探討燃燒效率在熱工實(shí)踐中的運(yùn)用

張永

摘要:燃燒效率是考察燃料燃燒充分程度的重要指標(biāo),燃燒效率主要取決于燃燒裝置和燃料自身的特性,與環(huán)境等因素有關(guān)。本文對(duì)燃燒的原理和我國(guó)工業(yè)爐耗能高的現(xiàn)狀進(jìn)行剖析,進(jìn)而探討降低能耗,提高燃燒效率的解決辦法。

關(guān)鍵詞:燃燒效率工業(yè)爐燃燒裝置

中圖分類(lèi)號(hào):TK11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)04(c)-0115-01

燃燒效率,也稱為燃燼率、燃凈率。燃燒效率是傳統(tǒng)教科書(shū)上的用法,現(xiàn)更多采用“燃燼率”的提法,緣于這種表述更加直觀、全面地表達(dá)了燃燒物通過(guò)特定的燃燒裝置的燃燒成為灰燼的比例。隨著燃燒科學(xué)的應(yīng)用越來(lái)越廣,燃燒效率的高低也開(kāi)始越來(lái)越受到重視,如何提高燃燒效率成為了工業(yè)生產(chǎn)等項(xiàng)目中的重要課題。

1現(xiàn)階段我國(guó)工業(yè)爐能消耗過(guò)高的問(wèn)題分析

經(jīng)過(guò)我國(guó)工業(yè)技術(shù)人員的不懈努力,對(duì)陳舊落后的原始工業(yè)爐窯不斷改造,已經(jīng)完成了30%。甚至有些工業(yè)產(chǎn)品單耗降到了30%以內(nèi),但是,從工業(yè)爐窯的整體系統(tǒng)來(lái)看,能源的利用率還是很低。發(fā)達(dá)國(guó)家的熱利用率是我國(guó)相關(guān)工業(yè)的幾倍。這樣,不僅對(duì)大氣造成嚴(yán)重的污染,成本支出也是相當(dāng)可觀。通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),能耗高的主要原因如下。

1.1 企業(yè)規(guī)模較小,資源無(wú)法高效利用

目前,我國(guó)的相關(guān)企業(yè)規(guī)模沒(méi)有形成大規(guī)模集團(tuán)化作業(yè),很多都是由原本“小作坊”發(fā)展起來(lái)的,并且數(shù)量眾多,分布分散,規(guī)模較小。很多先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和儀器設(shè)備都無(wú)法在這樣的企業(yè)中使用,進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下,成本費(fèi)用過(guò)高。例如,我國(guó)船舶總公司總共分管89個(gè)直屬企業(yè),這些企業(yè)分散在全國(guó)各地,生產(chǎn)方面基本上屬于自行管理,總共擁有包括鍛造、熱處理等工業(yè)爐窯2265臺(tái),每年耗費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)煤96245t,單此一項(xiàng)就占企業(yè)總體能耗的19%,但是,其工業(yè)產(chǎn)出卻少得可憐。

1.2 爐型和燃燒技術(shù)發(fā)展滯后,造成環(huán)境污染嚴(yán)重

我國(guó)現(xiàn)有企業(yè)中的爐型結(jié)構(gòu)并不合理,主要表現(xiàn)在使用過(guò)程中,燃燒的不夠充分,爐體的溫度不高,這些就無(wú)法滿足工藝要求,導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低。全國(guó)有上萬(wàn)臺(tái)鍛造加熱爐,但是,其平均的熱效率僅在3%～5%之間。不僅如此,由于爐溫偏低,爐體的氧化程度增大,有些企業(yè)為了解決這一問(wèn)題,將燃料改為燃油或者煤氣,但是,爐室內(nèi)空間較小,燃燒設(shè)備亦不合理,也會(huì)造成燃燒不完全的現(xiàn)象發(fā)生。這些為燃燒完全的氣體直接被排放到大氣之后,會(huì)對(duì)空氣質(zhì)量造成嚴(yán)重影響,環(huán)境污染嚴(yán)重。

1.3 保溫差、熱散損失大

我國(guó)工業(yè)使用的爐窯中,除了電爐和沖天爐之外,均屬于非標(biāo)產(chǎn)品,采用重型磚墻,就地筑造,由于施工人員的技術(shù)差異,造成質(zhì)量無(wú)法保證,并且其保溫效果并不令人滿意。磚縫過(guò)多,當(dāng)爐內(nèi)溫度上升時(shí),外部受其影響,也會(huì)出現(xiàn)高溫現(xiàn)象。這就會(huì)為生產(chǎn)人員帶來(lái)麻煩,影響正常工作。并具有一定的危險(xiǎn)性。

1.4 檢測(cè)、計(jì)量和控制儀表等設(shè)備配置不足

目前,我國(guó)針對(duì)一般的工業(yè)爐窯沒(méi)有專門(mén)的檢測(cè)、計(jì)量以及控制儀表,只是當(dāng)生產(chǎn)工業(yè)要求控制相關(guān)參數(shù)時(shí),才設(shè)有部分的檢測(cè)、分析儀表等。較好的工業(yè)爐窯也只是設(shè)有溫度檢測(cè)和自記儀表,而對(duì)燃料消耗程度、風(fēng)量以及煙氣成分的檢測(cè)以及控制均為相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)儀器。例如,在機(jī)械行業(yè)中使用的鑄型干燥爐,到目前為止,都沒(méi)有配置用于檢測(cè)鑄型烘干程度的相關(guān)儀器,多少工作人員都是憑著經(jīng)驗(yàn)設(shè)定烘爐的時(shí)間,這樣不僅會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成影響,更會(huì)增大生產(chǎn)成本。

2降低能耗、提高燃燒效率的路徑探討

隨著節(jié)能環(huán)保的意識(shí)越來(lái)越被人們所重視,保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源已成為企業(yè)義不容辭的社會(huì)責(zé)任。筆者將從以下三方面來(lái)分析探討如何在熱工實(shí)踐中提高燃燒效果的方法。

2.1 煙氣測(cè)量和燃燒效率

燃燒裝置(無(wú)論電廠鍋爐、工業(yè)爐、各種燃燒器還是加熱裝置)其目的都是把一種燃料轉(zhuǎn)化成熱能或電能應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域。尤其在大力提倡節(jié)能減排、高效環(huán)保的當(dāng)下,更加需要提高燃燒效率運(yùn)行,減少污染源的排放即減少NOX、SO2、HC(未完全燃燒的燃料),以利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)。提高燃燒效率的方法可以使用便 攜式煙道分析儀,定期進(jìn)行測(cè)量和有條件采用連續(xù)在線式煙道氣體分析系統(tǒng)測(cè)量煙道中的氧氣含量和燃料的含量或一氧化碳的含量,計(jì)算出過(guò)?？諝庀禂?shù)、燃燒效率值、熱損失值等參數(shù)。

所謂的提高燃燒效率,就是要用科學(xué)的方法,對(duì)燃料和空氣的比例進(jìn)行控制,確保其按照最佳比例進(jìn)行燃燒,空氣中含有79%的氮?dú)?氮?dú)獠⒉荒苓M(jìn)行燃燒,并且還會(huì)對(duì)燃燒產(chǎn)生一定的阻礙作用,在燃燒過(guò)程中一樣被加熱,吸取了能量從煙道中被排到大氣中。為了使空氣中接近21%的氧氣參與燃燒,就必須將其中的氮?dú)馔瑫r(shí)加熱,并且任其帶著熱量流失掉。我們無(wú)法避免這樣的能量損耗,但是,卻可以將損失降到最低。如果能夠保證在燃料得到充分燃燒的前提下,將空氣的輸入量降到最低,就會(huì)將燃燒過(guò)程中的損耗降到最低。但是空氣的減少必須在保證燃料充分燃燒的前提下進(jìn)行,否則由于燃料燃燒的未充分燃燒的能量損失也是非常可觀的,同時(shí)也會(huì)對(duì)大氣造成污染。

2.2 尋找最佳燃燒點(diǎn)

如何找到最佳燃燒點(diǎn)是節(jié)省能耗的關(guān)鍵,用氧含量來(lái)分析從理論上看:過(guò)剩空氣越多,能耗的損失就越大;如果隨著氧氣含量升高,隨氮?dú)庖獛ё叩哪芰烤驮蕉?。要減少能耗,必須降低煙道中的氧含量;然而如果氧含量降的太多,燃料因氧量不足造成不完全燃燒,由此造成又引起損失。

2.3 正確選用煙道氣體分析儀

由于燃燒是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程,不可能是燃料過(guò)程長(zhǎng)時(shí)間停留在最佳點(diǎn)上,它必定會(huì)沿著所測(cè)的曲線變化,因此實(shí)際的燃燒點(diǎn)不應(yīng)是最佳點(diǎn),因?yàn)樽罴腰c(diǎn)距左面的有未完全燃燒而引起的能量損失的大斜率直線太近,因而在實(shí)際工作點(diǎn)應(yīng)向左略偏一些,一般以增加0.25%O2為佳。

參考文獻(xiàn)

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