談工業(yè)爐窯的熱過程及節(jié)能措施

李軍

摘 要：工業(yè)生產(chǎn)過程中，完成對燃料進行充分燃燒并為生產(chǎn)過程提供熱量的主要設(shè)備就是工業(yè)爐窯。工業(yè)爐窯在使用時對能源的消耗量極大，傳統(tǒng)的熱源生產(chǎn)過程并不能實現(xiàn)燃料的充分燃燒，造成了能源的浪費，同時，生產(chǎn)中所排放的燃燒氣體濃度高且數(shù)量多，帶來了嚴重的環(huán)境污染問題。文章將對于燃料燃燒過程進行逐一解析，并總結(jié)出了爐窯生產(chǎn)中的節(jié)能減排措施，旨在有效解決爐窯生產(chǎn)所引發(fā)的環(huán)境問題。

關(guān)鍵詞：燃燒技術(shù)；節(jié)能減排；燃燒過程

目前在爐窯加熱過程中，主要使用煤炭，石油和燃氣作為熱量供給能源。其中煤炭能源使用較為安全，但是其能源消耗量較大且浪費嚴重，在燃燒后對空氣的污染最為嚴重；油燃料和氣體燃料較煤燃料而言，使用效能更高，產(chǎn)生的污染也相對較少，但在使用過程中存在潛在的安全隱患，并且開發(fā)和使用成本較高。為了提高傳統(tǒng)燃料的燃燒效能，就要從其燃燒過程入手，找出各自的優(yōu)缺點并加以系統(tǒng)分析，實現(xiàn)對爐窯燃燒過程的節(jié)能改造。

1 燃料的燃燒過程

1.1 煤的燃燒過程

在工業(yè)爐窯中，煤是作為主要的燃料。當(dāng)燃料進入爐內(nèi)后會受到爐內(nèi)的高溫?zé)煔狻t墻、燃料層的輻射與對流換熱而被加熱升溫，水分逐漸逸出直至完全烘干。需要在這一個階段對氧氣沒有的需求卻需要提供充足的熱量。

燃料隨著溫度的升高而開始熱分解析出揮發(fā)分。不同的燃料溫度的析出揮發(fā)分也是不同的，褐煤到無煙煤，溫度約為130～400℃。另外，加熱速度還和揮發(fā)分的析出量是有關(guān)系的，當(dāng)加熱速度變慢的時候揮發(fā)分的生產(chǎn)量也就少，當(dāng)達到一定的溫度和濃度的時候，揮發(fā)分就會著火并進行燃燒，同時會釋放出大量的熱，并使焦炭也進行燃燒，揮發(fā)分的燃燒速度和與空氣有關(guān)是擴散燃燒。

隨著揮發(fā)分的進一步燃燒使得溫度進一步的升高，慢慢的將會進入到焦炭的表面燃燒，焦炭的表面燃燒速度和燃料當(dāng)中的可燃碳和氧氣有關(guān)。當(dāng)溫度低于900～1000℃時，氧氣的供給就會很充足，化學(xué)反應(yīng)速率小于氧氣向反應(yīng)表面的擴散速率。若是溫度高于900～1000℃時，化學(xué)反應(yīng)速率將會隨著溫度的升高從而轉(zhuǎn)變呈指數(shù)增加。最后當(dāng)?shù)竭_一定的溫度后，就會超過氧氣向表面的擴散速率，在這個時候，氧氣的輸送速率就代表著總的燃燒速率。

1.2 油的燃燒過程

油是液體燃料，與煤相比，油更易于著火和燃燒，油的沸點低于其著火溫度，因此，燃燒在氣態(tài)下進行。油受熱后首先汽化成油蒸氣，油蒸氣與空氣混合達到一定的溫度時開始著火、燃燒。要強化油的燃燒，就要保證有良好的霧化和混合。當(dāng)霧化不良時，油滴過大，燃燒時油滴破裂會產(chǎn)生大量的焦塊。當(dāng)混合不良，空氣不足時，即使霧化效果好，也會發(fā)生熱分解，產(chǎn)生炭黑。這些焦塊和炭黑很難燃盡，造成機械不完全燃燒熱損失。

1.3 氣體燃料的燃燒過程

工業(yè)爐窯中使用的氣體燃料主要是煤氣、天然氣和石油液化氣。氣體燃料含灰分極少，不存在燃盡問題，所以燃燒和著火是燃燒的過程，將燃氣和空氣是否進行預(yù)混合，當(dāng)進入燃燒室的時候，分為三種燃燒的燃氣，有擴散、無焰和大氣燃燒這三類。擴散燃燒是將燃氣和空氣的擴散和混合程度決定的并不參與預(yù)混。與之相反的是無焰燃燒，無焰燃燒的速度快強度大并且能夠在燃燒之前可以完全的混合。而大氣燃燒正好處于兩者的中間位置，既沒有無焰的燃燒速度快和強度大的特點，也沒有擴散燃燒的不混合。

2 如何有效提升爐窯燃燒效果，實現(xiàn)節(jié)能減排的目標

對于傳統(tǒng)爐窯燃燒方法的節(jié)能改進機制主要是在保證爐窯供熱穩(wěn)定性和效能性的基礎(chǔ)上，對燃燒的技術(shù)采取合理的方法進行改造，同時對爐窯設(shè)備本身進行節(jié)能化改造，以達到提高燃燒效率，節(jié)能減排的效果。

2.1 加工工藝的改進

對于不同的爐窯加工行業(yè)，采用的加工溫度條件也是不盡相同。爐窯加熱中將燃燒工藝的水準控制在一定范圍內(nèi)是保證加工質(zhì)量的內(nèi)在需要。首先，燃燒環(huán)節(jié)中要保持溫度的可持續(xù)性，在操作過程中盡量避免能源供應(yīng)的中斷使燃燒環(huán)境出現(xiàn)較大的變化；其次，在爐窯的選用方面要注重于企業(yè)生產(chǎn)要求的結(jié)合，選用符合生產(chǎn)標注的爐窯設(shè)備。

2.2 開發(fā)新型燃燒技術(shù)

傳統(tǒng)燃燒技術(shù)之所以能源消耗量大，燃燒效能低主要是由于爐窯內(nèi)燃料燃燒不充分造成的，因此，在爐窯燃燒時，要根據(jù)不同燃燒需要和環(huán)境條件將燃燒溫度控制在合理范圍之內(nèi)，還可以通過采用加大供氧量，提高氧氣的純度來創(chuàng)造穩(wěn)定高溫的燃燒環(huán)境。目前在爐窯燃燒中所使用的新型技術(shù)主要有富氧燃燒和新型燃燒控制技術(shù)。富氧燃燒技術(shù)的工作原理主要是通過增加爐窯內(nèi)氧氣的含量，提升燃燒的溫度，從而將窯內(nèi)溫度保持在穩(wěn)定狀態(tài)，使持續(xù)并符合燃燒要求。新型燃燒控制技術(shù)主要是通過調(diào)整進料口和散熱口的結(jié)構(gòu)，使得爐窯內(nèi)溫度分布更加均勻，并能夠?qū)囟茸龀黾皶r調(diào)整，加強熱氣氣流的轉(zhuǎn)換和流通，提高燃燒效率。另外，還可以通過更換爐窯制作材料，控制外界爐溫，或者對燃料實行干燥作業(yè)等技術(shù)措施來盡可能使燃料的利用率有所提升，實現(xiàn)燃料的充分燃燒。

2.3 爐窯設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化

2.3.1 定期進行熱量標準檢測，優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)

爐窯設(shè)備的優(yōu)化改造要以對其燃燒溫度的檢測作為標準，對于不符合節(jié)能標準的老舊設(shè)備要及時予以更換或淘汰，對于有改造價值的爐窯設(shè)備在通過定量分析后制定合理的結(jié)構(gòu)改造計劃，重點改進不符合節(jié)能環(huán)保標準的部分。

2.3.2 有針對性的進行設(shè)備改造

首先要注重爐窯保溫效果的測定，力求保證爐窯燃燒設(shè)備內(nèi)部溫度的穩(wěn)定性，同時要在爐窯改造中多使用新型改造工藝和技術(shù)，在節(jié)省生產(chǎn)成本的前提下最大程度地實現(xiàn)燃燒效能，使?fàn)t窯工業(yè)生產(chǎn)兼具經(jīng)濟型和環(huán)保性，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。

參考文獻

[1]崔民選.2006中國能源發(fā)展報告[M].北京：社會科學(xué)文獻出版社，2006.

[2]張潤霞，肖繼昌.企業(yè)熱平衡與節(jié)能技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1993.

[3]王忠金，周德成，戴萬福.工業(yè)爐窯節(jié)能原理的數(shù)學(xué)表達及節(jié)能分析[J]工業(yè)爐，2004（5）.

[4]王璋保.改變能源結(jié)構(gòu)，減輕環(huán)境污染[J].工業(yè)爐，1998（3）.endprint