爐窯設(shè)備節(jié)能潛力探究

摘 要：本文結(jié)合實(shí)際工況對(duì)影響爐窯設(shè)備能耗因素加以分析，從改進(jìn)爐體結(jié)構(gòu)、采用新型燃燒裝置與燃燒技術(shù)、采用先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)、加強(qiáng)生產(chǎn)過程管理控制等方面分析節(jié)能措施，為機(jī)械行業(yè)爐窯設(shè)備的節(jié)能提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：爐窯設(shè)備；節(jié)能；裝載量

全球氣候變暖是世界各國(guó)共同面臨的難題，也是急需解決的問題。溫室氣體的排放是導(dǎo)致氣候變暖的直接原因，所以節(jié)能減排是控制氣候變暖的主要途徑。工業(yè)爐是工業(yè)生產(chǎn)中重要的加熱設(shè)備，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)于促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)起到了重要的作用。在工業(yè)爐中燃料路占據(jù)一半以上的數(shù)量，燃料路的能耗幾乎占據(jù)了整個(gè)工業(yè)爐的比例，在工業(yè)生產(chǎn)耗能中也占據(jù)一半以上的比例。燃料爐在生產(chǎn)運(yùn)行的過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量氣體，對(duì)氣候造成嚴(yán)重的影響。所以說為了解決氣候變暖這一難題，對(duì)工業(yè)燃料爐進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造勢(shì)在必行，也是調(diào)節(jié)生態(tài)環(huán)境的重要舉措。改革開放以來，我國(guó)工業(yè)爐技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，在節(jié)能方面取得了很大成績(jī)，但工業(yè)爐的能源利用率總體水平仍很低，而國(guó)際上工業(yè)爐的熱效率平均為50%以上。僅相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家60～70年代水平[1]。

近年來。能源價(jià)格日益高漲。空氣污染日漸嚴(yán)重，如何使?fàn)t窯設(shè)備在高效率的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，以降低能耗，減少污染物排放，已成為刻不容緩的重要議題。降低爐窯設(shè)備能耗，不但可以降低生產(chǎn)成本，也可以提高設(shè)備效率，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。本文主要闡述機(jī)械行業(yè)天然氣爐窯設(shè)備的節(jié)能。根據(jù)爐窯設(shè)備在實(shí)際工況中的運(yùn)行監(jiān)測(cè)，查找影響爐窯設(shè)備能耗的主要因素，并對(duì)分析降低設(shè)備能耗的有效措施方法。

1 熱處理燃料爐的節(jié)能控制

熱處理燃料爐的節(jié)能控制涉及的問題很多，如空燃比、爐內(nèi)壓力、爐內(nèi)溫度、裝爐量等對(duì)節(jié)能都有很大的影響。

1.1 空燃比的控制

燃料爐采用串級(jí)控制和雙加插限幅式燃燒控制，實(shí)現(xiàn)低過剩空氣量燃燒，改進(jìn)燃燒器的燃燒方式和過程，可以節(jié)能20%～25%。如理想的空氣比為1.01～1.03，實(shí)際生產(chǎn)中，一般都超出這個(gè)范圍，廢氣帶走了大量熱量，使能量損耗增大。實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的空燃比，達(dá)到燃料燃燒的完全燃燒，能在提高熱效率的同時(shí)，降低能耗[2]。

1.2 爐內(nèi)壓力控制

爐內(nèi)正壓力會(huì)造成溢氣，負(fù)壓時(shí)會(huì)吸人冷空氣，造成能量損失。調(diào)節(jié)爐壓保證爐膛壓力處于微正壓狀態(tài)，防止?fàn)t膛吸入冷空氣或向外噴火、溢氣，保證燃燒穩(wěn)定和爐內(nèi)的溫度穩(wěn)定。

1.3 裝爐量的控制

若要有效地使用燃料熱處理爐，爐子的裝載量必須飽滿。工件正火與退火時(shí)需要高溫保溫，在高溫保溫期間，燃料消耗量同熱處理爐內(nèi)工件裝載量無關(guān)。因此，增加爐床面積或爐內(nèi)裝載量，效率會(huì)提高。對(duì)于任何爐子都必須研究適當(dāng)?shù)难b載量和裝載方法。裝載量多，將形狀相同的工件集中起來處理，有利于節(jié)能。

2 如何降低爐窯設(shè)備能耗

2.1 設(shè)備本體改進(jìn)

2.1.1 采用全纖維爐襯結(jié)構(gòu)

采用硅酸鋁耐火纖維代替耐火粘土磚的主要優(yōu)點(diǎn)是：硅酸鋁耐火纖維是一種輕質(zhì)的耐火纖維材料，它具有導(dǎo)熱系數(shù)小、容重輕、絕熱性能好的特點(diǎn)，適用齡中低溫工業(yè)爐用。全耐火纖維爐子比耐火粘土磚砌體的爐子綜合節(jié)約17～20%，而使用壽命增加2～3倍。機(jī)械行業(yè)熱處理大多為焊接退火，工藝溫度在650°～850°，利用耐火纖維筑爐費(fèi)用并不高，維修方便，節(jié)能效果顯著，對(duì)改善工件質(zhì)量，提高爐子生產(chǎn)率起到重要作用。熱處理爐是機(jī)械行業(yè)重點(diǎn)耗能設(shè)備，同時(shí)也是生產(chǎn)所離不開的主要設(shè)備，其節(jié)能及延長(zhǎng)使用壽命對(duì)企業(yè)降成本、增效益的實(shí)現(xiàn)起著十分關(guān)鍵的作用。可結(jié)合設(shè)備的大、中修之機(jī)進(jìn)行改造，以利改善設(shè)備狀況。

2.1.2 先進(jìn)的燃燒系統(tǒng)

先進(jìn)的控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的空燃比燃燒，以我公司某臺(tái)熱處理爐為例，原爐采用GS-30高速調(diào)溫?zé)欤瑹煺{(diào)節(jié)比大，氣體出口速度可達(dá)120m/s，原設(shè)計(jì)燃料為煤氣，經(jīng)過天然氣置換改造后，只對(duì)燒嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整，可適應(yīng)天然氣燃料燃燒，原爐共設(shè)置28個(gè)燒嘴，由于無自動(dòng)控制系統(tǒng)，空燃比全靠人工調(diào)節(jié)，時(shí)長(zhǎng)導(dǎo)致空燃比配比不準(zhǔn)確，燃料燃燒不充分；爐子空氣預(yù)熱器年久失修，已幾乎沒有預(yù)熱效果，熱空氣溫度低；爐子滿負(fù)荷約為9000kw，爐子熱效率低下，在能量審計(jì)測(cè)試中測(cè)得熱效率為9%，生產(chǎn)能力受到極大影響。重建后全爐共設(shè)置20個(gè)燒嘴，采用高速低NOx燃?xì)鉄欤瑔闻_(tái)功率為400kw，全爐滿負(fù)荷較原爐降低約12%，由于采用PLC集散式控制加歐陸表分區(qū)控制，燃燒系統(tǒng)空燃比配比準(zhǔn)確穩(wěn)定，燃料燃燒充分；爐子采用高效管式換熱器，預(yù)熱溫度可達(dá)300°，熱空氣溫度提高明顯，熱效率提20%以上，大量節(jié)約了燃?xì)馊剂希亟ê鬆t子熱效率可達(dá)到34%，較原爐有較大提升。

2.2 加強(qiáng)設(shè)備裝載量的控制

裝爐量是影響爐窯設(shè)備能耗的重要因素，爐窯設(shè)備額定載額在原設(shè)計(jì)時(shí)參數(shù)按最大產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，機(jī)械行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式較多，大多設(shè)備要承擔(dān)多種工件的生產(chǎn)任務(wù)，這樣就會(huì)造成裝爐量不足，甚至很小的狀況，導(dǎo)致設(shè)備單耗的大大增加。以我公司某臺(tái)設(shè)備為例，該爐在2013年的2月份，單爐次平均裝載量達(dá)到187.3t，單耗為33m3/t，而在2012年的11月份，單爐次平均裝載量只有89t，單耗為119m3/t，設(shè)備臺(tái)車額定載荷為600t，單耗相差很大，大大增加設(shè)備了能耗。加強(qiáng)爐窯設(shè)備裝載量的管理可大幅度降低設(shè)備能耗量。工藝方面：在編制熱處理工藝時(shí)，考慮多品類產(chǎn)品的工藝可否采用同樣的工藝溫度，對(duì)生產(chǎn)部門給出合爐意見；針對(duì)爐窯設(shè)備本身選擇合適的設(shè)備進(jìn)行熱處理，合理化工藝路線；生產(chǎn)方面：針對(duì)爐窯設(shè)備特殊性和產(chǎn)品品類，合理排產(chǎn)優(yōu)化調(diào)度，充分發(fā)揮各部門設(shè)備作用，給分廠一定的排產(chǎn)意見，安排相關(guān)人員進(jìn)行監(jiān)督檢查，增強(qiáng)節(jié)能意識(shí)。

2.3 生產(chǎn)過程優(yōu)化控制

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，設(shè)備運(yùn)行、操作人員、工況等因素也對(duì)設(shè)備能耗有較大影響，爐窯設(shè)備在工件加熱階段為主要能耗階段，對(duì)于周期工作熱處理爐來說，空冷或爐冷至300°～400°即可結(jié)束熱處理工序，此時(shí)馬上進(jìn)行下一爐熱處理可提高熱效率，爐膛內(nèi)有部分預(yù)熱，可縮短工件的加熱時(shí)間；要加強(qiáng)操作人員的節(jié)能意識(shí)，通過培訓(xùn)等方式讓操作人員掌握合理化的使用設(shè)備，加強(qiáng)日常操作檢查，將設(shè)備燃?xì)鈫魏闹笜?biāo)與操作人員的收入掛鉤考核，以督促操作人員自覺規(guī)范自己的操作行為，達(dá)到節(jié)能效果。

3 結(jié)束語(yǔ)

降低爐窯設(shè)備能耗是降低生產(chǎn)成本的有效途徑，從節(jié)能技術(shù)改造加和強(qiáng)管理兩方面共同著手，一方面。提高爐窯設(shè)備整體裝備水平，提升設(shè)備能耗等級(jí)，讓設(shè)備在高效率條件下運(yùn)轉(zhuǎn)；另一方面，在生產(chǎn)過程中不斷尋找節(jié)能因素，降低燃?xì)庀模罱K實(shí)現(xiàn)設(shè)備高效低耗的工作狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

[1]孫斌，陳振東.工業(yè)爐節(jié)能現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J].能源與環(huán)境，2007，3（5）：30-31.

[2]馬永杰.熱處理燃料爐的節(jié)能分析.處理技術(shù)與裝備，2009，30（5）.45-47.

[3]王海榜.關(guān)于工業(yè)爐節(jié)能問題的研究[J].科協(xié)論壇（下半月），2011.

作者簡(jiǎn)介：劉利超（1986-），男，助理工程師，哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司，從事爐窯設(shè)備技術(shù)和管理工作。