关于工业炉与其节能减排措施的探讨

关于工业炉与其节能减排措施的探讨

摘 要：工业炉是我国能源消耗和污染大户，如何对其进行节能减排是当前我国工业所面临的重要问题。本文针对国内工业炉的运行现状和存在问题，提出了进行燃料替代、燃烧系统改造和余热余压利用等多种节能减排措施，目的为提高工业炉的能效，取得节能减排的良好效果。

关键词：工业炉；节能减排；发展趋势；能源管理

工业炉是在工业生产中，利用燃料燃烧或电能转化的热量，将物料或工件加热的热工设备。广义地说，锅炉也是一种工业炉，在工业生产中利用燃料燃烧所产生的或电能转化的热量将物料或工件加热的热工设备，但习惯上人们不把它包括在工业炉范围内。

工业炉是工业加热的关键设备，广泛应用于国民经济的各行各业，量大面广，品种多，同时工业炉又是高能耗装备。目前，我国共有各类工业炉约12万台，年总耗能达2.5亿tec，约占全国总能耗的1/4，占工业总能耗的60%。虽然我国工业炉技术自改革开放以来有了长足的进步，但工业炉的能源利用总体水平不高，仅相当于发达国家50～60年代的水平，工业炉的热效率平均不到30%，而国际上工业炉的热效率平均为50%以上。我国在工业炉节能方面，具有相当大的潜力，如何节约能源提高能源利用水平，仍是当务之急。

一、工业炉节能的一般措施

工业炉的能耗受许多方面因素的影响，但是节能的主要措施一般都离不开优化设计、改进设备、回收余热利用、加强检测控制和生产管理等几个方面。

1.优化设计燃烧装置和燃烧技术

燃烧装置是炉子的心脏部分，它工作的好坏直接影响到能源消耗量的多少。目前，国内成功地应用在工业炉的燃烧器有：调焰烧嘴、平焰烧嘴、高速喷嘴、自身预热烧嘴、低氧化氮烧嘴等，近来又研制成蓄热式烧嘴，为适应煤气和柴油的使用提供了多种先进的燃烧器。正确地使用高效先进燃烧器一般可以节能5%以上。其中应用较广的有：平焰烧嘴、高速烧嘴和自身预热烧嘴。平焰烧嘴最适合在加热炉上使用，高速烧嘴适用于各类热处理炉和加热炉，自身预热烧嘴是一种把燃烧器、换热器、排烟装置组合为一体的燃烧装置，适用于加热熔化、热处理等各类工业炉。

2.改进炉型结构与筑炉材料

对炉子进行设计或改进时应根据生产工要求有尽量选择合适的炉型结构及新型节能材料提高机械化程度和能源利用率。目前通常采用的措施有：

采用圆形炉膛替代箱形炉膛可强化炉膛对工件均匀传热的效果通过采用合理的炉膛空间和在不增大炉膛空间容积的前提下增大与工件之间热交换面从而提高热效率。由于采用圆形炉体使炉外壁面积减少进而炉壁散热损失相应减少。

采用高速烧嘴或在炉膛内设置风扇加强炉内对流传热。特别是小型加热炉高速气流可破坏停滞在工件表面阻碍传热和界面反应炉气边界底层起到缩短加热时间和加快提高工件温度的作用。

3.余热回收与利用技术

烟气带走的热量占燃料炉总供热量的30%～70%，充分回收烟气余热是节约能源的主要途径。通常烟气余热利用途径有：装设预热器，利用烟气预热助燃空气和燃料；装设余热锅炉，产生热水或蒸汽，以供生产或生活用；利用烟气作为低温炉的热源或用来预热冷的工件或炉料。

回收烟气余热的最有效和应用最广的是换热器。我国近年来开发和推广应用的高效换热器有片状换热器，各种喷流换热器，各种插入件管式换热器，旋流管式换热器，麻花管式换热器，各种组合式换热器，煤气管状换热器和蓄热式换热器等。蓄热式换热器是今后技术发展趋势，其余热利用后的废气排放温度在200℃以下，节能效益可达30%以上。-

4.利用热工制度与检测节能

目前我国工业炉的能源消耗大浪费严重普遍存在空气系数过大的问题这主要是由于燃料、空气检测和调节手段的落后工人的劳动强度较大难以保证理想的燃烧工况。因此提高热工检测与控制水平采用先进的自动控制技术特别是采用微机控制系统已经成为工业炉自动控制的发展方向。通过设置自动控制系统以各相关系统的及时精确配合和控制来实现节能。

二、我国工业炉节能减排的现状

工业窑炉是利用工业生产中用燃料燃烧或电能转换产生的热量，将物料或工件进行冶炼、焙烧、烧结、熔化、加热等工序的热工设备。

在我国以煤为主的能源结构下，工业窑炉是主要污染排放源之一，也是耗能大户。据前瞻产业研究院数据统计，我国共有各类工业窑炉约11万台，其中燃煤工业窑炉约有6万多台，主要分布在华北、西北和西南等地区。

工业窑炉应用于国民经济的各行各业，量大面广。我国大部分工业窑炉在炉型结构、燃烧系统、余热利用、绝热材料、热工检测、自控、微机应用及环保等方面都比较落后，而且我国工业窑炉容量大多偏小，造成能源浪费，同时环境污染严重。目前我国电石、铁合金、钢铁、化工、建材、有色等主要耗能行业的工业窑炉余热利用率仅在5%左右，并且以烟气余热或直接燃烧制取蒸汽为主要利用方式，有效利用率不足40%，没有达到真正的能源综合利用，并且排放出大量

的CO2，温室效应严重。

三、工业炉节能的发展趋势

1. 调整燃料结构

尽管煤炭在相当阶段内仍是我国的主力能源但其既污染严重又不利实施高温空气燃烧技术。所以用电、油、气取代煤等固体燃料是我国工业炉节能发展的战略性方向。

2.进一步开发、完善先进的燃烧技术

完善高温空气燃烧技术仍是今后工业炉节能发展的方向。在保证高温、高效火焰的基础上控制NOx的排放。余热回收及充分利用低热值燃料是工业炉节能发展的重点。

3.砌筑将向整体化和轻型化方向发展

随着不定形耐火材料的发展整体浇注和轻型结构将获更广泛的发展。采用新型耐火材料用耐高温陶瓷和陶瓷纤维代替耐火砖使炉子升温快热损失小。

4.节能和环保并重

在进行节能改造的同时应进行污染治理努力降低或消除有害废气气和烟尘的排放。对中国而言节能是最大的环保措施之一。

5.提高工业炉的“绿色度”

通过凋整产业结构改善能源结构不断开发适合中国工业炉的新技术、新设备强化余热回收和资源的循环利用。

四、结语

节能是中国能源战略和政策的核心解决能源和资源问题最根本的还是要靠科技进步。工业炉的节能应当抓技术创新寻找、探索新的节能机理和途径走出传统节能方法的老路走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少的可持续发展道路。

参考文献：

[1]许广清.工业炉节能措施探讨.工程建设与设计，2005（11）

[2]赵钰，胡江.工业炉窑节能技术探讨.科技情报开发与经济，2002.12（3）

[3]陆维励.工业炉节能的几点意见.江苏机械制造与自动化.1999（1）