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工業井式爐爐型結構、築爐材料、燃燒技術

在設計爐窯時,首先應盡量采用符合生產工藝要求的新型節能爐窯。在實踐中通常考慮的通常有爐型、材料、密封、熱傳遞(燃燒)過程、溫度分布等。根據相關資料,主要有以下幾種節能措施:

(1)采用圓形爐膛替代箱形爐膛,可強化爐膛對工件均勻傳熱的效果,減少爐壁散熱量,使爐膛形成一個熱交換係統,在加熱元件,爐襯和工件3者之間進行熱交換。通過采用合理的爐膛空間和在不增大爐膛空間容積的前提下,加大爐內壁麵積,以增大熱交換麵積的方式提高爐膛熱交換從而提高熱效率。

(2)在爐膛內安設風扇,加強爐內對流傳熱。特別是小型加熱爐,高速氣流可破壞停滯在工件表麵阻礙傳熱和界麵反應爐氣邊界底層,起到縮短加熱時間和加快提高工件溫度的作用。

(3)井式爐爐體密封,包括爐膛內各引出構件,爐殼,爐門等處的密封。爐體密封不嚴,將會造成到處跑火、漏火,造成能源大量浪費、設備燒壞、環境惡劣等狀況,因此爐體密封直接影響工件品質和能耗,同時密封也是爐內氣氛控製的關鍵。而耐火纖維製品的出現,為解決爐體密封創造了條件,實現了軟密封。

(4)采用耐火澆注料整體澆注的加熱爐具有強度高、整體性、氣密性好、壽命長等優點。

(5)采用新型爐用材料,優化爐襯結構。爐襯在保證爐子的結構強度和耐熱度的前提下,應盡量提高保溫能力和減少儲蓄熱。單純依靠增加爐襯厚度來降低爐外壁溫度不僅會增加爐襯儲蓄熱和成本,而且相應地減少了爐底麵積的有效利用率。選用耐火纖維、岩棉等作為保溫層,用輕質磚作為爐體的內襯,減少爐體的蓄熱損失,增強爐子的隔熱保溫,減少爐牆的散熱損失。

(6)在爐圍內壁塗高溫高輻射塗料,強化爐內的輻射傳熱,有助於熱能的充分利用,其節能效果為3%~5%,是近期較先進的節能方法。

(7)根據不同工況,采用不同燒嘴。例如,調焰燒嘴、平焰燒嘴、高速噴嘴、自身預熱燒嘴、低氧化氮燒嘴以及近來研製成的蓄熱式燒嘴,為適應煤氣和柴油的使用提供了多種先進的燃燒器。正確地使用高效先進燃燒器一般可以節能5%以上。平焰燒嘴最適合在加熱爐上使用,高速燒嘴適用於各類熱處理爐和加熱爐,自身預熱燒嘴是一種把燃燒器、換熱器、排煙裝置組合為一體的燃燒裝置,適用於加熱熔化、熱處理等各類工業爐。

(8)根據燃料種類,選擇性能良好的節能型燃燒裝置和與之相配套的風機、油泵、閥件以及熱工檢測與自動控製係統,保證良好的燃燒條件和控製調節功能也是行之有效的節能措施。

在燃燒技術方麵,常規的節能燃燒技術有:高溫空氣燃燒技術,富氧燃燒技術,重油摻水乳化技術、高爐富氧噴粉煤技術、普通爐窯燃料入爐前的磁化處理技術等。其中應用廣泛的有:高溫空氣燃燒技術和富氧燃燒技術。

高溫空氣燃燒技術是90年代發展起來的一項燃燒技術。高溫空氣燃燒技術通過蓄熱式煙氣回收,可使空氣預熱溫度達煙氣溫度的95%,爐溫均勻性≤±5℃,其燃燒熱效率可高達80%。該技術具有高效節能、環保、低汙染、燃燒穩定性好、燃燒區域大、燃料適應性廣、便於燃燒控製、設備投資降低、爐子壽命延長、操作方便等諸多優點。但高溫空氣燃燒還存在諸如各熱工參數間和設計結構間的定量關係,控製係統和調節係統的最優化,燃氣質量和蓄熱體之間的關係,蓄熱體的壽命和蓄熱式加熱爐的壽命的提高等一些問題,有待進一步去探索。

采用氧氣濃度高於21%的氣體參與燃燒的技術,叫富氧燃燒技術。富氧燃燒的技術主要是研製適合工業爐窯實用的燃燒器。富氧助燃技術具有減少井式爐排煙的熱損失、提高火焰溫度、延長爐窯壽命、提高爐子產量、縮小設備尺寸、清清生產、利於CO2和SO2的回收綜合利用和封存等優點。但富氧燃燒含氧量的增加導致溫度的急劇升高,使NOx增加,這是嚴重製約富氧燃燒技術進入更多領域的因素之一。另外在工業爐窯上設計采用富氧空氣助燃時,應該避免爐內溫度場不均勻。