工业炉窑节能的思考.doc

工业炉窑节能的思考.doc《工业加热》2000年第6期文章编号:1002—1639(2000)06-0004-05工业炉窑节能的思考李智敏,彭晓峰,曲艺(清华大学热能工程系,北京100084)摘耍:从燃烧、传热的角度出发,依据热T的基本原理,对T业炉窑热量损失的齐种途径进行了分析,系统地介绍了工业炉窑进行节能、改造的方法,对提高工业炉窑的热效率,节约能源,保护环境有一定的指导意义。关键词:工业炉窑;节能;环境保护中图分类号:TK175 文献标识码;AConsiderationofEnergy—savinginIndustria1Furnaces(Dept0fTherma1EngTs1nghuaun1VBe••1Jing100084China)AbstractThisPaPerana1yzestheheat10sses•1nindustria1furnacesbyana1yzingtheC0mbustionpr0cessandtheheattransrerpr0cessinthefurnaceand1ntr0ducessystematica11ytheways0freVamp1ngindustria1furnacesTh1sana1ys•1scanbeusedt0•1ncreasethe therma1 eff•1c•1ency0findustria1furnacessaveenergyandPr0tectenvironmentKeywords1ndustria1 furnaceenergy—savingenVironmenta1 pr0tect■1onLIZhi-minPENGXiao-fengQUYi工业炉窑中燃烧及热利用特点工业炉和工业窑通称工业炉窑,主要是指那些利用燃烧反应进行热利用的装置。炉多用于冶金和机械系统;窑则多用于硅酸盐工业系统。在工业炉窑的能源结构中,主耍以烧煤为主,在冶金T业屮约占70%:1]其次是电力,另有一部分炉窑以油、天然气为燃料。对燃油、燃气的炉窑而言,其燃烧效率较高;而对燃煤炉窑而言,其燃烧效率较低,且燃烧稳定性较差,不易使气氛与温度稳定。1煤的燃烧煤是工业炉窑中的主要燃料。煤在电站锅炉中以煤粉燃烧为主,在工业锅炉中以层燃为主,但在工业炉窑中还常与物料混燃。因此在丁业炉中煤的燃烧更为复杂,更加多样化。煤颗粒的燃烧大致可以分为加热干燥、着火、可燃物燃烧等过程。燃料进入炉内后,受到炉内高温烟气、炉墙、燃料层的辐射与对流换热而被加热升温,水分逐渐逸出直至完全烘干。这一阶段需要供给足够的热量,没有对氧气(空气)的需求。随着温度继续升高,燃料开始热分解并析出挥发分。不同燃料析出挥发分的温度也不一致,从褐煤到无烟煤,温度约为130〜400C[2]。此外,挥发分的析出量还与加热速度有关,层燃炉与煤粉炉加热速度慢,挥发分的生成量少。挥发分达到一定浓度和温度时就着火燃烧,并放出大量的热,为焦炭的燃烧提供了条件,挥发分的燃烧是扩散燃烧,其燃烧速度取鮎肪掌蛤臃7•秩忌栈鹏姪碧窗T5•乃俣取? 挥发分燃烧使温度进一步升高,从而逐渐进入焦炭燃烧阶段,焦炭燃烧是表面燃烧,其燃烧速度取决于燃料屮可燃碳和氧向焦炭表而的扩散速度。当温度低于900〜1 000°C时,化学反应速度小于氧气向反应表面的扩散速度,氧气的供应很充分,化学反应速度决定了总的燃烧速度。肖温度高丁*900〜000°C时,化学反应速度随温度升高呈指数增加。到一定温度后会超过氧向表面的扩散速度,此吋总的燃烧速度就取决丁氧的输送速度。通常的燃烧T况处于上述两种情况的过渡区,因此燃烧温度和氧向表而的扩散速度都对燃烧有着很重耍的影响。燃料在可燃物燃尽后就形成了灰渣。燃料颗粒是由外而内燃烧的,因此煤粒外部会先形成灰壳。灰壳包住煤粒内的可燃物,阻止氧气向内部扩散,使得燃烧难以进一步进行,这在用灰分高的燃料时更为严重。综上所述,燃料的燃烧是一个复杂的过程,燃烧用空气、温度和燃烧时间对燃料的燃烧有着很重要的影响,不同的燃烧阶段对这三个燃烧条件的要求也各不相同,很好的组织这些燃烧条件可以取得良收稿日期:2000-09-19作者简介:李智敏(1977—)男,(1961—)男,教授,博士生导师.《工业加热》2000年第6期好的燃烧工况。2 油和气的燃烧油是液体燃料,与煤相比,油更易于着火和燃烧,油的沸点低于其着火温度,因此燃烧在气态下进行。油受热后首先汽化成油蒸气,油蒸气与空气混合达到一定的温度时开始着火、燃烧。耍强化油的燃烧,就耍保证有良好的雾化和混合。当雾化不良时,油滴过大,燃烧时油滴破裂会产生大量的焦块,当混合不良,空气不足吋,即使雾化效果好,也会发生热分解,产生炭黑。这些焦块和炭黑很难燃尽,造成机械不完全损失。气体燃料主要是煤气、天然气和石油液化气。气体燃料含灰分极少,不存在燃尽问题,因此燃