工业炉窑节能ppt.ppt

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1、1工 业 炉 窑 节 能2025/7/10工业炉窑节能2 节能是能源科技领域的永恒主题 开源节流是解决21世纪世界能源问题的至理名言 节能技术水平的高低已成为衡量一个国家能源利用情况的综合性指标，也是一个国家总体科技水平的重要标志之一。2025/7/10工业炉窑节能3 节能是可持续发展的必由之路2025/7/10工业炉窑节能4十一五十一五十二五十二五2025/7/10工业炉窑节能5 一一一一.国内外能源现状及发展趋势国内外能源现状及发展趋势国内外能源现状及发展趋势国内外能源现状及发展趋势 二二二二.工业炉窑现状及节能意义工业炉窑现状及节能意义工业炉窑现状及节能意义工业炉窑现状及节能意义 三三三

2、三.工业炉窑节能理论基础工业炉窑节能理论基础工业炉窑节能理论基础工业炉窑节能理论基础?四四四四.工业炉窑节能途径工业炉窑节能途径工业炉窑节能途径工业炉窑节能途径?五五五五.工业锅炉现状工业锅炉现状工业锅炉现状工业锅炉现状 六六六六.工业锅炉节能技术工业锅炉节能技术工业锅炉节能技术工业锅炉节能技术 七七七七.结束语结束语结束语结束语报告内容报告内容2025/7/10节 能 重 点 工 程6一一.国内外能源现状及发展趋势国内外能源现状及发展趋势 2025/7/10工业炉窑节能71 1、2121世纪世界能源发展趋势世纪世界能源发展趋势世界能源消费总量持续缓慢增长；世界能源消费总量持续缓慢增长；世界能

3、源消费总量持续缓慢增长；世界能源消费总量持续缓慢增长；图1 2000-2010年世界一次能源消费量及增速 图2 至2030年全球一次能源需求变化情况BP能源展望：能源展望：至至2030年尽管能源效率不断提高，全球能源需求仍将保持强劲增长年尽管能源效率不断提高，全球能源需求仍将保持强劲增长 2025/7/10工业炉窑节能8世界能源体系将发生重大变革世界能源体系将发生重大变革图3 至2030年全球一次能源结构变化情况2025/7/10工业炉窑节能9能源、资源、环境一体化能源、资源、环境一体化能源、资源、环境一体化是世界能源系统的发展趋势，总目标是穿越“环境高山”，走可持续发展之路。被誉为被誉为“第

4、五能源第五能源”的节能技术将备受重视的节能技术将备受重视 “开源节流”是解决21世界能源问题的至理名言。节能技术水平的高低已成为衡量一个国家总体科技水平的重要标志。研究表明，依靠节能可将能源需求减少2530。在21世纪，节能将备受重视，节能汽车、热电联产、新型液体燃料和高性能电池等节能新技术装备将获得迅速发展。2025/7/10工业炉窑节能10图图4 4 能源消耗与发展状况的关系能源消耗与发展状况的关系a a发展状况能源消耗量工业化阶工业化阶段段补救补救阶段阶段远景远景阶段阶段现在现在发展状况b b能源消耗量现在现在（发展中国家）（发展中国家）阶段阶段现在现在（发达国家）（发达国家）阶段阶段摘

5、自陆钟武院士：穿越“环境高山”论经济增长过程中环境负荷的上升与下降2025/7/10工业炉窑节能11图图5 5 美国、中国、日本三国经济增长与能源消耗关系曲线美国、中国、日本三国经济增长与能源消耗关系曲线051015202502000400060008000美国中国GDP，108美元能源消费总量日本1970198019901996 19901996 1990198019801996 108 tce2025/7/10工业炉窑节能122、我国能源发展现状（1 1）我国的能源现状及未来需求）我国的能源现状及未来需求（a）全景 （b）预测部分放大图6 中国能源消费与需求预测2025/7/10工业炉窑节

6、能13（2 2 2 2）我国能源面临的矛盾与挑战）我国能源面临的矛盾与挑战）我国能源面临的矛盾与挑战）我国能源面临的矛盾与挑战能源供需矛盾尖锐，石油安全问题不容忽视能源供需矛盾尖锐，石油安全问题不容忽视；我国人均能源资源可采储量远低于世界平均水平，人均能我国人均能源资源可采储量远低于世界平均水平，人均能源消费为世界平均水平的源消费为世界平均水平的47.647.6。20202020年，我国石油对外依存年，我国石油对外依存度将超过度将超过5555，天然气进口依存度为天然气进口依存度为25402540。能源利用效率低下，节能任务艰巨；能源利用效率低下，节能任务艰巨；我国能源加工、转换、贮运和终端利用

7、效率约为我国能源加工、转换、贮运和终端利用效率约为31.231.2，而发达国家而发达国家2020世纪世纪9090年代的效率为年代的效率为4141；环境污染严重，可持续发展面临巨大压力。环境污染严重，可持续发展面临巨大压力。我国我国COCO2 2和和SOSO2 2排放量分别居世界第一位和第二位，以煤排放量分别居世界第一位和第二位，以煤为主的能源结构造成严重的大气污染，烟尘和为主的能源结构造成严重的大气污染，烟尘和COCO2 2排放量的排放量的7070、SOSO2 2的的9090、氮氧化物的、氮氧化物的6767均来自于煤炭。均来自于煤炭。2025/7/10工业炉窑节能14（3 3 3 3）国家政策

8、国家政策）国家政策）国家政策 我国国民经济和社会发展十二五规划纲要，明确将资源节约和环境保护作为“十二五”期间的主要目标，其中包括：非化石能源占一次能源消费比重达到11.4%。单位国内生产总值能源消耗降低16%，单位国内生产总值二氧化碳排放降低17%。主要污染物排放总量显著减少，化学需氧量、二氧化硫排放分别减少8%，氨氮、氮氧化物排放分别减少10%。2010年9月8日，国务院常务会议通过关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定，把节能环保产业作为七大战略性新兴产业之首。2025/7/10工业炉窑节能15工业节能“十二五”规划 工信部2月27日正式发布工业节能“十二五”规划。规划提出，要求到20

9、15年规模以上工业增加值能耗比2010年下降21%左右，“十二五”期间预计实现节能量6.7亿吨标准煤。规划一并列出了九大重点节能工程：锅炉窑炉节能改造、内燃机系统节能、电机系统节能改造、余热余压回收利用、热电联产、工业副产煤气回收利用、企业能源管控中心建设、两化融合促进节能减排、节能产业培育。九大重点节能工程投资总需求将达到5900亿，其中工业锅炉窑炉节能改造与两化融合促进节能减排两项工程的投资最高，均达到900亿元。工业锅炉窑炉节能改造工程节能任务为4500万吨标准煤，位居榜首。2025/7/10节 能 重 点 工 程16二二.工业炉窑现状及节能意义工业炉窑现状及节能意义2025/7/10工

10、业炉窑节能17 工业炉窑是冶金、石化、建材、陶瓷等过程工业中至关重要的热工设备，也是能源消耗和环境污染的主要源头。1、工业炉窑的门类2025/7/10工业炉窑节能182、工业炉窑的现状工业炉窑是指加热或熔化金属或非金属的装置而言。加热或熔化金属的装置称为工业炉;加热或熔化非金属的装置称为窑炉。炉多用于冶金和机械系统，窑多用于硅酸盐工业系统。我国工业炉窑约为18万台，年耗煤7亿吨左右，能耗占全国总能耗的25%，占工业总能耗的60%。我国工业炉的能源结构具有以煤等固体燃料为主、液体和气体燃料次之的基本特征。燃煤工业炉窑占了约64%，而燃油、燃气炉窑仅为20%左右。从80年代中期到90年代中期的近十

11、多年中，我国取得了相当的节能进步。例如轧钢加热炉节能39%，均热炉35%，锻造炉33%。平均热效率已经达到30%以上，尽管如此，与国际先进水平50%相比，差距还很大，节能潜力还很大。工业锅炉指生产蒸汽和热水用于工业生产和采暖的锅炉（不包括电厂锅炉）。我国工业锅炉有50多万台，约180万蒸吨/小时。燃煤锅炉约48万台。113个大气污染防治重点城市中约有燃煤工业锅炉24万台。每年耗煤5亿吨左右。我国工业锅炉设计效率大致是7280%，略低于国际一般水平，而实际平均运行效率只有60%65%，与设计热效率相差1015%，与先进国家同类锅炉相差1520%，节能潜力巨大，约有7000多万吨/年。2025/7

12、/10工业炉窑节能19工业炉窑是目前众多用能设备中的重点耗能设备。一家拥有工业炉窑的耗能企业，其工业炉窑耗能量约占到本企业耗能量的1070，有的企业甚至更多。以电子工业炉窑为例，该行业工业炉窑耗能量约占到电子行业耗能量的30。陶瓷、玻璃生产企业其工业炉窑耗能量，约占到该企业耗能量的50以上，有的企业甚至占到80以上。2025/7/10工业炉窑节能20三三.工业炉窑节能理论基础工业炉窑节能理论基础2025/7/10工业炉窑节能21工业炉窑节能原理的数学表达式1、工业炉窑的热效率：有效热与供给热之比2025/7/10工业炉窑节能222、工业炉窑标准单耗：有效热与供给热之比影响单耗的因素：（1）生产

13、管理与生产工艺（2）炉体结构（3）燃烧装置及燃料的种类（4）余热回收（5）炉子的控制与调整（1）是管理途径（2）（3）（4）（5）是技术途径2025/7/10工业炉窑节能23 加强生产科学管理,尽量保存物料的原热,降低热焓增量,减损增效,回收余热。工业炉窑节能基本原理的文字描述2025/7/10工业炉窑节能243、热损失率及节能难度则：则：2025/7/10工业炉窑节能253、炉窑热平衡 节能必须有科学的计量与对比测试方法。目前公认的测试方法是热平衡测试。炉窑热平衡是在连续稳定运行工况下，通过对窑炉的现场热工测定，全面了解炉窑的热工过程，计算炉窑收入和支出的热量、供给能量、有效能量及损失能量的

14、平衡关系，编制热平衡表，绘制热流图，计算出炉窑热效率，从而了解炉窑的热工状况，判断其能量有效利用程度，查明各项损失的分布情况，分析窑炉运行工况，及时调整运行工艺参数，使其达到运行的最佳状态，同时找出节能的有效途径，明确节能方向，为提高炉窑的能源利用效率提供科学依据，达到节能的目的。热平衡有正平衡和反平衡两种。正平衡热效率为：反平衡热效率为：2025/7/10工业炉窑节能262025/7/10节 能 重 点 工 程27四四.工业炉窑节能途径工业炉窑节能途径2025/7/10工业炉窑节能28工业炉窑节能途径主要有：1、改进工艺过程2、改进供热过程3、改进炉体结构4、改进生产操作5、改进检测控制手段

15、6、改进管理制度2025/7/10工业炉窑节能291、改进工艺过程1.1、减少生产工序减少生产工序等于减少了该工序的一切消耗,当然也包括节约了该工序100%的能耗,因此可以取得巨大的节能效益。热量过剩热量不足2025/7/10节 能 重 点 工 程31采采用用在在回回转转窑窑体体上上设设置置环环形形供供风风筒筒和和滑滑动动密密封封环环等等结结构构的的方方法法，实实现现了了回回转转窑窑体体上上换换热热器器的的供供风风，解解决决了了现现有有的的回回转转窑窑供供风风装装置置刚刚性性联联接接引引起起的的回回转转窑窑筒筒体体应应力力集集中中，热热胀胀冷冷缩缩适适应应能能力力差差，不不能能消消除除筒筒体体

16、转转动动引引起起的的径径向向跳跳动动，送送风风管管道道安安装装流流量量检检测测仪仪表表和和电电动动调调节节装装置置难难度度大大，生生产产过过程程自自动化实现困难等问题。动化实现困难等问题。窑体供风装置窑体供风装置2025/7/10节 能 重 点 工 程32应用效果应用效果该项技术解决了：该项技术解决了：钼精矿焙烧反应放热与传统实际生产过程需要外热源供热的矛盾；钼精矿焙烧反应放热与传统实际生产过程需要外热源供热的矛盾；焙烧主反应期热量过剩和脱硫后期热量不足的矛盾；焙烧主反应期热量过剩和脱硫后期热量不足的矛盾；高温回转窑壳体上设置换热器，冷却风进入和热风排出的难题；高温回转窑壳体上设置换热器，冷却

17、风进入和热风排出的难题；窑体内因过热引起的物料粘结、窑体内因过热引起的物料粘结、“结圈结圈”等问题；等问题；传传统统回回转转窑窑供供风风装装置置刚刚性性联联接接引引起起的的回回转转窑窑筒筒体体应应力力集集中中，热热胀胀冷冷缩缩适适应应能能力力差差，不不能能消消除除筒筒体体转转动动引引起起的的径径向向跳跳动动，送送风风管管道道安安装装流流量量检检测测仪仪表表和和电电动调节装置难度大，生产过程自动化实现困难等问题；动调节装置难度大，生产过程自动化实现困难等问题；焙焙烧烧尾尾气气的的“稀稀释释”效效应应和和焙焙烧烧尾尾气气中中SO2浓浓度度低低，不不宜宜制制酸酸，处处理理成成本本高的问题；高的问题；

18、焙烧尾气量大，带出热损失大的问题。焙烧尾气量大，带出热损失大的问题。2025/7/10节 能 重 点 工 程33 该该工工艺艺在在洛洛阳阳栾栾川川钼钼业业集集团团冶冶炼炼公公司司的的应应用用结结果果表表明明：钼钼精精矿矿焙焙烧烧环环节节每每年年为为公公司司节节约约耗耗煤煤费费用用1714.3 万万元元，加加上上增增加加产产值值、提提高高回回收收率率、降降低低冶冶炼炼钼钼铁铁成成本本、减减少少人人工工成成本本等等产产生生的的效效益益，其其综综合合效效益益达达8565 万万元元，同同时时，减减少少约约3 万万吨吨CO2 排排放放。焙焙烧烧烟烟气气制制酸酸环环节节将将焙焙烧烧烟烟气气中中的的低低浓浓

19、度度SO2 转转变变成成了了硫硫酸酸和和亚亚硫硫酸酸钠钠，从从根根本本上上治治理理了了低低浓浓度度SO2 对对大大气气的的污污染染，解解决决了了制制约约钼钼行行业业环环境境污污染染的的瓶瓶颈颈问问题题。公公司司焙焙烧烧烟烟气气制制酸酸项项目目年年可可减减排排SO2 2.4 万万吨吨，生生产产硫硫酸酸30000 吨吨，亚亚硫硫酸酸钠钠1800 吨吨，实实现现销销售售收收入入3470 万万元元，为为公公司司增增加加2415 万万元元利利润润。该工艺每年可为公司增加总值达该工艺每年可为公司增加总值达1.1 亿元的经济效益。亿元的经济效益。2025/7/10工业炉窑节能351.2、充分利用炉料余热 在

20、上一个加热工序后,炉料中尚有一定的温度,保存其余热,在下一个工序中加以利用,可以明显地降低该工序的能源消耗。如连铸坯的热装热送。1.3、炉料、助燃空气、煤气预热一般认为,空气预热温度每提高100,即可提高燃烧温度50左右,增加产量2%,节约燃料5%。如果装入的炉料经过预热,可以节约大量的高质量燃料,尤其是利用高温烟气来实现时,其意义更为重要。1.4、充分利用烟气的余压如果工艺过程是在密闭的空间进行,随着燃烧过程的发生,除了产生热能升高温度外,还因体积膨胀、压力升高而产生压力能。目前,已有了同时充分利用热能和压力能的生产工艺,这就是现代高炉炼铁及其炉顶压差发电（TRT）。它利用燃料燃烧产生的高温

21、热量来熔化和还原矿石以生产生铁,同时利用燃烧产生的压力能来发电。2025/7/10工业炉窑节能36高炉炉顶余压发电（TRT）技术是利用高炉炉顶排出的具有一定压力和温度的高炉煤气，推动透平膨胀机旋转做功、驱动发电机发电的一种能量回收装置。其原理如下图：至高炉煤气管网至高炉煤气管网鼓风机鼓风机DCVSVS汽汽轮轮机机发电机发电机热风炉热风炉高炉高炉高炉煤气（高炉煤气（BFGBFG）高炉余压发电（TRT）技术2025/7/10工业炉窑节能37TRT发电不消耗任何燃料就可回收大量电力，据统计，在运行良好的情况下，吨铁回收电力约3054kWh/t铁，可满足高炉鼓风耗电的30%。TRT装置如果配有干式除尘

22、则吨铁回收电力将比湿法多30%40%，最高可回收电力约54kWh/t。2025/7/10工业炉窑节能381.5、降低加热工艺温度在不影响或者很少影响加工产品质量的前提下，适当降低加热工艺的出炉温度，可以明显减少燃料消耗,如实施棒材低温轧制技术。据统计，棒材开轧温度从10001100降低到9501050时能耗有所提高，但由于加热炉燃料消耗减少，因而可综合节能20%左右。这不仅降低了生产成本，同时细化了晶粒，提高了产品的力学性能，改善了产品的表面质量。2025/7/10工业炉窑节能391.6、改间隙操作为连续操作将周期炉改变为连续炉,或者延长连续炉的炉长,特别是延长连续炉的预热段,可以明显地降低

23、烟气温度,节约燃料消耗量。间隙操作的加热炉,由于排烟温度高,几乎接近炉温,因而烟气带走大量的余热,使炉子的热效率大为降低。例如:间隙操作的锻造炉,其排烟温度高至10001250,热效率仅为8%20%;改为连续操作后,其排烟温度降至650850,热效率相应提高到45%65%甚至达70%以上,节能效果非常明显的。1.7、提高工业炉的作业率提高工业炉的作业率,减少辅助时间和检修时间,特别是减少突然的检修时间,可以提高生产率和降低燃料消耗。因为在某些辅助时间和检修时间内,炉子的供热强度是不减小的,或者减小不多。这样,从整个作业时间内算起,单位产品的燃料消耗肯定要增加。2025/7/10工业炉窑节能40

24、1.8、充分回收利用余热工业炉窑余热资源主要包括气态余热资源，即烟气余热；固态余热资源，即炉料的显热和潜热；液态余热资源，主要是热水。2025/7/10工业炉窑节能41烟气带走的热量占工业炉窑总热量的30%70%，利用烟气的余热来预热炉料或者预热助燃空气,降低烟气出炉温度,可降低单位产品燃料消耗量。回收烟气余热的方法有：在换热器中用烟气加热助燃空气和煤气；设置预热段，用烟气加热炉料；设置预热锅炉用烟气热量生产蒸汽。低温烟气有机郎肯循环发电。其相关关系见表2,该表系重油燃烧的计算结果。烟气余热利用2025/7/10工业炉窑节能42炉料余热的回收与利用主要指入炉前炉料本身所具有的显热和潜热的合理利

25、用。例如连铸系统的钢坯有可供回收利用的显热和潜热，连铸坯不要放冷，送入保温设备中保温，然后再进入加热炉中加热后轧制，这一流程为连铸坯热装工艺，热装温度为400700，该工艺可提高加热炉产量30%40%，节能20%40%。如热坯不经过保温设备而直接送至加热炉内加热，称之为连铸坯直接热装工艺，热装坯温可达7001000，加热炉产量可提高40%50%，节能40%60%。如果连铸坯经边角补充加热后直接送入轧机轧制，则为直轧工艺，这就从根本上取消了炉子加热这个环节，当然是最高效、最经济的工艺。一些优质钢材成型后要进行热处理调质，如果在轧制过程中合理地控制温度，完成或局部完成热处理工艺从而取代或部分取代热

26、处理过程，这一过程称之为控制轧制，即利用钢材自身显热进行热处理，可节省热处理再加热时的耗能。炉料余热利用2025/7/10工业炉窑节能43工业炉窑的液态余热资源主要是冷却部件热水能量的利用，属低温余热利用，目前主要用于生活、供暖、浴室和炊事方面。有些冷却部件采用汽化冷却，产生的蒸汽也大多用于生活方面。汽化冷却可大量节约冷却水量，水耗量仅为水冷时的1/301/60。液态余热利用2025/7/10工业炉窑节能442、改进供热过程2.1、改进燃料品质燃料的发热值提高后,单位热量产生的烟气量减少,不仅提高了燃烧温度,增加了炉子的产量,更减少了烟气带走的热量,炉子的热效率提高,燃料消耗自然降低。对于燃烧

27、煤炭、发生炉煤气和燃料油的三种炉子比较,燃耗的比例大约是燃烧煤炭：燃烧发生炉煤气：燃烧燃料油=1：0.95：0.61。因此,应该逐步用煤气和燃料油来代替直接燃煤。2.2、改进燃烧器的性能燃烧器是工业炉的心脏设备,一个性能良好的燃烧器,应该是:保证提供工艺所需的供热能力和一定的炉温;保持较低的、稳定不变的空气系数;燃烧效率较高和燃烧充分完全;可使用较高的预热空气和全部预热空气;火焰的形状根据需要可以变化;操作简便。新型燃烧器包括:高速烧嘴、蓄热式烧嘴、高压气泡雾化烧嘴、全自动燃烧机等。提高油的雾化及燃烧效果,降低设备及运行成本,是今后我国燃烧器发展的方向。2025/7/10工业炉窑节能452.3

28、采用先进的燃烧技术常规的节能燃烧技术有：高温空气燃烧技术，富氧燃烧技术，重油掺水乳化技术，高炉富氧喷煤粉技术、普通炉窑燃料入炉前的磁化处理技术等。这些技术在工业炉上的应用，已取得一定的节能效果。其中，应用最广泛的有高温空气燃烧技术和富氧燃烧技术。2025/7/10工业炉窑节能46高温空气燃烧技术简称（HTAC技术），又称蓄热式燃烧技术，是90年代以来国际燃烧领域开发并得到大力推广应用的一项全新型燃烧技术。它完全突破了几百年来人们对燃烧的传统认识,通过极限回收烟气余热并高效预热燃烧空气,实现了超高温(1000)和超低氧气浓度(25%)条件下的燃烧,因此具有大幅度节能（30以上）和超低浓度NOX

29、排放(3055ppm)的双重优越性。广泛应用于钢铁、冶金、机械、建材等工业部门中的多种工业燃料炉；同时应用于：工业锅炉；垃圾处理；固体燃料气化等新的领域。21世纪的关键技术之一科技导报在2.3.1、高温空气燃烧技术2025/7/10工业炉窑节能47燃烧器燃烧器 A A燃料燃料燃料燃料燃烧器燃烧器 B B空气空气切换阀切换阀排气排气 150 150炉温炉温 1350 1350钢板钢板钢板钢板 1250 1250 1250 1250蓄热燃烧工作蓄热燃烧工作原理原理1 1具有大幅度节能和大幅度降低烟气中NOX排放的双重优越性。2025/7/10工业炉窑节能48空气空气排气排气预热空气预热空气1000

30、1000炉温炉温 1350 1350钢板钢板钢板钢板 1250 1250 1250 1250蓄热蓄热室室B B燃料燃料燃烧器燃烧器 A A燃料燃料燃烧器燃烧器 B B切换阀切换阀蓄热蓄热室室A A蓄热燃烧工作蓄热燃烧工作原理原理2 2具有大幅度节能和大幅度降低烟气中NOX排放的双重优越性。2025/7/10工业炉窑节能49节能率(%)10080604020005001，0001，500节能率平均30在167座样板工程上应用加热炉（连续）加热炉（间歇）钢包热处理炉（连续）热处理炉（间歇）气体处理炉溶解炉n应用效果应用效果2025/7/10工业炉窑节能502025/7/10节 能 重 点 工 程5

31、0蜂窝体蜂窝体陶瓷球陶瓷球格子砖格子砖AS=10m2/m3蓄热式燃烧器蓄热式燃烧器2025/7/10工业炉窑节能51 节能潜力大，燃耗低。蓄热式轧钢加热炉通过蓄热室技术回收烟气余热，并将燃料和空气预热到1000以上,其排烟温度显著降低，因而与常规余热回收工业炉相比其节能潜力巨大，平均节能20%以上，节能效果毋庸置疑。无无余余热热回收回收的炉子的炉子间壁式壁式换热热器器（金属制）（金属制）炉温炉温:1350预热预热空气温度空气温度 3009006001200100燃料使用量燃料使用量%907080605030%蓄蓄热热式燃式燃烧烧器器20%此片引自日本此片引自日本JFE制制钢所所 铃川丰川丰“蓄

32、蓄热式燃式燃烧系系统在冶在冶炼工工艺中的中的应用用”蓄热式轧钢加热炉的主要优势2025/7/10工业炉窑节能52 使高炉煤气等低热值燃料得以利用。由于空煤气预热温度的提高，使煤气的理论燃烧温度提高，同时使煤气的点火变得更加容易，使常规燃烧技术无法利用的低热值的高炉煤气直接用于轧钢加热炉，这也是蓄热式技术最大的成功之处。炉温均匀、加热质量好。与常规烧嘴供热相比，蓄热式高温燃烧扩展了火焰燃烧区域，火焰的边界几乎扩展到炉膛的边界，并且是从炉膛两侧交替供热、交替排烟，从而使得炉膛内沿炉膛宽度方向温度均匀，从而大大提高了产品的加热质量。产量大、旧炉改造效果好。与常规工业炉相比，蓄热式高温燃烧不需要预热段

33、全部炉膛都是加热和均热区，高温炉膛强化了炉内的传热，导致同样产量的工业炉其炉子长度可以缩小20以上。换句话说，同样长度的炉子其产量可以提高20以上，使缺乏前后空间又要增加炉子产量的旧炉子改造，有了最佳选择方案。2025/7/10工业炉窑节能53燃烧噪声低。与使用常规烧嘴的工业炉相比，由于蓄热式高温燃烧技术其火焰不是在燃烧器中产生的，而是高温的空（煤）气在进入炉膛空间后才开始扩散燃烧形成的，因而燃烧噪声低。烟气中NOx含量低、环境污染小。采用传统的节能燃烧技术，助燃空气预热温度越高，燃烧后形成的火焰温度也越高，烟气中NOx含量也越大；而采用蓄热式高温燃烧技术，在助燃空气预热温度非常高的情况下，

34、由于在炉膛内开始是贫氧燃烧，正符合降低烟气中NOx浓度的两段式燃烧机理，因而烟气中的NOx含量反而大大减少了。氧化烧损少。与使用常规烧嘴燃烧器的工业炉相比，采用蓄热式高温燃烧技术的炉子，其高温空气通过专门设计的喷口喷入炉膛后，抽引周围的炉气形成含氧量大大低于21%的稀薄贫氧高温气流，与同时注入的燃料相遇而实现燃烧。因而炉膛内的初始燃烧为贫氧燃烧，产生微还原性烟气，从而使被加热物料的氧化烧损大大减少。蓄热式高温燃烧技术在青钢第二线材厂加热炉上的应用蓄热式高温燃烧技术在青钢第二线材厂加热炉上的应用 青钢第二线材厂蓄热式加热炉，于200年4月投产运行。1）加热炉原始概况:“青钢”第二线材厂(复二重线

35、材轧机)年产量20万吨，配置燃油加热炉一座。加热炉主要性能:加热坯料尺寸：110mm110mm2100mm炉子尺寸：有效长度：30.044m内宽：3.004m炉子原设计加热能力：35th，实际强化加热能力达：50-60th，燃料消耗：38kg(重油)t(坯).2）炉子存在的主要问题:炉子加热能力不足，经常处于强化加热。强化加热导致下述问题：炉体寿命短，高温区炉墙用莫莱石予热块砌筑，寿命也不到半年，修炉频繁，费用昂贵。高温段化渣严重，停炉打渣劳动强度大。修炉和清渣严重影响轧机作业率。炉子溢气严重，操作环境恶劣。由于重油价格上涨，燃料成本上升，而企业大量副产高炉煤气却白白放散而未加以利用。3）加热

36、炉技术改造措施采用了蓄热式高温燃烧技术，完全可以解决上述存在的问题并达到改造的目的。提高炉子产量有效炉底强度由传统的500-600kgm2h提高到800-1000kgm2h，原有炉子尺寸不变即可满足加热能力50th的要求，此时的有效炉底强度仅为830kgm2h。用高炉煤气代替重油燃料高炉煤气由于热值低，其理论燃烧温度不能满足加热炉所要求的炉温。蓄热室可以将空气、煤气预热温度长期、稳定地保持在1000左右，其理论燃烧温度相当于重油的理论燃烧温度，而排烟温度200。不仅可以大幅度降低燃耗、节约燃料，而且用廉价的高炉煤气代替了价格昂贵的重油，可以大大降低生产成本，可谓一举两得。青钢二线加热炉蓄热室布

37、置图4）技术改造效果:车间于2000年2月14日停产拆炉，于4月l门投产，改造施工时间历时一个半月(包括烘炉时间18天)，是国内同类型炉子改造施上周期最短的。经过近一年的运行证明本次技术改造完全达到了预期的目的，所有技术指标均超过了设计值。产量：最高日产达到1200吨，最大小时加热能力达到60t/h。能耗：冷坯高产顺轧时煤气供给量为20000m3/h，吨钢燃料消耗约350m3/t，考核燃料单耗为1.244GJ/t。排烟温度：150以下。炉温均匀，氧化烧损降低，钢坯加热质量好。炉底不化渣，减轻了工人的劳动强度，改善了操作环境。投产以来没有出现大的故障和安全问题。5）技术改造经济效益:燃料节约效益

38、改造前原烧重油时平均单耗：38kgt(坯)改造后烧高炉煤气时平均单耗：467m3/t(坯)年产量按30万t计重油价格按1.6元/kg（市场价）计高炉煤气按0.02元/m3（内部核算价）计年燃料节约效益：(38kgt1.6元/kg-467m3/t0.02元/m3)30万t/年=1543.8万元/年减少氧化烧损效益按减少氧化烧损0.5%计钢坯价格按1495元/t计年减少氧化烧损效益：0.5%1495元/t30万t/年=224.25万元/年节约的炉子维修费用效益由于克服了炉子强化燃烧所导致的一系列恶果，据统计每年可节约炉子维修费用约100万元/年。以上三项合计经济效益1543.8万元/年+224.2

39、5万元/年+100万元/年=1868.05万元/年投资回收期该项目改造的总投资费用为614.06万元投资回收期为：614.06万元1868.05万元/年12月/年=3.94月也就是说对于烧油的炉子来讲，不到四个月就可以收回全部投资，投入产出比非常高。其它经济效益和社会效益减少修炉、打渣停炉次数和时间，提高轧机作业率带来的经济效益；每年减少高炉煤气放散1.4亿立方米带来的环境保护效益；改善生产环境和降低工人劳动强度带来的社会劳动保护效益等。2025/7/10工业炉窑节能612.3.2、富氧燃烧技术助燃空气中的氧气浓度大于21%所采取的燃烧技术，简称富氧燃烧技术。富氧燃烧技术的特点：1）富氧燃烧可

40、以提高燃烧区的火焰温度火焰温度与氧浓度的关系图2025/7/10工业炉窑节能622）富氧燃烧可以缩短火焰根部的黑区，增大有效传热面积富氧燃烧改变了燃料与助燃气体的接触方式，降低了燃料的燃点温度，可明显缩短火焰根部的黑区，增大有效传热面积。3）富氧燃烧可以加快燃烧速度，改善燃料的燃烧条件，使燃烧更充分各种气体燃料在空气中和氧气中燃烧速度对比情况表2025/7/10工业炉窑节能634）富氧燃烧使燃烧所需空气量减少，废气带走的热量下降通常的燃烧只有占空气总量1/5的氧气参与燃烧，其余约4/5的氮气非但不助燃，反而要带走燃烧产生的大量热量，从烟气中排出。使用富氧空气的情况下，燃料燃烧完全，自然排出废气

41、减少，排烟热损失也相应减少从而节能。相对含氧21%空气m=1.0时废气的容积比与燃烧空气中氧浓度关系图2025/7/10工业炉窑节能645）富氧燃烧可以增加热量利用率用含氧量21%的空气燃烧，加热温度为1300时，其可利用的热量为42%，而用氧26%的富氧空气燃烧时，可利用热量为56%，增加14%。而且加热温度升高，所增加比例增大，节能效果更明显。加热温度与热量利用率的关系2025/7/10工业炉窑节能656）合理的富氧供给方式提高了传热效率通常在燃烧喷嘴下方和被加热物体之间通入富氧空气，这样可产生一个不对称的火焰温度，使它有一个重要的温度梯度,形成上层火焰层；几乎完全燃烧高辐射的火焰层；富氧

42、多并已达完全燃烧的下层火焰层。下层火焰与上层火焰相结合，增加了总的辐射热。烟气量大幅度减低，纯氧燃烧时的烟气体积只有普通空气燃烧的1/4，烟气中的CO2浓度增加，有利于回收CO2综合利用或封存，实现清洁生产;烟气中高辐射率的CO2和水蒸气浓度增加,可促进炉内的辐射传热。7）富氧燃烧有利于实现清洁生产，并可存进炉内的辐射换热8）富氧燃烧有利于实现清洁生产，并可存进炉内的辐射换热设备尺寸缩小,燃烧系统的设备投资成本和维护费用降低。2025/7/10工业炉窑节能662025/7/10工业炉窑节能673、改进炉体结构3.1、提高炉体的保温性能,减少与外界的辐射、对流和导热热损失工业炉炉体的保温性能不好

43、散热损失大,炉子的热效率低,燃料的消耗高。为此,应该做到:1)提高炉体的密封性,保持炉膛高温,减少炉体散热损失。2)减少炉门及其开启时间,以减少通过炉门的辐射热损失。3.2、减少炉体的散热表面积,进一步减少炉体热损失减少炉体的散热表面积,可以进一步减少炉体热损失,通常最简单的做法是降低炉膛高度,还可以减少炉体的表面积,增加炉体的结构强度。国外有不少炉子将截面改成圆形或椭圆形,尤其是圆形截面的分室式快速加热炉,得到很好的节能效果。炉衬的蓄热和散热，一般占炉子总能耗的2045，选用节能型的耐火材料可减少炉体的蓄热和散热损失，提高热效率。筑炉材料的发展趋向是“两高一轻”，即高温、高强、轻质。202

44、5/7/10工业炉窑节能683.3、提高炉衬的轻质化和绝热性能,减少炉衬的导热和蓄热损失热量的传导与材料的导热系数成正比,因此要减少炉体的散热要采用导热系数小的耐火材料来砌筑炉衬,并且采用不同的导热性能和耐火性能的材料来分层地砌筑,以发挥各自的优点。提高炉衬的绝热性能,减少炉体导热损失。炉子开炉时特别是周期性生产的炉子,加热炉子需要一定的时间和热量,这就是炉子的蓄热,它和炉衬材料的密度、比热容有关,而在炉子停止生产后,这部分热量就损失掉了。加强炉体的轻质化程度,就可以减少炉体的蓄热损失。20世纪80年代前，火焰炉都用耐火砖、隔热砖砌筑而成。80年代开始了捣打料、可塑料和浇注料不定型耐火材料的应

45、用，使火焰炉的气密性得以进一步提高。近年来，发展较快的有快干浇注料和快干自流浇注料、高温耐火纤维、节能炉衬涂料和多功能炉衬。2025/7/10工业炉窑节能69浇注料的导热系数比砖体炉衬小，炉体气密性好，使用寿命长，将成为非金属炉用材料的主流材料。轻质莫来石浇注料是非常适合于火焰炉使用的浇注料。目前，浇注料正向微粉（0.110m）、超微粉（0.1m）相结合的方向发展。用超微粉结合的低水泥浇注料是近期在我国出现的一种性能及其优越的高档浇注料。使用浇注料炉衬比砌砖炉子可节能24左右。浇注料2025/7/10工业炉窑节能70耐火纤维是一种超轻质耐火材料，它的基本性质是相对密度小、导热系数小、比热容低。

46、用耐火纤维筑炉，在节能、省材、提高炉子生产能力和改善炉子热工性能等方面都具有明显的效果。对于使用温度为1000以下的炉窑如热处理炉，可以在炉窑内壁板贴一层耐火纤维，也可以全部用耐火纤维作炉衬。对于1300以上炉温使用的耐火纤维，尽管国内外已开发出来，但由于价格昂贵，限制了它的使用和推广。如果炉子全部用耐火纤维炉衬，炉体显著减轻，则炉体钢架等结构都可以轻型化，炉窑设计将有很大变化。对于高温炉窑，可以把耐火纤维贴在炉壁外层当作绝热材料使用也是经济合理的。使用耐火纤维炉衬比砖砌炉子可节能58。耐火纤维2025/7/10工业炉窑节能71炉窑内壁涂刷辐射率（黑度）大的涂料，可以强化炉内的辐射传热，有助于

47、热能的充分利用。高温远红外节能涂料有很好的节能效果。它适用于炉温7001800的各种火焰炉。将它刷涂或喷涂于炉衬内表面，形成2.53.0mm的涂层，利用涂层的红外辐射性能，不仅可加强辐射，防止热量流失，还可保护炉膛工作面，延长炉子寿命，起到保护炉体和节能降耗的作用。一般节能效果为57。涂料2025/7/10工业炉窑节能72多功能炉衬是利用自带黑体筑炉材料，把红外物理中黑体的概念加以技术化，制作成工业标准的黑体元件，安装在炉膛内，众多的黑体元件和炉衬共同组成的。黑体元件用以调控热射线，改变其漫反射状态，使之集中、有效地射向工件，增大了热射线的到位率，提高了对工件的辐射度，大幅度地提高了炉子的热效

48、率。多功能炉衬适用于各种高、中、低温火焰炉，可节能2030。该技术实施方便，可在不改变原炉膛结构的基础上改造现有加热炉窑，见效快、效果大，是改造传统加热炉窑的关键技术。多功能炉衬2025/7/10工业炉窑节能733.4、减少炉内水冷却部件和进行绝热包扎一般推钢式连续加热炉,炉底水管的表面积按炉子小时产量计算为0.560.74m2/t钢,损失的热量约占炉子总收入的20%30%。为了减少水冷却件中冷却水带走的大量热损失,应该尽可能减少炉内水冷却部件,特别是与加热工件直接接触的水冷却件。实在无法减免的水冷却构件,应该进行绝热包扎。2025/7/10工业炉窑节能743.5、增加炉衬内表面的黑度增加炉衬

49、内表面的黑度,也就是增加炉衬内表面的辐射能力,可以提高炉子的生产率,从而起到节能作用。如在炉衬内表面粘贴一层耐高温的耐火纤维,其黑度接近1,可以增加炉内的辐射热交换量,提高炉子的产量,节约燃料消耗。同时因为耐火纤维的导热系数很低,蓄热量很小,可以减少炉衬的导热损失和蓄热损失,较大幅度地节约燃耗,还可以提高炉温而增加产量。还可在各种高温窑炉的耐火材料表面或蒸汽锅炉水冷壁管的表面喷涂高温窑炉红外辐射节能涂料，使之形成一层坚硬的陶瓷釉面硬壳，起到保护炉体、延长炉龄、增大炉子内壁的黑度，有效反射炉膛内红外热能的作用。2025/7/10工业炉窑节能754.1、及时调整热负荷量,保证一定的炉膛温度4、改进

50、生产操作较工艺规定为高的炉膛温度,虽然可以提高炉子的产量,但一旦遇到事故,炉温降不下来,就会使钢材过热甚至过烧,产生质量事故,同时也多消耗了燃料。而较低的炉膛温度,虽然可以避免质量事故,但炉子的产量达不到预期的要求,还增加了燃耗,也是得不偿失。所以,必须及时调整炉子的热负荷量,保证合适的炉膛温度。这也是炉子工作人员操作的重要内容之一,必须引起高度重视。4.2、及时调整热负荷分布，保证一定的炉膛温度分布炉膛内温度的分布是有特殊要求的,有的按一定的规律变化,有的则要保持均匀一致,但在生产过程中往往受某种因素的影响而变动。因此及时调整热负荷的分布,保证炉膛内一定的温度分布,满足热工工艺需要非常重要。