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天然气炉窑节能措施降低烟囱排烟热损失
发布时间:2015/6/15  作者:郑州中威环保设备有限公司   打印  关闭
加热炉排出的烟气所带走的热量,包括烟气显热和燃料不完全燃烧的化学热量。他在炉膛热平衡的支出项中占20%--50%。天然气炉(http://www.zzzhongwei.com)平均排烟温度为750℃时,相应的排烟热损失率为32%。排出炉膛的废气的热量的多少,主要取决于烟气量和烟气温度。因此,必须设法减少烟气量和降低烟气温度来降低该部分热损失。
一、 减少烟气量的措施。一方面是要正确控制烧嘴(http://www.zzzhongwei.com)燃烧过程中的过量空气系数。当过量空气系数n﹥1时。随n值的增加,烟气量增大,烟气物理热损失增加,燃烧产物温度降低,加热炉能耗增加;当n﹤1时,燃料不完全燃烧,随n值的减小,烟气化学热损失增大,同样使加热炉热消耗增大。当加热炉烟气温度为700--800℃时,当过量空气系数的值平均每增加0.1,加热炉的热消耗增加3%--5%;反之,当n﹤时,n值平均减小0.1,加热炉热耗约增大10%。因此,对加热炉实施正确的燃烧控制,应该在保证燃料完全燃烧的情况下尽量降低过量空气系数。降低过量空气系数,不仅可降低加热炉的燃料消耗,而且还能减少氧化烧损等。另一方面是要正确控制炉膛压力。当天然气炉或某个局部出现负压时,将会从炉门或不严密处往炉内吸入冷空气,促使炉内温度降低,烟气排量增加,排烟热损失随之增加,最终导致天然气炉热效率降低;当炉膛内为正压时,高温炉气外溢,造成燃料燃烧散热损失增加。
二、 降低烟气温度的措施:
a. 适当增加炉体长度。炉体长度是由总加热能力决定的,但是为了降低燃耗,提高加热炉的热利用率,可以适当增加炉体长度。炉体短,高温的烟气将不能得到充分的利用,废气就要带走大量的热能从烟道跑掉。因此适当延长炉体可以使炉底强度降低,提高热效率。延长炉体长度可充分利用高温烟气来预热入炉的产品,以达到降低出炉烟气温度的目的,提高加热炉的热效率。在一定的加热条件下,炉床负荷越高,热效率越低,燃料单耗越高。反之,随炉床负荷降低,废气带走的热损失将显著减少。如其他条件下不变时适当延长炉体,虽然因炉底水管及炉体砌体的增加会使这部分热损失有所增加,但远远小于节约的燃料量。加热炉炉子每延长1m,在不同排烟温度的条件下,可使钢坯温度上升25--30℃,排烟温度下降约30℃,单位热耗减少1.5%--1.8%。工件温度上升和节能效率如表所示,增加炉体长度只要是延长预热段的长度,降低排烟温度。国内一些企业按照预热段长度为全炉有效长度的45%--50%,适当调整了预热段,取得了明显的节能效果。
延长加热炉顶预热段的作用及效果
排烟温度/(℃) 烟气温降/(℃/m) 钢坯温升/(℃/m) 每米节能率
600~700
700~800
800~1000 10~12
20~25
25~30 12~15
25~30
30~35 0.5~1
1~2
2~2.5

b. 适当压低炉膛高度。通过压低炉膛高度来降低炉膛空间容积,由于炉膛过高,炉膛内容积增大,将造成炉气充填不满炉膛和炉压下降等现象。由此产生高温炉气上浮,将使上部炉膛的火焰与钢坯之间形成“形成低温气层”,下部炉膛火焰与炉底之间的“冷气层”加厚。上部由于低温气层的“隔热”作用,削弱了高温炉气对钢坯的热量传递,下部降低了炉底温度,使炉底对钢坯的辐射传热量减少。因此,再天然气炉(http://www.zzzhongwei.com)改造设计过程中,应尽可能地在加热炉结构方面适当压低炉顶、提高炉底,从而缩小炉膛容积,使烧嘴(http://www.zzzhongwei.com)火焰或燃烧产物充分粘附于金属表面并充满炉膛。
三、烟气余热的回收利用。轧钢加热炉(http://www.zzzhongwei.com)余热资源分为气、固、液三大类,其中气态余热主要为烟气余热,约占54.7%;固体余热主要为炉料的显热和潜能,约占43.3%;液态余热主要为热水,约占2.0%。加热炉排烟温度仍在500~800℃之间,烟气排烟热损失带走的热量约占加热炉总供热量的30%~70%。因此,回收烟气余热是提高轧钢加热炉(http://www.zzzhongwei.com)热效率的重要途径。而最有效且应用最广的方法是换热器。为强化烟气与炉料之间的传热,可将400~500℃高温的烟气以高速喷射到坯料表面,强化对流传热,采用这种喷流余热技术可使坯料预热到200℃左右,节能效果达15%。
随着加热炉装备水平和操作水平的提高,轧钢加热炉(http://www.zzzhongwei.com)排烟温度有所下降,但烟气余热回收利用方法有以下几种:
a. 利用烟气余热换热器预热助燃空气或煤气。由于为加热炉供热的助燃空气或煤气均是一次能源,高温空气助燃可在炉内直接产生较高的加热温度,同时还可显著减少冷空气助燃造成的燃料热损失。换热器是回收烟气余热的一种高效节能设备。利用加热炉排出的高温烟气,在烟道里布置余热换热器。在烟道中增设的金属换热器,可将助燃风或煤气预热到300℃左右,可将烟气中余热的60%~70%进行回收利用,缩短加热时间,节约燃料消耗20%~30%,将加热炉产量提高15%~30%。轧钢机热炉(http://www.zzzhongwei.com)采用烟气余热换热器不仅降低了排烟温度,使烟气余热得到了充分利用,而且强化了燃料的着火和燃烧过程。目前换热器种类很多,近年来的新型金属换热器有片状管式换热器、管状插入件式换热器、喷流换热器等。随着助燃空气或煤气预热温度的提高,节能效果随之增加。
b. 烟道系统改造。目前仍有相当部分加热炉采用下排烟道和地下砖烟道,烟气系统经由埋设在地下或半地下的砖砌烟道至烟囱排出,这样的排烟,易使烟气从炉尾装料门大量冒出散于大气,其热损失占总烟气排热量的15%~30%。加上烟道吸冷风和地下水渗入,使烟气量和烟气温度在到达换热器之前已经严重损失,直接影响换热器的换热率。为了充分利用烟气余热,须对烟道系统进行合理改造,尽可能缩短换热器前的烟道。同时要有严密的操作炉门和装出料炉门及灵活的烟道闸门,注重烟道的严密性,这样可使换热器前的烟气热量保留率不低于90%~95%,以保证预热的充分回收利用。
c. 降低炉膛热损失。炉膛热损失主要包括:炉底水冷却管、炉衬散热、炉门及孔隙辐射和逸气等热量损失。降低该部分热量损失可大幅度降低单耗。