工業(yè)爐節(jié)能措施

孫 濤 張 金田 冰

（1.丹東東測(cè)控技術(shù)股份有限公司，遼寧 丹東 118000；2.亞泰集團(tuán) 丹東交通水泥有限公司，遼寧 丹東 118000）

0 引言

工業(yè)爐是各機(jī)械行業(yè)的重要耗能設(shè)備，據(jù)1984年的調(diào)查數(shù)字，僅機(jī)械工業(yè)系統(tǒng)縣以上企業(yè)的工業(yè)爐總臺(tái)數(shù)達(dá)45933臺(tái)，年總能耗量達(dá)504萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。能耗構(gòu)成是：焦炭年耗84.8萬噸標(biāo)煤，占總能耗19.8%；煤年耗92.9萬噸標(biāo)煤，占21.7%；燃料油年耗44.4萬噸標(biāo)煤，占10.3%；煤氣年耗84.62萬噸標(biāo)煤，占19.76%；電年耗117.5萬噸標(biāo)煤，占27.4%。由上述數(shù)字可知，機(jī)械工業(yè)的主要耗能設(shè)備是火焰爐，又據(jù)統(tǒng)計(jì)：機(jī)械工業(yè)工業(yè)爐能耗占企業(yè)總能耗的比例很大，重型礦山行業(yè)為50-70%；工程機(jī)械為20-40%；汽車拖拉機(jī)為20-45%；機(jī)床砂輪為20-50%；內(nèi)燃機(jī)為30-60%。

目前機(jī)械工業(yè)火焰爐的產(chǎn)品燃料單耗相當(dāng)高，比世界發(fā)達(dá)國(guó)家高一倍或數(shù)倍。各行業(yè)工業(yè)爐產(chǎn)品單耗及運(yùn)行熱效率的最高與最低單耗差距很大，這說明我國(guó)工業(yè)爐在操作管理和裝備水平等方面都有待改進(jìn)和提高。

1 節(jié)能措施

1.1 加強(qiáng)管理

在現(xiàn)有工業(yè)爐裝備水平下，加強(qiáng)管理是實(shí)現(xiàn)節(jié)能的首要任務(wù)，重點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行下屬各項(xiàng)工作：

完善能源的計(jì)量裝置，制訂主要產(chǎn)品各加熱工序的能耗定額，加強(qiáng)生產(chǎn)記錄工作，進(jìn)行產(chǎn)品能耗考核。

進(jìn)行工業(yè)爐熱平衡測(cè)試，根據(jù)測(cè)定結(jié)果摸清爐子熱工狀況，制定改進(jìn)措施。

加強(qiáng)對(duì)爐子的維修工作，使?fàn)t子經(jīng)常處于完好和密封狀態(tài)，加強(qiáng)對(duì)能源管理人員及操作人員的技術(shù)培訓(xùn)工作。

1.2 加強(qiáng)計(jì)劃調(diào)度

實(shí)行專業(yè)化協(xié)作，提高生產(chǎn)規(guī)模，把同行業(yè)的鑄、鍛、熱產(chǎn)品實(shí)行廠際間協(xié)作可以大批量生產(chǎn)，有利于提高爐子裝載率，能大幅度降低能耗。從對(duì)幾個(gè)熱處理專業(yè)廠的調(diào)查情況來看，專業(yè)廠比全能唱節(jié)能達(dá)30%左右，產(chǎn)品成本比全能廠低40-50%，設(shè)備利用率為全能廠的2倍以上。此外，建立專業(yè)廠有利于開展科研工作，有利于采用新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝以提高產(chǎn)品質(zhì)量。專業(yè)化生產(chǎn)在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家十分普遍，是很值得我國(guó)借鑒的。

1.3 改革燃料結(jié)構(gòu)

我國(guó)燃料以煤為主，約占燃料總構(gòu)成的70%，但不意味著工業(yè)爐要以直接燒煤的燃燒方式為主。直接燒煤不僅燃燒效率低，而且易于冒煙噴火，嚴(yán)重污染環(huán)境，更主要的是燃燒過程不穩(wěn)定，爐溫不均勻，爐氣氛不能控制，無法完成某些加熱工藝要求，也不利于節(jié)能。從節(jié)能觀點(diǎn)出發(fā)，在征程生產(chǎn)、正常操作和充分預(yù)熱空氣和煤氣的情況下，爐子燒油節(jié)能最多，燒發(fā)生爐煤氣其次。經(jīng)計(jì)算，三種燃料大致的耗能比例是：煤爐：煤氣爐：油爐=1∶0.96∶0.61

由上知，將煤轉(zhuǎn)化為煤氣作為工業(yè)爐燃料約可節(jié)能5%，以油為燃料比直接燒煤約節(jié)能39%。目前機(jī)械工業(yè)直接燒煤的工業(yè)爐其耗能量占總能耗21.7%，燒發(fā)生爐煤氣的爐子耗能量只占12.46%，因此應(yīng)逐漸減少前者，增大后者。

1.4 控制爐內(nèi)壓強(qiáng)

當(dāng)爐內(nèi)壓強(qiáng)為負(fù)值時(shí)，例如爐內(nèi)壓強(qiáng)為-10Pa，即可產(chǎn)生2.9m/s的吸入風(fēng)速，此時(shí)將由爐口及其它不嚴(yán)密處吸入大量冷空氣，導(dǎo)致高爐煙氣熱損失增加；當(dāng)爐內(nèi)壓強(qiáng)為正值時(shí)，高溫?zé)煔鈱⒁莩鰻t外，同樣也導(dǎo)致逸出煙氣造成的熱損失。

為了減少上述熱損失，在操作上要隨時(shí)注意調(diào)整煙道閘門以保持正常爐內(nèi)壓強(qiáng)。正常爐內(nèi)壓強(qiáng)值為：對(duì)于加熱爐和熱處理爐，其爐底處一般控制為零壓值；對(duì)于干燥爐，其零壓值則控制在爐膛高度的中心處。在爐體結(jié)構(gòu)及排煙系統(tǒng)中應(yīng)保證煙囪有足夠的抽力，煙道閘門調(diào)節(jié)要靈便并盡量減少爐體上的各種開口，控制爐內(nèi)壓強(qiáng)不僅與節(jié)約燃料有關(guān)，而且能通過控制爐內(nèi)壓強(qiáng)分布，達(dá)到強(qiáng)化爐氣循環(huán)和均勻爐溫的作用。

2 結(jié)語

造成工業(yè)爐熱工性能不好、產(chǎn)品燃料單耗高的主要原因有以下幾方面：

2.1 操作管理方面

燃料消耗多無定額、計(jì)量設(shè)施不完善,絕大多數(shù)工廠未制定燃料消耗定額，因而很難實(shí)行節(jié)能獎(jiǎng)懲制度。多數(shù)工廠對(duì)能源只有一級(jí)（廠級(jí)）或二級(jí)（車間級(jí)）計(jì)量，如：使用發(fā)生爐煤氣的工廠只有近車間的煤氣流量表；使用油、天然氣、城市煤氣的工廠只有廠級(jí)總流量表，因而不能考核單臺(tái)爐子的能耗招標(biāo)。

2.2 無嚴(yán)格的維修和操作制度

運(yùn)行過程中對(duì)爐子維護(hù)不好，損壞后不及時(shí)修理，操作工人多未經(jīng)技術(shù)培訓(xùn)或不按操作規(guī)程操作，結(jié)果造成爐口、爐門、臺(tái)車邊框及各種密封設(shè)施很快燒壞。加以煙道失修，排煙系統(tǒng)運(yùn)行不正常，致使?fàn)t子到處噴火。上述現(xiàn)象低增大了能耗，又惡化了環(huán)境。

2.3 生產(chǎn)調(diào)度不合理

由于調(diào)度失當(dāng)，鑄鋼車間輸出的熱鋼錠不能及時(shí)運(yùn)入水壓機(jī)車間裝爐加熱，使鍛件二次或三次回爐加熱；經(jīng)?？諣t保溫待料或熱爐熱料待鍛，這些現(xiàn)象均造成燃料的大量浪費(fèi)。

2.4 爐子裝備方面

各行業(yè)的工業(yè)爐基本上處于世界20世紀(jì)50年代的水平，只有少數(shù)爐子達(dá)到了世界70年代或80年代初的水平。爐子裝備落后主要表現(xiàn)在：

2.4.1 燃燒裝置落后

以煤氣為燃料的爐子還在廣泛使用高壓噴射式、低壓渦流式和套管式燒嘴，這些燒嘴在燃燒效能上或者存在助燃空氣量不足，或者混合條件不完善，都造成燃料的一定浪費(fèi)。還由于大部分燃燒裝置不能調(diào)節(jié)火焰形狀、長(zhǎng)度和溫度，因而不能滿足先進(jìn)的加熱工藝要求。70年代以來，我國(guó)雖然研制了一批新型燒嘴，如平焰燒嘴、高速燒嘴、比例調(diào)節(jié)油嘴等，但其綜合性能仍落后于世界80年代水平，特別是由于控制水平低、使用壽命短、價(jià)格高等缺點(diǎn)，在應(yīng)用上受到一定限制。

2.4.2 火焰爐未普遍安裝余熱回收裝置

據(jù)調(diào)查，各種加熱爐和熱處理爐余熱回收裝置的安裝率只達(dá)5%左右。由于不設(shè)置余熱回收裝置，大量煙氣余熱得不到回收，不僅造成燃料浪費(fèi)，且影響到爐子熱工性能的提高。我國(guó)普遍采用冷風(fēng)沖天爐，鐵液溫度只1380-1430℃，難以熔煉高牌號(hào)鑄鐵和合金鑄鐵，且合金元素?zé)岣哌_(dá)20-40%，鐵液氧化也很嚴(yán)重。當(dāng)對(duì)爐氣化學(xué)熱進(jìn)行回收并且空氣預(yù)熱到500℃時(shí)，能穩(wěn)定獲得1500℃的高溫優(yōu)質(zhì)鐵液，合金元素?zé)龘p并能降低到15%以下。

2.4.3 輕質(zhì)耐火材料的應(yīng)用范圍有待擴(kuò)大

耐火纖維制品質(zhì)輕、比熱容小、熱導(dǎo)率低，在同樣爐溫條件下能使?fàn)t襯變薄、減少蓄散熱損失，并能加快爐子升溫速度和提高爐溫均勻度。目前耐火纖維制品的應(yīng)用范圍已有較大發(fā)展，但應(yīng)用面尚不夠普遍，特別是使用溫度≥1250℃的高溫型耐火纖維制品目前有的在試制試用，有的尚無產(chǎn)品，因此大量高溫加熱爐目前還不能采用耐火纖維爐襯，這方面工作有待進(jìn)一步研制。

2.4.4 熱工控制水平低

除電爐外，大量火焰爐基本上沒有采用熱工自控系統(tǒng)，主要原因一是，發(fā)生爐煤氣和燃料油的含塵物多，因堵塞和腐蝕作用使控制元件失靈；二是，儀器儀表質(zhì)量不過關(guān)，易損、精度低；三是，控制系統(tǒng)價(jià)格貴，一臺(tái)中型加熱爐需投資10萬元左右。對(duì)爐溫、爐壓、空燃比進(jìn)行自動(dòng)控制后，一般可節(jié)約燃料15%左右，而最主要的方面是提高了產(chǎn)品的加熱質(zhì)量。

［1］魏軍，編.有色金屬擠壓車間機(jī)械設(shè)備[M].冶金工業(yè)出版社，1988,8.

［2］王秉銓，編.工業(yè)爐選用圖冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1990,11.