我國工業爐窯的施工技術與節能措施的研究

摘要:近年來我國工業爐窯生產和節能技術進步顯著，但與國際先進水平相比仍有差距，為此我們要提高燒成效率，降低燒成能耗。窯爐的燒成能耗、燒成效率與許多因素有關，涉及窯爐的施工方法、施工的規范程度、余熱充分回收和利用、建造窯爐所使用的材料等。

關鍵詞:工業爐窯 施工技術 節能途徑

0 引言

目前全球90%的工業燃料來自于化石燃料(石油、天然氣、煤炭)，這種形勢在今后20年內將不會改變。而石油和天然氣的儲量主要集中在中東地區。一些工業發達國家清楚地認識到，其經濟的發展在很大程度上依賴于能源，而這些能源又大量地由它國控制。為了減少在能源上對別國的過分依賴，節能作為一項切實可行的技術措施，受到各國政府的普遍重視。同時降低燃料消耗及有害氣體的排放，是實現可持續發展戰略的必然要求。

我國工業爐窯是能耗大戶，全國90年代中期工業爐窯裝備總數已達12萬余臺，年耗能占全國25%，其中燃料爐占工業爐窯總數的55%，能耗占92%，占全國23%。燃料結構不合理，約64%爐窯仍以煤為燃料，爐窯總體水平較低，雖有部分爐子達到國外當代先進水平，但尚屬少數。爐窯熱效率與國際平均水平差距很大，因此節能空間廣闊。

1 工業爐窯的能源結構和節能狀況

我國工業爐的能源結構具有以煤等固體燃料為主、液體和氣體燃料次之的基本特征。燃煤工業爐窯占了約64%，而燃油、燃氣爐窯僅為20%左右，總的趨勢是燃油、燃氣爐窯比例在逐步增加。但我國以煤為主的能源結構今后50年內不會有太大的變化。這種結構的不合理，給節能帶來了很大的壓力。

從80年代中期到90年代中期的近十多年中，我國取得了相當的節能進步。例如軋鋼加熱爐節能39%，均熱爐35%，鍛造爐33%。平均熱效率已經達到30%以上，盡管如此，與國際先進水平50%相比，差距還很大，節能潛力還很大。

2 節能途徑

2.1 提高爐窯施工的質量 窯爐施工時，應該按照一定的順序進行，依據科學的施工方案，按照《窯爐施工規范》、《建筑工程施工規范》的要求，完成各部位的施工。首先，施工窯爐的基礎，包括基礎中的風道口、檢查口、設備基礎、預埋件。其次，進行窯墻、窯頂施工，同時安裝窯上的加固件。在進行窯墻、窯頂施工時，注意保溫材料的施工方法和施工質量。第三，安裝窯上的各種通風管道和通風設備。

窯爐內墻根據使用溫度不同，采用不同的材料分段砌筑，低溫部分用一般建筑材料或低溫耐火材料，高溫部分用耐火材料或較高級的耐火材料。一般建筑材料砌體用泥漿即可，用耐火材料砌筑的窯墻，則要用耐火泥漿砌筑，如果用粘土質耐火材料，則用粘土質火泥砌筑，如果用高鋁質耐火材料砌筑窯內墻，則用高鋁質火泥作為砌筑材料。窯外墻一般用紅磚砌筑，用其他材料砌筑外墻時，應該在滿足要求的情況下使用。內外墻之間的保溫材料，應按照各段之間的不同要求，分別使用不同材料。進行保溫材料施工時，應按照保溫材料的施工規范進行施工，并要保證其密封性能。

如果施工時沒有嚴格按照規范的要求進行，那么首先是窯墻、窯頂的施工質量可能達不到使用要求;其次，窯墻、窯頂的密封性就沒有辦法保證。所以，要使窯爐的質量達到設計要求，真正能夠降低窯爐的燒成能耗，提高燒成效率，必須嚴格按照施工規范進行施工。

2.2 余熱充分回收和利用 工業爐窯余熱資源主要包括氣態余熱資源，即煙氣余熱;固態余熱資源，即爐料的顯熱和潛熱;液態余熱資源，主要是熱水。

2.2.1 煙氣余熱 煙氣帶走的熱量占工業爐窯總熱量的30%~70%，回收煙氣余熱的方法有:①在換熱器中用煙氣加熱助燃空氣和煤氣;②設置預熱段，用煙氣加熱爐料;③設置預熱鍋爐用煙氣熱量生產蒸汽。對工業爐窯而言最有效和應用最廣的是換熱器。

2.2.2 爐料余熱的回收與利用 對工業爐窯來說主要指入爐前爐料本身所具有的顯熱和潛熱的合理利用。例如連鑄系統的鋼坯有可供回收利用的顯熱和潛熱，連鑄坯不要放冷，送入保溫設備中保溫，然后再進入加熱爐中加熱后軋制，這一流程為連鑄坯熱裝工藝，熱裝溫度為400℃~700℃，該工藝可提高加熱爐產量30%~40%，節能20%~40%。如熱坯不經過保溫設備而直接送至加熱爐內加熱，稱之為連鑄坯直接熱裝工藝，熱裝坯溫可達700℃~1000℃，加熱爐產量可提高40%~50%，節能40%~60%。如果連鑄坯經邊角補充加熱后直接送入軋機軋制，則為直軋工藝，這就從根本上取消了爐子加熱這個環節，當然是最高效、最經濟的工藝。

一些優質鋼材成型后要進行熱處理調質，如果在軋制過程中合理地控制溫度，完成或局部完成熱處理工藝從而取代或部分取代熱處理過程，這一過程稱之為控制軋制，即利用鋼材自身顯熱進行熱處理，可節省熱處理再加熱時的耗能。

2.2.3 液態余熱資源的回收與利用 工業爐窯的液態余熱資源主要是冷卻部件熱水能量的利用，屬低溫余熱利用，目前主要用于生活、供暖、浴室和炊事方面。有些冷卻部件采用汽化冷卻，產生的蒸汽也大多用于生活方面。汽化冷卻可大量節約冷卻水量，水耗量僅為水冷時的1/30~1/60。

2.3 爐窯的更新改造施工技術 爐窯的更新改造應以優質、高效、節能、環保、安全、智能化、多工種、工序聯動及自動化為主。通過對爐窯的更新改造，不斷提升爐窯現代化水平，進而促進可持續發展，加強資源節約與環境友好型和諧社會的建設。

如某鋼廠將鋼錠退火設備更新改造為自控聯動線后，由于充分利用余熱，節能35%～70%，且使生產效率提高10%。還有形變熱處理是利用鑄造、熱軋、鍛造后的余熱有機結合進行直接處理的新技術，但需設備的更新改造并形成聯動生產線才能實現。于是某廠對柴油機連桿生產裝備進行更新改造，將鍛造設備—熱處理爐窯—淬火冷卻裝置—清洗—回火爐窯—檢驗等工序組成新的生產線后，按年產40萬件測算，可節電44.7萬kW·h，節約3.8萬個工時，取得22萬元的綜合效益。

采用硅酸鋁耐火纖維和遠紅外高溫涂料，是爐窯節能改造的有效途徑。前者以玻璃和陶瓷為主要原料，經高溫熔化分解，高壓噴吹成蓬松柔軟的如同棉花的絲狀物，其氣孔率大于70%，導熱系數僅為118.63W/m·k，是普通耐火磚的1/9，重量極輕，為輕質耐火磚的25%，使用溫度為1300℃～1500℃。現有硅酸鋁耐火纖維氈、棉等上市，經爐窯粘貼改造后，一般可節電30%、節煤35%、節燃油70%，冷面爐壁溫度減少25%，熱損失減少40%，生產效率提高30%。如某廠對80臺爐窯用此耐火纖維改造后，取得平均節能25%，年節電800萬kW·h，節約煤氣900萬的明顯效益。

高溫遠紅外涂料由于使用方便、效果明顯、成本低而倍受歡迎。如某廠大型工件退火處理，原來每爐耗煤5t，全程需11h，經遠紅外涂料噴涂改造后，每爐耗煤僅為4.6t，耗時縮短1h，取得可喜的節能環保效益。

2.4 施工過程采用新材料 新材料在工業爐窯中的節能至關重要，這也是從源頭截流的關鍵，是直接節能的有效途徑。如采用陶瓷纖維代替傳統的耐火磚隔熱保溫材料以及塑料高合成陶瓷和金屬化合物、碳纖等在爐窯中的應用，都為爐窯的節能環保、提高熱效率、增加蓄熱能力、加快升溫速度、使爐窯保溫性能更佳開拓新途徑。

參考文獻:

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