5.4 炉子热工特性及燃料节约——火焰炉节约燃料的途径在线视频

下面我们学习一下第四小节

火焰炉节约燃料的途径

衡量炉子是否节能的

两个主要指标是单位热耗和热效率

单位热耗越低 热效率越高

炉子越节能

炉子单位热耗

等于炉子热负荷除以生产率

热效率等于炉子有效热

除以炉子热负荷

我们由有效热等于生产率

与工艺焓增量的乘积可得

单位热耗与生产率之间的关系为

b=△I/η1

其中 △I为单位重量物料

在炉内的热焓增量

由上各式可以看出

节约燃料的基本途径是

提高η1 降低△I

η1取决于炉子结构和热工操作

而△I取决于生产工艺参数

下面 分别进行讨论

首先是炉子结构和操作节能

目的是提高η1

根据炉膛热平衡

η1可表示为

η1=Q烧+Q空-Q废膛-Q失膛

再比上Q烧再乘以100%

由上式可以得出

提高炉子热效率的途径有

一 减少炉膛废气带走的热量

该部分通常包括废气物理显热

和燃料不完全燃烧的化学热

其大小约占热量支出的20%至50%

废气热损失的大小

主要取决于废气量 废气温度

以及废气中可燃成分含量

减少炉膛废气带走的热量

具体的途径有

一 正确控制空气消耗系数

如图所示

燃料燃烧时

空气消耗系数大于1时

随着空气消耗系数的增加

废气量增加

废气物理热损失增加

炉子热耗增加

当空气消耗系数小于1时

随着空气消耗系数的减小

燃料不完全燃烧增加

废气化学热损失增大

同样会使炉子热耗增加

理论和实践表明

当炉膛废气温度为

700至900摄氏度时

当空气消耗系数大于1时

空气消耗系数每增加0.1

炉子热耗增加3%到5%

当空气消耗系数小于1时

空气消耗系数每减小0.1

炉子热耗增大5%至10%

对炉子正确的燃烧控制

是在保证燃料完全燃烧的条件下

尽可能降低炉子的消耗系数

对于不同的燃料种类

空气消耗系数的取值一般为

气体燃料取1.05

油燃料取1.1到1.15

煤燃料取1.35至1.65

空气消耗系数取小于1时

主要是为了在不完全燃烧下

控制炉内气氛

后面的章节我们还会进一步讲到

第二个减少炉膛废气带走热量的

途径是正确控制炉膛压力

火焰炉内的压力场

是由炉内的几何压头 气体流动

和烟囱抽力三者共同作用的结果

在炉高方向上的压力分布

主要取决于炉膛高度和炉气温度

其基本规律是上高下低

位置越低 越容易吸冷风

位置越高 越容易冒火

在炉长方向上

压力分布取决于炉内射流作用

和炉气流动阻力作用

主要有烧嘴布置和炉型结构来决定

对端部供热 端部出料的炉子来说

其压力分布的总的趋势是

前低后高

炉内总的压力水平取决于

烟囱或排烟风机的抽力

以及烟道闸板的开度

正确控制炉膛压力的方法有

一是对炉子及设备

进行合理设计选型

在炉子设计时

对炉型结构 烧嘴配置

烟囱高度 烟道闸板设置

以及炉压检测和调整装置的选择

都应考虑到炉压检测和调节问题

二是使炉子在正常生产条件下

零压面保持在炉门槛水平面上

并使炉内压力分布均匀

三 当向炉内供热的热量一定时

在炉内传给物料的热量越多

出炉废气温度就越低

因此 改善炉内传热条件

可以减少出炉废气的温度

提高炉子的热效率

以钢坯加热炉为例

通过增设或延长不供热的

预热段长度

可以降低出炉废气温度

提高炉子热效率

如图所示

随着炉子长度延长

虽然冷却水和散热损失有所增加

但由于排烟热损失显著降低

其综合效果仍使得炉子热效率增加

单位热耗降低

需要注意的是

随着延长倍数的增加

节能的趋势逐渐的减缓

综合炉子建设及占地费用

炉子预热长度存在一个合理区间

另外 需要注意

在延长炉子长度时

要避免由于燃烧产物不能充满炉膛

造成的不均匀传热问题

可采用压低炉膛高度

以缩小炉膛体积的方式进行改善

提高炉子热效率的第二个途径是

充分回收烟气余热

并将余热返回到炉膛中去

余热回收及利用以高温烟气为主

回收烟气余热的方法有

一 在烟道中增设换热器

利用烟气余热预热空气或煤气

该方法可以提高燃料的燃烧温度

提高炉子的温度

从而提高炉子产量

还可以改善燃烧的过程

减少化学的不完全燃烧热损失

使炉子空气消耗系数减小

二 使用高温烟气

来预热入炉冷物料

该方法可以提高物料的入炉热焓

减少物料在炉内的吸热量

从而降低炉子的燃耗

提高炉子热效率的第三个途径

是减小炉膛的热损失

从炉膛热平衡可知

炉膛热损失主要有水冷件热损失

炉体散热损失和蓄热损失

炉门与孔隙的辐射和溢气损失

运料机械或工具热损失等

减少这些损失

也可以提高炉子的热效率

工业炉种类繁多

要根据具体的炉型和工况

来寻找减少热损失的具体方法

对于轧钢加热炉而言

热损失主要是支撑钢坯用

炉底水冷管的冷却水带走的热量

炉底冷却水管热损失

主要取决于水冷管面积

和水冷管外侧绝热层的热阻

故降低热损失的关键

是要在保证要求的水冷管强度下

最大限度的减少水冷管的面积

和加强水冷管的绝热

其次是要减少炉体散热损失

采用复合炉衬结构

增设和加强绝热层

炉顶散热损失约占炉体总散热损失

40%到60%

因此 要特别注意加强炉顶的绝热

最后要注意炉子设计时

应尽量减少不必要的炉门和开孔

提高炉子的严密性

以减少热损失

接下来我们学习一下工艺节能

由公式Q效=P△I=Q产-Q料可知

降低△I的方法有

一 提高物料的入炉温度

根据某轧钢加热炉的生产统计

热锭入炉温度每提高50摄氏度

炉子产量可提高7%

这就提醒我们

在实际生产中

要注意与上一工序的衔接

提高热装料的比例

二 降低物料的出炉温度

以轧钢加热炉为例

降低物料的出炉温度

可使加热炉的单耗降低

但因塑性降低

使得轧制工序付出的能耗增加

两道工序的综合能耗存在着最小值

表中为某厂一座步进梁式加热炉的

实测数据

可见 出钢温度降低40摄氏度

燃料节约8.7%

轧钢电耗增加4.5%

综合节能率为4.2%

综合以上分析

工业炉节约燃料的主要途径

总结如下

一 改善与强化生产技术

与生产管理

合理组织生产

二 减少炉子的各种热损失

三 回收炉子排出的热量

并加以有效利用

四 改进燃烧与控制技术

采用节能新工艺 新技术与新系统

以上只是一般性的讨论

对于具体的炉子

要想大幅度的节约燃料

必须要分析炉子各项热量支出

找到主要的影响因素

从主要问题上下手

才能得到更好的效果

今天的课程就到这里

谢谢大家