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谈工业炉窑的热过程及节能措施

发表时间：2021/6/15 来源：《基层建设》2021年第6期作者：田晶晶

[导读] 摘要：工业炉主要是指利用燃烧反应来利用热量的装置。

        天津天一爱拓科技有限公司天津 300384
        摘要：工业炉主要是指利用燃烧反应来利用热量的装置。工业炉和工业窑炉，一种主要是冶金和机械系统，另一种主要用于硅酸盐工业系统，统称为工业炉。工业炉的能源结构中使用的主要能源是煤炭，其次是电力，其中一些以石油和天然气为燃料。通常，当工业炉使用石油和天然气时，燃烧效率相对较高，而当工业炉使用煤时，燃烧稳定性相对较差，并且难以稳定气体中的氟和温度。
        关键词：工业炉热过程；节能措施；改造
        一、燃料燃烧过程
        1.燃煤过程
        煤炭被用作工业炉的主要燃料。当燃料进入炉子时，通过炉子的热烟气炉壁燃料层的辐射和对流热交换进行加热，水分逐渐溢出直到完全干燥。在此阶段对氧气没有需求，但是必须提供足够的热量。随着温度升高，燃料开始从热成分中吸收挥发物。从褐煤到无烟煤，挥发物含量随燃料温度而变化，温度约为130至400℃。另外，加热速率还与沉淀的挥发性物质的量有关。加热速度越慢，产生的挥发性物质越少。而当达到一定的温度和浓度时，挥发性物质会着火。大量的热量被释放，焦炭也被燃烧，挥发物的燃烧速率与空气的扩散和燃烧有关。随着更多的挥发性物质燃烧，温度进一步升高并逐渐进入焦炭表面并燃烧，焦炭的表面燃烧率与燃料中的易燃碳和氧有关。
        2.油的燃烧过程
        为了增强油的燃烧，必须确保良好的喷雾和混合。如果雾化差，则油滴太大，并且如果油滴在燃烧期间破裂，则产生大量的焦炭。如果混合不良并且空气不足，即使喷涂效果良好，也会发生热解，从而导致炭黑。由于这些焦炭和炭黑难以燃烧，因此会导致机械不完全燃烧热损失。
        3.气体燃料燃烧过程
        工业炉中使用的气态燃料主要是煤气，天然气和液化石油气。而气态燃烧包括无焰燃烧和大气燃烧两种形式。无焰燃烧是一种燃烧既快速又牢固，可以在燃烧前彻底混合的形式。而大气燃烧处于两者的中间，没有无焰燃烧速率和高强度特性，并且没有扩散燃烧的非混合的一种形式。
        二、工业炉窖节能措施
        工业炉窖的节能意味着在满足工艺要求的前提下，尽可能提高炉子的热效率并减少热量损失，通常可以从以下方面考虑：
        1.工艺的合理安排
        确定工业炉工艺后，关键是外部换热过程与内部换热器之间的紧密协调。因此，它与窑炉的结构以及产品的布置方式密切相关。应合理调整过程中产生的热能利用，这样不仅可以合理利用能源，来节约能源，而且可以提高产品质量。
        2.合理的燃烧组织
        改善窑炉中的燃烧过程可减少化学和机械燃烧过程中不完全燃烧过程中的热损失。在煤窑中燃烧时，有必要仔细研究煤的性质。并且在燃烧煤时，对空气，温度和燃烧时间的要求是不同的，因此需要合理的燃烧组织。当燃料开始进入加热和干燥阶段时，应充分利用对流，辐射和其他传热方法，以提供更多的热量来干燥燃料。在火和焦炭燃烧阶段，应该增加氧气的供应，从而加快燃烧反应速率。热空气燃烧技术可用于完全干燥燃料并提高燃烧温度。

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在灰烬形成阶段，灰烬外壳的形成应阻止氧气向燃料中的扩散并移动燃料颗粒，使灰烬外壳在摩擦过程中掉落，从而减少热量损失。
        3.推广新的窑炉模型，删除和转换旧的窑炉模型
        建材和耐火材料行业应逐步转变高能耗窑炉，鼓励连续窑炉节能效果会更好。但机械工业仍然使用一些老式的冲天炉，并且产生的铁水温度较低。炉子条件不稳定，废品率高。相反，由于该模型，不能充分利用废热，并且不能回收CO等可燃材料，导致不仅浪费了大量能量，而且造成严重的空气污染。因此，建议在有资格的企业中推广热风冲天炉，并取消3个分区的冷风炉。除了在陶瓷工业中推广连续辊式窑炉和隧道窑外，建议其他工业使用高速燃烧器来推广薄壁窑炉。它的特点是可以回收大部分废热，回收的烟气温度可以降低到250℃或更低。
        4.采用先进的燃烧技
        燃烧装置是工业炉燃烧系统的“心脏”，同时在我国开发了新型燃烧装置，并将其推广并应用到一些大中型企业的工业炉中，并实现了一定的节能效果。这些燃烧装置是：（1）热交换燃烧器。它综合了燃烧，热交换和烟雾排放的燃烧设备因素也称为预热燃烧器。其最大特点是可以有效地从工业炉的废气中回收废热，这是一种节能的燃烧器。（2）热力燃烧器。这是最近开发的一种新型燃烧器，它使用更多的非金属传热介质，例如陶瓷，谷物，氧化铝，莫来石空心球。它通过储热和逆热将带有热烟道气的燃烧空气加热，空气预热温度可以达到500℃或更高，最高温度可以达到800℃。它是一种燃烧装置，可有效地回收工业炉中的废热。适用于冶金行业。例如窑炉，浸入式炉和手推车式炉，虽然目前在中国很少使用，但未来前景广阔。因此建议首先在冶金行业中采用它，然后逐渐扩展到其他类型的熔化炉。
        三、工业炉窖的节能改造
        1.热平衡测量与分析
        在进行工业炉的节能转换时，必须测量热量平衡，通过测量热量平衡并分析结果，这样我们可以了解窑中热量的使用，识别关键矛盾，采取正确的方法并确定节能过渡的方向。而炉子的具体情况不同，节能过渡的主要方向也不同。
        2.合理选择节能改造技术
        在进行热量平衡测量和分析的基础上，应根据当地情况采用合理的节能技术。而节能过程是一个多因素的综合过程，不仅要满足过程和生产要求，还需要综合考虑各方面因素。当然，必须选择相对先进和成熟的技术。例如，为了在炉体的绝热中获得最佳的经济利益，不仅需要考虑绝热和节能效果，而且还必须考虑材料成本。
        结束语
        从燃烧和传热的角度出发，本文基于工业炉窑的基本原理，分析了工业窑炉的燃烧过程和措施，并介绍了工业窑炉的节能改造方法。同时在实际应用中，需要根据各种炉型的特点和详细的工艺标准，采用科学的节能技术方案，达到更好的节能效果。
        参考文献
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        [4]王章宝.改变能源结构并减少环境污染[J].工业炉，1998（3）.