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工業爐窯節能指在滿足工藝要求的前提下盡可能地提高效率,減少熱損失。
1、從工藝上合理安排
在窯爐工藝過程認定后,關鍵是外部熱交換過程及內部熱交換的緊密配合。因而與爐窯結構,產品碼放方式密切相關。對窯爐的熱工過程進行分析,針對窯爐結構、所用燃料和工藝的要求與特點,不斷改進窯爐結構和提高窯爐熱工性能,合理改變工藝流程、安排熱利用子過程或與外界熱利用系統合理配置和引入到新工藝流中去,這樣不僅可以合理利用能源、節能,還可改進產品質量。
2、合理組織燃燒
改善爐窯內的燃燒過程可以降低氣體和固體的不完全燃燒損失。對于燃煤爐窯充分考慮煤的燃燒特性,針對煤燃燒不同過程對空氣、溫度和燃燒時間的不同要求,合理的組織燃燒。在燃料的加熱干燥階段,利用對流、輻射等傳熱手段,提供足夠的熱量,使入爐的燃料被充分烘干;在著火和焦炭燃燒階段應提高溫度,加大氧氣供應量,從而加快燃燒反應速度。為了使燃料充分干燥并提高燃燒溫度,可以采用高溫空氣燃燒技術。利用800%1100'的高溫預熱空氣,結合內部氣體的強循環,可以形成諸如擴散火焰與預混火焰類型。在灰渣形成階段,灰殼的形成阻礙了氧氣向燃料內部擴散,應當使燃料顆粒運動,使灰殼在摩擦中脫落。
對于燃油爐窯,保證燃油的良好霧化以及油蒸汽與空氣的良好混合是完全燃燒的關鍵。油通過油槍噴進爐內并被霧化成油滴。油噴嘴在油槍的頭部,它決定著噴油量的大小和霧化的質量。為了獲得良好的霧化質量,要求選擇合適的油噴嘴,使得在一定的出力范圍內,獲得盡可能細的油霧,并使油霧的分布適合配風的要求,便于操作和檢修。
決定油燃燒好壞的另一關鍵設備是調風器。調風器將燃燒所需的空氣送入爐內,調風器的合理設計可以獲得一定的空氣動力場,既能保證穩定而迅速地著火,又能使空氣能及時與相應數量的油相混合,達到經濟而穩定的燃燒。
在燒成品的要求特點基礎上,選用高效燃燒器,改善燃燒狀況,會大大減少燃料的不完全燃燒熱損失,同時也會提高制成品的質量。采用新型燃燒器,如高速燒嘴、平焰燒嘴和自身預熱式燒嘴等,可以改善爐窯內的燃燒過程,降低氣體和固體的不完全燃燒熱損失。
3、從熱物理理論和原理上減少損失
利用熱物理理論和原理,在分析工業窯爐能源耗費特點的基礎上,可以從如下幾方面減少熱損失:
(1)窯爐結構改進
窯爐的結構是根本,如果沒有一個合理的結構設計,再好的燒成技術,要想提高窯爐的熱工性能,也是非常困難,甚至是無能為力的。為此,要運用生產和熱測數據尋求窯爐熱工性能的規律性,以便定量給出各種參數對窯爐熱工性能的影響,為改進窯爐結構設計提出依據。
(2)爐體保溫
減少爐墻、窯墻的散熱和損失,使用耐火纖維等絕熱材料降低爐墻的當量導熱系數,減少爐體導熱所至散熱損失,實現爐墻與受熱物之間輻射與吸收的良好匹配。爐體采用輕質的耐火材料,可以降低爐墻的容積比熱,減小墻體的蓄熱損失。在爐墻內壁設置反射系統,減少爐墻吸收的輻射熱,從而減小墻體的散熱與蓄熱損失。
(3)工業余熱的充分回收利用
余熱是工業窯爐和工業鍋爐回收利用潛力最大的一部分熱損失。在能源耗費中占相當大的比重。據統計,目前中國的工業余熱占總工業能源耗費的15%。注意余熱利用,用換熱器來預熱空氣(或煤氣)是工業爐最主要的行之有效的節能措施,也有用煙氣直接預熱鋼料,進行干燥等。
對于煙氣的回收用途可以從以下幾個方面:①先自身利用,提高該預熱產生設備本身的效率,如將工業窯爐的高溫煙氣預熱送入爐窯的空氣和物料,或用以驅動爐窯用鼓風機等,借以減少爐窯動力設備的耗電。②對外供能,將高溫煙氣余熱用于發電、生產蒸汽、熱水供生活生產之用。或烘干非爐窯本身的物料。余熱也可以用來發電,有一定的技術難度,投資多,因此應考慮其經濟性,即投入產出要合理,投資回收期不能過長。③先自身利用,后對外供能。先采用換熱器將煙氣用于進口物料或空氣的預熱,然后根據排煙溫度裝設適當的余熱回收裝置,進行綜合利用。裝設余熱鍋爐,回收煙氣余熱,熱利用率雖高,但無助于加熱爐本身熱效率的提高。因此,在利用余熱時應先考慮用換熱器或蓄熱室來預熱空氣(或煤氣)。
(4)優化運行和自動化控制
利用計算機模擬對工業窯爐和工業鍋爐的過程進行優化運行和自動化控制,使爐窯內的燃燒處于最佳狀態,使工藝穩定。在陶瓷工業生產中,燒成工序是保證產品質量,決定產量,降低成本,節約能耗及環境保護的舉足輕重的環節。對窯爐的熱工過程進行計算機模擬,采用計算機對操作進行自動化控制,能夠以最少的人力物力找到燒成操作的最優化條件,對窯爐設計方案進行最優化選擇,對新型窯爐和新的操作方法的開發探索及適應新材料、新工藝生產。