探討燃燒效率在熱工實踐中的運用

張永

摘要:燃燒效率是考察燃料燃燒充分程度的重要指標,燃燒效率主要取決于燃燒裝置和燃料自身的特性,與環境等因素有關。本文對燃燒的原理和我國工業爐耗能高的現狀進行剖析,進而探討降低能耗,提高燃燒效率的解決辦法。

關鍵詞:燃燒效率工業爐燃燒裝置

中圖分類號:TK11 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)04(c)-0115-01

燃燒效率,也稱為燃燼率、燃凈率。燃燒效率是傳統教科書上的用法,現更多采用“燃燼率”的提法,緣于這種表述更加直觀、全面地表達了燃燒物通過特定的燃燒裝置的燃燒成為灰燼的比例。隨著燃燒科學的應用越來越廣,燃燒效率的高低也開始越來越受到重視,如何提高燃燒效率成為了工業生產等項目中的重要課題。

1現階段我國工業爐能消耗過高的問題分析

經過我國工業技術人員的不懈努力,對陳舊落后的原始工業爐窯不斷改造,已經完成了30%。甚至有些工業產品單耗降到了30%以內,但是,從工業爐窯的整體系統來看,能源的利用率還是很低。發達國家的熱利用率是我國相關工業的幾倍。這樣,不僅對大氣造成嚴重的污染,成本支出也是相當可觀。通過對比分析發現,能耗高的主要原因如下。

1.1 企業規模較小,資源無法高效利用

目前,我國的相關企業規模沒有形成大規模集團化作業,很多都是由原本“小作坊”發展起來的,并且數量眾多,分布分散,規模較小。很多先進的生產技術和儀器設備都無法在這樣的企業中使用,進而導致生產效率低下,成本費用過高。例如,我國船舶總公司總共分管89個直屬企業,這些企業分散在全國各地,生產方面基本上屬于自行管理,總共擁有包括鍛造、熱處理等工業爐窯2265臺,每年耗費標準煤96245t,單此一項就占企業總體能耗的19%,但是,其工業產出卻少得可憐。

1.2 爐型和燃燒技術發展滯后,造成環境污染嚴重

我國現有企業中的爐型結構并不合理,主要表現在使用過程中,燃燒的不夠充分,爐體的溫度不高,這些就無法滿足工藝要求,導致生產效率降低。全國有上萬臺鍛造加熱爐,但是,其平均的熱效率僅在3%～5%之間。不僅如此,由于爐溫偏低,爐體的氧化程度增大,有些企業為了解決這一問題,將燃料改為燃油或者煤氣,但是,爐室內空間較小,燃燒設備亦不合理,也會造成燃燒不完全的現象發生。這些為燃燒完全的氣體直接被排放到大氣之后,會對空氣質量造成嚴重影響,環境污染嚴重。

1.3 保溫差、熱散損失大

我國工業使用的爐窯中,除了電爐和沖天爐之外,均屬于非標產品,采用重型磚墻,就地筑造,由于施工人員的技術差異,造成質量無法保證,并且其保溫效果并不令人滿意。磚縫過多,當爐內溫度上升時,外部受其影響,也會出現高溫現象。這就會為生產人員帶來麻煩,影響正常工作。并具有一定的危險性。

1.4 檢測、計量和控制儀表等設備配置不足

目前,我國針對一般的工業爐窯沒有專門的檢測、計量以及控制儀表,只是當生產工業要求控制相關參數時,才設有部分的檢測、分析儀表等。較好的工業爐窯也只是設有溫度檢測和自記儀表,而對燃料消耗程度、風量以及煙氣成分的檢測以及控制均為相對應的檢測儀器。例如,在機械行業中使用的鑄型干燥爐,到目前為止,都沒有配置用于檢測鑄型烘干程度的相關儀器,多少工作人員都是憑著經驗設定烘爐的時間,這樣不僅會對產品質量造成影響,更會增大生產成本。

2降低能耗、提高燃燒效率的路徑探討

隨著節能環保的意識越來越被人們所重視,保護環境、節約能源已成為企業義不容辭的社會責任。筆者將從以下三方面來分析探討如何在熱工實踐中提高燃燒效果的方法。

2.1 煙氣測量和燃燒效率

燃燒裝置(無論電廠鍋爐、工業爐、各種燃燒器還是加熱裝置)其目的都是把一種燃料轉化成熱能或電能應用于生產領域。尤其在大力提倡節能減排、高效環保的當下,更加需要提高燃燒效率運行,減少污染源的排放即減少NOX、SO2、HC(未完全燃燒的燃料),以利于生態環境保護。提高燃燒效率的方法可以使用便 攜式煙道分析儀,定期進行測量和有條件采用連續在線式煙道氣體分析系統測量煙道中的氧氣含量和燃料的含量或一氧化碳的含量,計算出過剩空氣系數、燃燒效率值、熱損失值等參數。

所謂的提高燃燒效率,就是要用科學的方法,對燃料和空氣的比例進行控制,確保其按照最佳比例進行燃燒,空氣中含有79%的氮氣,氮氣并不能進行燃燒,并且還會對燃燒產生一定的阻礙作用,在燃燒過程中一樣被加熱,吸取了能量從煙道中被排到大氣中。為了使空氣中接近21%的氧氣參與燃燒,就必須將其中的氮氣同時加熱,并且任其帶著熱量流失掉。我們無法避免這樣的能量損耗,但是,卻可以將損失降到最低。如果能夠保證在燃料得到充分燃燒的前提下,將空氣的輸入量降到最低,就會將燃燒過程中的損耗降到最低。但是空氣的減少必須在保證燃料充分燃燒的前提下進行,否則由于燃料燃燒的未充分燃燒的能量損失也是非常可觀的,同時也會對大氣造成污染。

2.2 尋找最佳燃燒點

如何找到最佳燃燒點是節省能耗的關鍵,用氧含量來分析從理論上看:過剩空氣越多,能耗的損失就越大;如果隨著氧氣含量升高,隨氮氣要帶走的能量就越多。要減少能耗,必須降低煙道中的氧含量;然而如果氧含量降的太多,燃料因氧量不足造成不完全燃燒,由此造成又引起損失。

2.3 正確選用煙道氣體分析儀

由于燃燒是一個動態的過程,不可能是燃料過程長時間停留在最佳點上,它必定會沿著所測的曲線變化,因此實際的燃燒點不應是最佳點,因為最佳點距左面的有未完全燃燒而引起的能量損失的大斜率直線太近,因而在實際工作點應向左略偏一些,一般以增加0.25%O2為佳。

參考文獻

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[2] 蔣欣之.燃燒效率在熱工實踐中的運用[J].河北陶瓷,1991(5).

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