減少工業(yè)爐爐壁熱污染問題的措施探討

張莉洛伊熱工工程（天津）有限公司

減少工業(yè)爐爐壁熱污染問題的措施探討

張莉
洛伊熱工工程（天津）有限公司

隨著社會的發(fā)展，各種工業(yè)被建立起來，工業(yè)爐的使用也隨之增多，極大的促進(jìn)了國家經(jīng)濟(jì)增長，但由此也產(chǎn)生了一系列問題，如爐壁熱污染嚴(yán)重影響到大氣質(zhì)量，很多城市都出現(xiàn)了熱島效應(yīng),致使城市日均溫差較大,因此,怎樣減少工業(yè)爐爐壁熱污染成為重點(diǎn)研究問題。為此，本文主要從工業(yè)爐爐壁的散熱特點(diǎn)入手，分析了工業(yè)爐爐壁的熱量回收技術(shù)，并提出建設(shè)爐壁熱污染的有效措施。

工業(yè)爐；爐壁；熱污染

前言工業(yè)爐爐壁所散發(fā)的熱量占據(jù)爐窯總受損熱量的一半左右，是造成爐窯熱損失諸多項(xiàng)目的一種，并占據(jù)第二地位，可見，其熱損失的嚴(yán)重。這些被浪費(fèi)的熱量，基本都內(nèi)排放到了大氣中，因其數(shù)量巨大，也成為了加快城市熱島效應(yīng)的主要元兇。

一、工業(yè)爐爐壁的散熱方式與特點(diǎn)

工業(yè)爐正常工作中，燃料燃燒會產(chǎn)生熱量，這些熱量中的一部分能夠?yàn)槲锛訜幔瑢τ谶@部分熱量通常稱為有效熱，而其余熱量因其并未作用于物件加熱，所以被成為無效熱，又稱廢熱，這部分熱量會以不同形態(tài)或方式分散到大氣中。由于運(yùn)行時(shí)的爐壁會不斷向外擴(kuò)散熱量，因此也使?fàn)t體周邊的冷空氣也逐漸成為了熱空氣，然后以煙囪形式排向大氣。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，爐壁溫度越高向大氣散布的熱量就越多，這樣就嚴(yán)重降低了工業(yè)爐的熱利用率，還使大氣熱污染更加嚴(yán)重。

對于工業(yè)爐爐壁面的散熱特點(diǎn)主要有外表散熱面積大、熱量分布較為分散、所散發(fā)的熱量品位較低，一旦受到外界干擾，就會使流場受到很大影響[1]。爐壁散熱與傳播過程通常是在爐壁被加熱以后，爐壁散熱會將周邊的冷空氣與粉塵一同吸收進(jìn)來，提升爐體周邊溫度，同時(shí)，爐內(nèi)熱氣體上升，并通過氣窗排出爐體，進(jìn)入大氣，從而出現(xiàn)大氣熱污染（如下圖）。

圖1 工業(yè)爐爐壁的出現(xiàn)熱污染流程圖

二、解析工業(yè)爐爐壁的熱量回收技術(shù)與應(yīng)用

（一）現(xiàn)階段工業(yè)爐散熱損失情況

所謂的工業(yè)爐散熱損失主要表現(xiàn)在爐壁溫度升高以后，散失在空氣中的熱量越多，這些熱污染對大氣環(huán)境的影響就越多，這樣不斷損失的熱量也嚴(yán)重影響了工業(yè)爐對熱量的利用?，F(xiàn)階段很多工業(yè)爐都存在表面溫度異常高的情況，溫度都在120到200攝氏度之間，以致出現(xiàn)很多不必要的能源浪費(fèi)[2]。

（二）熱泵技術(shù)的回收爐體散熱

熱泵是一種機(jī)械設(shè)備，它通常以機(jī)械能與電能為主的高智能或高溫位作為主要消耗品，在熱力循環(huán)的作用下將熱能從低溫物體轉(zhuǎn)換到高溫物體中。高溫物體在熱泵的作用下，通過利用各種工業(yè)和生活中所產(chǎn)生的廢熱來制成70到90攝氏度的熱水，這種熱水能夠直接供暖或完成普通工業(yè)的加熱。

為實(shí)現(xiàn)能夠?qū)t壁所散發(fā)的熱量回收和再次利用，可以在爐壁的外側(cè)掛上保溫?fù)醢?，在其上方使用?dǎo)流板實(shí)現(xiàn)導(dǎo)入，同時(shí)使用平板式表面換熱器完成熱量回收工作，對于爐側(cè)與保溫?fù)醢逯g的距離應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算載確定。爐所散發(fā)的熱量通常是在間隔通道中加熱空氣，流經(jīng)導(dǎo)流板以后就會聚集在爐頂?shù)钠桨迨奖砻鎿Q熱器中，最后利用熱泵技術(shù)完成熱量回收工作。如果在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)平板式表面換熱器所受阻力較大，可以應(yīng)用低速風(fēng)機(jī)加大抽力，以使間隔通道中的氣流通暢，不受阻礙。

（三）使用爐壁散熱回收技術(shù)

現(xiàn)階段，通常將熱軋加熱爐設(shè)備系統(tǒng)的助燃風(fēng)收集口安裝在室外，這樣就會使進(jìn)入到換熱器空氣的溫度與外界環(huán)境溫度相同。該技術(shù)的工作流程時(shí)，爐體周邊空氣受到引風(fēng)機(jī)抽力影響進(jìn)入導(dǎo)流罩中，這時(shí)，爐壁也會向外散發(fā)熱量，使得進(jìn)入到導(dǎo)流罩中的空氣溫度不斷上升，這些空氣也會隨之向上流動，一直到達(dá)爐頂中部，然后進(jìn)入到引風(fēng)管道中，在引風(fēng)機(jī)的作用下將其送到換熱器中，爐尾煙氣也會對其進(jìn)行再次加熱，最后在兩側(cè)熱風(fēng)管道的影響下，將其分送到各燃燒器中實(shí)現(xiàn)助燃。使用爐壁散熱回收技術(shù)以后，能夠有效提升空氣進(jìn)入換熱器以前的溫度，也使換熱器中的空氣溫度不斷提升，這樣就可以起到節(jié)能加熱爐的作用，在降低爐體周邊溫度的同時(shí)，有效減少了大氣的熱污染，更改善了工人的工作環(huán)境。

使用爐壁散熱回收技術(shù)減少爐壁熱污染問題，是現(xiàn)階段最有效辦法之一，但在設(shè)計(jì)導(dǎo)流罩的流道寬度和時(shí)應(yīng)注意以下幾方面：首先，對于爐壁外圍的附近安裝情況，如果附件是緊貼爐壁，在確保預(yù)熱空氣流量得到滿足以后，可以將流道寬度適當(dāng)縮減，以此來保證預(yù)熱空氣的溫度達(dá)到更高；其次，在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意預(yù)熱空氣量的多少，對空氣量的控制也可以保證導(dǎo)流罩流道中的空氣流動速度，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)加熱爐的實(shí)際情況，確定流道寬度；最后，為保證預(yù)熱空氣溫度，需要在確保爐壁表面散熱溫度不變時(shí)，縮短流道寬度并將其深入插深，這樣就能使預(yù)熱空氣溫度提升，如果流道過寬，插入較淺，就會降低預(yù)熱溫度[3]。

結(jié)論

通過以上研究得知，爐壁熱污染已經(jīng)嚴(yán)重影響到大氣環(huán)境質(zhì)量，因此，需要根據(jù)爐壁的散熱方式與特點(diǎn)采取合理的解決措施，本文在結(jié)合爐壁散熱方式與特點(diǎn)基礎(chǔ)上，提出利用熱泵技術(shù)和爐壁散熱回收技術(shù)減少工業(yè)爐的熱量排放，并對爐壁散熱回收技術(shù)中導(dǎo)流罩設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了研究，因其處于整個(gè)技術(shù)的初始階段，對預(yù)熱空氣溫度有著重要影響，需要注意事項(xiàng)也很多，所以，著重強(qiáng)調(diào)了其流道寬度設(shè)計(jì)，希望本文所提出的措施能為相關(guān)人士帶來啟發(fā)。

[1]錢惠國.工業(yè)爐窯壁面散熱及熱污染控制的研究[D].東華大學(xué),2010.

[2]錢惠國,沈恒根,顧平道.工業(yè)爐窯壁面散熱回收技術(shù)應(yīng)用研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2010,S2:343-345+494.

[3]黃祖榕.加熱爐爐壁熱損失嚴(yán)重的原因分析及對策[J].化工管理,2015,17:22+35.