在工业窑炉节能技术实际应用中,要根据各种炉型的特点和具体工艺要求,采用合理的节能技术方案,才能取得预期的节能效果。为了提高我国的能效水平,我国已将工业窑炉节能新技术开发列为节能工作的重点工程。其内容可概括如下:
(1)二业窑炉的高温空气燃烧技术(High Temperature Air Combustion,简称HTAC);
(2)纯氧或富氧燃烧节能技术;
(3)高固气比悬浮预热预分解水泥生产技术;
(4)包括大型高炉炉顶煤气压差发电综合节能技术,焦炉煤气和转炉煤气干法回收利用技术,化工与炼油工业可燃废气回收利用技术等的余热(废气)资源综合利用技术。
该重点节能工程的预期目标是解决蓄热式高温空气燃烧和脉冲燃烧关键技术,熔炼炉和烧成窑的余热高效利用技术,窑炉长寿化工艺技术等一批工业窑炉关键节能技术,使工业窑炉热效率提高10%以上。下面对工业窑炉领域的几个通用节能技术进行简单介绍。
1.提高燃烧效率
提高工业窑炉的燃烧效率,有效地利用燃料自身的能量是工业窑炉节能的主要方向之一。提高窑炉燃烧效率的措施主要包括:采用低空气系数的燃烧方式、富氧燃烧和提高助燃空气的温度等。
在工业窑炉中,有将近50%~70%的热量是以高温烟气的形式直接排人大气。利用这部分热量来加热助燃空气是提高窑炉热效率简单又有效的途径。例如废气温度为900℃时,废气带走的热损失约为50%。如果用此废气把空气预热到200℃,则可节约15%的燃料,使22%的废气显热得到回收。因此,尽可能提高助燃空气的温度是工业窑炉节能的主要措施之一。
2.减少炉体的散热损失
工业窑炉炉体的散热损失是排烟损失之外的另一项主要的热损失,例如,间歇运行的锻造炉的散热损失可高达45%。因此加强工业窑炉的保温隔热是一项非常有效的节能方法。
为了减少炉体的散热损失,可以采用轻质隔热和陶瓷纤维等保温隔热性能良好的保温材料。另外,减少窑炉的表面积也是减少加热炉散热损失的有效途径之一。
3.减少水冷件热损失
为减少水冷件的热损失,除了通过少用或不用水冷件减少热损失外。对必须设置的炉内水冷件进行隔热,或采用汽化冷却来回收水冷件的热损失,这样既可得到可以利用的蒸汽,也可节约水源。
4.采用高辐射陶瓷涂料
在窑炉内的高温条件下,辐射是其传热的主要方式。因此,采取有效措施强化窑炉的辐射换热是提高窑炉热效率的重要途径之一。高温辐射陶瓷涂料可在不改变窑炉结构的条件下,使炉壁的辐射率由0.3~0.5提高到0.9~0.95。因此,在工业窑炉内及加热管外表面涂刷高辐射陶瓷涂料,可强化窑炉内的辐射换热,是一种投资少、见效快、施工简便的工业窑炉节能新技术。
5.采用先进的炉型和工艺
随着科技的不断进步和节能减排工作的需要,工业窑炉行业发展了许多先进的炉型和先进的工艺。其中较有代表性的是干法熄焦工艺、明焰裸烧方法以及低温快烧技术等。