探討燃燒效率在熱工實踐中的運用

張永

摘要:燃燒效率是考察燃料燃燒充分程度的重要指標(biāo),燃燒效率主要取決于燃燒裝置和燃料自身的特性,與環(huán)境等因素有關(guān)。本文對燃燒的原理和我國工業(yè)爐耗能高的現(xiàn)狀進(jìn)行剖析,進(jìn)而探討降低能耗,提高燃燒效率的解決辦法。

關(guān)鍵詞:燃燒效率工業(yè)爐燃燒裝置

中圖分類號:TK11 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)04(c)-0115-01

燃燒效率,也稱為燃燼率、燃凈率。燃燒效率是傳統(tǒng)教科書上的用法,現(xiàn)更多采用“燃燼率”的提法,緣于這種表述更加直觀、全面地表達(dá)了燃燒物通過特定的燃燒裝置的燃燒成為灰燼的比例。隨著燃燒科學(xué)的應(yīng)用越來越廣,燃燒效率的高低也開始越來越受到重視,如何提高燃燒效率成為了工業(yè)生產(chǎn)等項目中的重要課題。

1現(xiàn)階段我國工業(yè)爐能消耗過高的問題分析

經(jīng)過我國工業(yè)技術(shù)人員的不懈努力,對陳舊落后的原始工業(yè)爐窯不斷改造,已經(jīng)完成了30%。甚至有些工業(yè)產(chǎn)品單耗降到了30%以內(nèi),但是,從工業(yè)爐窯的整體系統(tǒng)來看,能源的利用率還是很低。發(fā)達(dá)國家的熱利用率是我國相關(guān)工業(yè)的幾倍。這樣,不僅對大氣造成嚴(yán)重的污染,成本支出也是相當(dāng)可觀。通過對比分析發(fā)現(xiàn),能耗高的主要原因如下。

1.1 企業(yè)規(guī)模較小,資源無法高效利用

目前,我國的相關(guān)企業(yè)規(guī)模沒有形成大規(guī)模集團(tuán)化作業(yè),很多都是由原本“小作坊”發(fā)展起來的,并且數(shù)量眾多,分布分散,規(guī)模較小。很多先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和儀器設(shè)備都無法在這樣的企業(yè)中使用,進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下,成本費用過高。例如,我國船舶總公司總共分管89個直屬企業(yè),這些企業(yè)分散在全國各地,生產(chǎn)方面基本上屬于自行管理,總共擁有包括鍛造、熱處理等工業(yè)爐窯2265臺,每年耗費標(biāo)準(zhǔn)煤96245t,單此一項就占企業(yè)總體能耗的19%,但是,其工業(yè)產(chǎn)出卻少得可憐。

1.2 爐型和燃燒技術(shù)發(fā)展滯后,造成環(huán)境污染嚴(yán)重

我國現(xiàn)有企業(yè)中的爐型結(jié)構(gòu)并不合理,主要表現(xiàn)在使用過程中,燃燒的不夠充分,爐體的溫度不高,這些就無法滿足工藝要求,導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低。全國有上萬臺鍛造加熱爐,但是,其平均的熱效率僅在3%～5%之間。不僅如此,由于爐溫偏低,爐體的氧化程度增大,有些企業(yè)為了解決這一問題,將燃料改為燃油或者煤氣,但是,爐室內(nèi)空間較小,燃燒設(shè)備亦不合理,也會造成燃燒不完全的現(xiàn)象發(fā)生。這些為燃燒完全的氣體直接被排放到大氣之后,會對空氣質(zhì)量造成嚴(yán)重影響,環(huán)境污染嚴(yán)重。

1.3 保溫差、熱散損失大

我國工業(yè)使用的爐窯中,除了電爐和沖天爐之外,均屬于非標(biāo)產(chǎn)品,采用重型磚墻,就地筑造,由于施工人員的技術(shù)差異,造成質(zhì)量無法保證,并且其保溫效果并不令人滿意。磚縫過多,當(dāng)爐內(nèi)溫度上升時,外部受其影響,也會出現(xiàn)高溫現(xiàn)象。這就會為生產(chǎn)人員帶來麻煩,影響正常工作。并具有一定的危險性。

1.4 檢測、計量和控制儀表等設(shè)備配置不足

目前,我國針對一般的工業(yè)爐窯沒有專門的檢測、計量以及控制儀表,只是當(dāng)生產(chǎn)工業(yè)要求控制相關(guān)參數(shù)時,才設(shè)有部分的檢測、分析儀表等。較好的工業(yè)爐窯也只是設(shè)有溫度檢測和自記儀表,而對燃料消耗程度、風(fēng)量以及煙氣成分的檢測以及控制均為相對應(yīng)的檢測儀器。例如,在機(jī)械行業(yè)中使用的鑄型干燥爐,到目前為止,都沒有配置用于檢測鑄型烘干程度的相關(guān)儀器,多少工作人員都是憑著經(jīng)驗設(shè)定烘爐的時間,這樣不僅會對產(chǎn)品質(zhì)量造成影響,更會增大生產(chǎn)成本。

2降低能耗、提高燃燒效率的路徑探討

隨著節(jié)能環(huán)保的意識越來越被人們所重視,保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源已成為企業(yè)義不容辭的社會責(zé)任。筆者將從以下三方面來分析探討如何在熱工實踐中提高燃燒效果的方法。

2.1 煙氣測量和燃燒效率

燃燒裝置(無論電廠鍋爐、工業(yè)爐、各種燃燒器還是加熱裝置)其目的都是把一種燃料轉(zhuǎn)化成熱能或電能應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域。尤其在大力提倡節(jié)能減排、高效環(huán)保的當(dāng)下,更加需要提高燃燒效率運行,減少污染源的排放即減少NOX、SO2、HC(未完全燃燒的燃料),以利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)。提高燃燒效率的方法可以使用便 攜式煙道分析儀,定期進(jìn)行測量和有條件采用連續(xù)在線式煙道氣體分析系統(tǒng)測量煙道中的氧氣含量和燃料的含量或一氧化碳的含量,計算出過剩空氣系數(shù)、燃燒效率值、熱損失值等參數(shù)。

所謂的提高燃燒效率,就是要用科學(xué)的方法,對燃料和空氣的比例進(jìn)行控制,確保其按照最佳比例進(jìn)行燃燒,空氣中含有79%的氮氣,氮氣并不能進(jìn)行燃燒,并且還會對燃燒產(chǎn)生一定的阻礙作用,在燃燒過程中一樣被加熱,吸取了能量從煙道中被排到大氣中。為了使空氣中接近21%的氧氣參與燃燒,就必須將其中的氮氣同時加熱,并且任其帶著熱量流失掉。我們無法避免這樣的能量損耗,但是,卻可以將損失降到最低。如果能夠保證在燃料得到充分燃燒的前提下,將空氣的輸入量降到最低,就會將燃燒過程中的損耗降到最低。但是空氣的減少必須在保證燃料充分燃燒的前提下進(jìn)行,否則由于燃料燃燒的未充分燃燒的能量損失也是非常可觀的,同時也會對大氣造成污染。

2.2 尋找最佳燃燒點

如何找到最佳燃燒點是節(jié)省能耗的關(guān)鍵,用氧含量來分析從理論上看:過剩空氣越多,能耗的損失就越大;如果隨著氧氣含量升高,隨氮氣要帶走的能量就越多。要減少能耗,必須降低煙道中的氧含量;然而如果氧含量降的太多,燃料因氧量不足造成不完全燃燒,由此造成又引起損失。

2.3 正確選用煙道氣體分析儀

由于燃燒是一個動態(tài)的過程,不可能是燃料過程長時間停留在最佳點上,它必定會沿著所測的曲線變化,因此實際的燃燒點不應(yīng)是最佳點,因為最佳點距左面的有未完全燃燒而引起的能量損失的大斜率直線太近,因而在實際工作點應(yīng)向左略偏一些,一般以增加0.25%O2為佳。

參考文獻(xiàn)

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