控制炉内压强分布,达到强化炉气循环和均匀炉温的作用。

2 结语

造成工业炉热工性能不好、产品燃料单耗高的主要原因有以下几方面:

2.1 操作管理方面

燃料消耗多无定额、计量设施不完善,绝大多数工厂未制定燃料消耗定额,因而很难实行节能奖惩制度。多数工厂对能源只有一级(厂级)或二级(车间级)计量,如:使用发生炉煤气的工厂只有近车间的煤气流量表;使用油、天然气、城市煤气的工厂只有厂级总流量表,因而不能考核单台炉子的能耗招标。

2.2 无严格的维修和操作制度

运行过程中对炉子维护不好,损坏后不及时修理,操作工人多未经技术培训或不按操作规程操作,结果造成炉口、炉门、台车边框及各种密封设施很快烧坏。加以烟道失修,排烟系统运行不正常,致使炉子到处喷火。上述现象低增大了能耗,又恶化了环境。

2.3 生产调度不合理

由于调度失当,铸钢车间输出的热钢锭不能及时运入水压机车间装炉加热,使锻件二次或三次回炉加热;经常空炉保温待料或热炉热料待锻,这些现象均造成燃料的大量浪费。

2.4 炉子装备方面

各行业的工业炉基本上处于世界20世纪50年代的水平,只有少数炉子达到了世界70年代或80年代初的水平。炉子装备落后主要表现在:

2.4.1 燃烧装置落后

以煤气为燃料的炉子还在广泛使用高压喷射式、低压涡流式和套管式烧嘴,这些烧嘴在燃烧效能上或者存在助燃空气量不足,或者混合条件不完善,都造成燃料的一定浪费。还由于大部分燃烧装置不能调节火焰形状、长度和温度,因而不能满足先进的加热工艺要求。70年代以来,我国虽然研制了一批新型烧嘴,如平焰烧嘴、高速烧嘴、比例调节油嘴等,但其综合性能仍落后于世界80年代水平,特别是由于控制水平低、使用寿命短、价格高等缺点,在应用上受到一定限制。

2.4.2 火焰炉未普遍安装余热回收装置

据调查,各种加热炉和热处理炉余热回收装置的安装率只达5%左右。由于不设置余热回收装置,大量烟气余热得不到回收,不仅造成燃料浪费,且影响到炉子热工性能的提高。我国普遍采用冷风冲天炉,铁液温度只1380-1430℃,难以熔炼高牌号铸铁和合金铸铁,且合金元素烧提高达20-40%,铁液氧化也很严重。当对炉气化学热进行回收并且空气预热到500℃时,能稳定获得1500℃的高温优质铁液,合金元素烧损并能降低到15%以下。

2.4.3 轻质耐火材料的应用范围有待扩大

耐火纤维制品质轻、比热容小、热导率低,在同样炉温条件下能使炉衬变薄、减少蓄散热损失,并能加快炉子升温速度和提高炉温均匀度。目前耐火纤维制品的应用范围已有较大发展,但应用面尚不够普遍,特别是使用温度≥1250℃的高温型耐火纤维制品目前有的在试制试用,有的尚无产品,因此大量高温加热炉目前还不能采用耐火纤维炉衬,这方面工作有待进一步研制。

2.4.4 热工控制水平低

除电炉外,大量火焰炉基本上没有采用热工自控系统,主要原因一是,发生炉煤气和燃料油的含尘物多,因堵塞和腐蚀作用使控制元件失灵;二是,仪器仪表质量不过关,易损、精度低;三是,控制系统价格贵,一台中型加热炉需投资10万元左右。对炉温、炉压、空燃比进行自动控制后,一般可节约燃料15%左右,而最主要的方面是提高了产品的加热质量。

【参考文献】

[1]魏军,编.有色金属挤压车间机械设备[M].冶金工业出版社,1988,8.

[2]王秉铨,编.工业炉选用图册[M].机械工业出版社,1990,11.

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