淺談我國(guó)工業(yè)爐節(jié)能減排措施

李軍

摘 要：一直以來(lái)，我國(guó)工業(yè)爐窯生產(chǎn)中對(duì)于能源的消耗和浪費(fèi)的問(wèn)題都十分嚴(yán)重，而且，企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)有害氣體的過(guò)量排放也成為了造成空氣質(zhì)量急劇下降的罪魁禍?zhǔn)祝吆哪芎透呶廴镜纳a(chǎn)方式已經(jīng)嚴(yán)重制約了工業(yè)爐窯生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展，在該行業(yè)中推行節(jié)能環(huán)保的生產(chǎn)材料和設(shè)備是解決這一問(wèn)題的根本途徑。文中就對(duì)爐窯生產(chǎn)中所引發(fā)的問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)分析，并重點(diǎn)介紹了新型節(jié)能材料和節(jié)能燃燒技術(shù)，以求轉(zhuǎn)變?cè)撔袠I(yè)的傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，開(kāi)辟出一條新型節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)業(yè)發(fā)展道路。

關(guān)鍵詞：新型環(huán)保能源；節(jié)能技術(shù)；余熱余壓利用

采取有效措施降低爐窯生產(chǎn)造成的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問(wèn)題是我國(guó)政府近年來(lái)對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)道路改革和探究的重點(diǎn)問(wèn)題之一，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域大力推廣節(jié)能改造項(xiàng)目已經(jīng)成為了破解工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境之間緊張關(guān)系的主要途徑。國(guó)內(nèi)外在工業(yè)節(jié)能生產(chǎn)領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)和運(yùn)用已經(jīng)取得了顯著的成果，但由于我國(guó)起步較晚，在該領(lǐng)域還存在諸多問(wèn)題急需改進(jìn)和完善，因此政府部門和科研人員還需要不斷努力，以保證在不遠(yuǎn)的將來(lái)真正形成一個(gè)完善的，同時(shí)具有中國(guó)特色的工業(yè)生產(chǎn)節(jié)能體系。

1 使用新型環(huán)保能源作為燃料，降低對(duì)環(huán)境的污染

傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)的能量來(lái)源主要是以煤炭和石油為主，全球范圍內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大使得能源危機(jī)問(wèn)題日益加重，致使能源價(jià)格大幅上漲，超出了各國(guó)的承受范圍；與此同時(shí)，工業(yè)生產(chǎn)難免會(huì)引起環(huán)境污染問(wèn)題惡化，工業(yè)廢棄物的排放所引發(fā)的惡果正在影響著人類的正常生產(chǎn)生活。為了緩解上述問(wèn)題，各國(guó)都在致力于新型替代能源材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，目前受到普遍認(rèn)可的新型替代能源非生物能源莫屬，生物能源的造價(jià)成本低廉，且原材料隨處可見(jiàn)，是工業(yè)節(jié)能生產(chǎn)的最佳選擇。

新型生物燃料近年來(lái)受到全球的廣泛關(guān)注，各國(guó)相繼進(jìn)行生物燃料的研發(fā)以替代傳統(tǒng)的煤炭石油等高耗能高污染的原料。生物燃料的制造機(jī)理是通過(guò)對(duì)機(jī)體自身能夠利用光合作用制造能量的有機(jī)物加以開(kāi)發(fā)和利用，從中提取可以被人們有效利用的能源的一種新型可再生能量來(lái)源。在生物能源制造過(guò)程中，無(wú)論是動(dòng)植物還是微生物都可以用于能源的開(kāi)發(fā)與制造，目前國(guó)外主要以開(kāi)發(fā)乙醇物質(zhì)來(lái)作為新型能量來(lái)源，我國(guó)則致力于從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中獲取生物能源。生物能源較傳統(tǒng)能源來(lái)說(shuō)具有如下幾方面優(yōu)勢(shì)：其一，能源的來(lái)源具有多樣性且較容易獲取。例如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的農(nóng)作物秸稈，動(dòng)物的糞便，工業(yè)生產(chǎn)和生活中所排放的有機(jī)垃圾，大量的富含能源的動(dòng)植物等，這些原料在自然界中含量豐富，獲取方便，且具備可以再生的優(yōu)點(diǎn)。其二，能源成品種類豐富，可為工業(yè)生產(chǎn)提供多種選擇。通過(guò)生物轉(zhuǎn)化技術(shù)所制造出來(lái)的能源可以呈現(xiàn)不同種類的表現(xiàn)形式，例如沼氣，乙醇能源以及各種固態(tài)能源物質(zhì)，這些能源可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，而且不會(huì)對(duì)環(huán)境造成任何污染，同時(shí)使工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廢棄物實(shí)現(xiàn)循環(huán)再利用，真正實(shí)現(xiàn)了變廢為寶。其三，新型生物能源的生產(chǎn)和制造過(guò)程中，能夠有效帶動(dòng)相關(guān)生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展，不僅能夠降低工業(yè)生產(chǎn)成本，而且還能促進(jìn)農(nóng)民的增產(chǎn)增收，有利于縮小農(nóng)村和城市的貧富差距。最后，生物能源具有可循環(huán)再利用的優(yōu)點(diǎn)，由于其原料來(lái)源是自然界中的有機(jī)生物，因此，可以促進(jìn)植物對(duì)于二氧化碳的吸收，將不利化為有利。

2 開(kāi)發(fā)和利用新型燃燒技術(shù)

采用新型的工業(yè)燃燒技術(shù)也不失為節(jié)能減排的有效途徑。目前我國(guó)廣為使用的燃燒技術(shù)主要包括如下幾種。

高溫空氣燃燒技術(shù)也叫蓄熱式燃燒技術(shù)，是一項(xiàng)高效的廢熱回收節(jié)能技術(shù)。蓄熱燃燒技術(shù)是指交替切換空氣或氣體燃料與煙氣，使之流經(jīng)蓄熱體，能夠在最大程度上回收高溫?zé)煔獾娘@熱，排煙溫度可降到180℃以下，可將助燃介質(zhì)或氣體燃料預(yù)熱到1000℃以上，形成與傳統(tǒng)火焰不同的新型火焰類型，并換向燃燒使?fàn)t內(nèi)溫度分布更趨均勻。目前，我國(guó)已在軋鋼加熱爐、玻璃窯爐、熔鋁爐、鍛造爐和鋼包烘烤器等工業(yè)窯爐上成功應(yīng)用蓄熱式燃燒技術(shù)。

脈沖燃燒技術(shù)是一種間斷燃燒的方式，使用脈寬調(diào)制技術(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)燃燒時(shí)間的通斷比實(shí)現(xiàn)窯爐的溫度控制。這種技術(shù)對(duì)加熱爐的爐溫控制較為容易，所以爐內(nèi)的溫度場(chǎng)均勻且溫度波動(dòng)極小。而且還能節(jié)約燃料。近年來(lái)，該技術(shù)在冶金、陶瓷等工業(yè)窯爐燃燒系統(tǒng)控制方面得到逐步推廣應(yīng)用，效果良好。

富氧燃燒技術(shù)是以助燃空氣中氧含量超過(guò)常規(guī)值得一種高效強(qiáng)化燃燒技術(shù)。富氧燃燒技術(shù)能夠降低燃料的燃點(diǎn)，加快燃燒反應(yīng)速度，促進(jìn)燃燒完全，降低過(guò)量空氣系數(shù)，減少燃燒后的煙氣量。從而提高熱量的利用效率。富氧燃燒技術(shù)比較適合應(yīng)用在高溫工業(yè)爐，如金屬加熱爐和玻璃溶化爐等等，有資料表明鍛造加熱爐若采用23%～25%的富氧空氣助燃，可節(jié)省1/4的燃料。

分級(jí)燃燒技術(shù)是指通過(guò)改變送風(fēng)方式將不足量的空氣送人主燃燒區(qū)，形成缺氧的燃料過(guò)剩燃燒，然后剩余的空氣在第二級(jí)燃燒區(qū)加入，形成燃料稀薄燃燒區(qū)，完成整個(gè)燃燒過(guò)程。分級(jí)燃燒可減少氮氧化物的排放，據(jù)項(xiàng)目運(yùn)行結(jié)果表明，采用分級(jí)送風(fēng)燃燒技術(shù)后，尾氣中的氮氧化物排放量降低35%左右。

3 對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品進(jìn)行有效再利用

工業(yè)爐余熱主要是指排出的燃燒產(chǎn)物的顯熱與加熱制品帶走的顯熱。這些顯熱所帶走的熱量數(shù)量較大，如果能很好地加以利用，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都是顯著的。

中高溫?zé)煔庥酂嶂饕梅绞桨ǎ豪糜酂徨仩t產(chǎn)蒸汽或者加熱導(dǎo)熱油直接利用，利用換熱器預(yù)熱助燃空氣，還有通過(guò)余熱鍋爐產(chǎn)蒸汽并利用蒸汽汽輪機(jī)發(fā)電。以軋鋼加熱爐為例，軋鋼加熱爐的出爐煙溫1000℃左右，在煙道內(nèi)設(shè)置高效空氣和煤氣預(yù)熱器對(duì)助燃空氣和煤氣進(jìn)行預(yù)熱，可將空氣預(yù)熱到600℃，煤氣預(yù)熱到300℃，噸鋼燃耗可降低0.3GJ。

低溫?zé)煔庥酂嵋话闶侵笢囟鹊陀?00℃的煙氣的余熱，這種余熱雖然品位低，但余熱數(shù)量很大，現(xiàn)在一般采用純低溫余熱發(fā)電技術(shù)來(lái)進(jìn)行節(jié)能降耗并產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。例如，水泥廠將400℃以下低溫廢氣余熱轉(zhuǎn)換成電能并用于生產(chǎn)，可使水泥熟料生產(chǎn)綜合電耗降低約60%或水泥生產(chǎn)綜合電耗降低約33%。

余壓回收發(fā)電技術(shù)是指利用工業(yè)窯爐產(chǎn)生的廢氣余壓直接用來(lái)發(fā)電。例如，鋼鐵廠高爐爐頂煤氣余壓透平發(fā)電裝置（TRT），是利用高爐爐頂煤氣具有的壓力能，經(jīng)透平膨脹做功，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電的裝置。

4 結(jié)束語(yǔ)

近些年來(lái)，我國(guó)在工業(yè)爐窯生產(chǎn)中的技術(shù)水平已經(jīng)有了顯著的提高，但與其他國(guó)家相比，在節(jié)能減排方面還是存在有待完善的地方，要想從根本上實(shí)現(xiàn)能源的充分利用，同時(shí)達(dá)到對(duì)空氣的零污染排放，還需要很長(zhǎng)的一段時(shí)間，為此我們應(yīng)該在已經(jīng)取得效果的節(jié)能技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加大研發(fā)和改進(jìn)力度，最終實(shí)現(xiàn)技能減排的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]衛(wèi)寧.脈沖燃燒技術(shù)在大方坯加熱爐上的應(yīng)用[J]工業(yè)爐，2009（1）：27-28.

[2]孟嘉.工業(yè)煙氣余熱回收利用方案優(yōu)化研究[D].武漢：華中科技大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院，2008.

[3]張永照，陳聽(tīng)寬，黃祥新，等.工業(yè)鍋爐[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.