談工業爐窯的熱過程及節能措施

李軍

摘 要：工業生產過程中，完成對燃料進行充分燃燒并為生產過程提供熱量的主要設備就是工業爐窯。工業爐窯在使用時對能源的消耗量極大，傳統的熱源生產過程并不能實現燃料的充分燃燒，造成了能源的浪費，同時，生產中所排放的燃燒氣體濃度高且數量多，帶來了嚴重的環境污染問題。文章將對于燃料燃燒過程進行逐一解析，并總結出了爐窯生產中的節能減排措施，旨在有效解決爐窯生產所引發的環境問題。

關鍵詞：燃燒技術；節能減排；燃燒過程

目前在爐窯加熱過程中，主要使用煤炭，石油和燃氣作為熱量供給能源。其中煤炭能源使用較為安全，但是其能源消耗量較大且浪費嚴重，在燃燒后對空氣的污染最為嚴重；油燃料和氣體燃料較煤燃料而言，使用效能更高，產生的污染也相對較少，但在使用過程中存在潛在的安全隱患，并且開發和使用成本較高。為了提高傳統燃料的燃燒效能，就要從其燃燒過程入手，找出各自的優缺點并加以系統分析，實現對爐窯燃燒過程的節能改造。

1 燃料的燃燒過程

1.1 煤的燃燒過程

在工業爐窯中，煤是作為主要的燃料。當燃料進入爐內后會受到爐內的高溫煙氣、爐墻、燃料層的輻射與對流換熱而被加熱升溫，水分逐漸逸出直至完全烘干。需要在這一個階段對氧氣沒有的需求卻需要提供充足的熱量。

燃料隨著溫度的升高而開始熱分解析出揮發分。不同的燃料溫度的析出揮發分也是不同的，褐煤到無煙煤，溫度約為130～400℃。另外，加熱速度還和揮發分的析出量是有關系的，當加熱速度變慢的時候揮發分的生產量也就少，當達到一定的溫度和濃度的時候，揮發分就會著火并進行燃燒，同時會釋放出大量的熱，并使焦炭也進行燃燒，揮發分的燃燒速度和與空氣有關是擴散燃燒。

隨著揮發分的進一步燃燒使得溫度進一步的升高，慢慢的將會進入到焦炭的表面燃燒，焦炭的表面燃燒速度和燃料當中的可燃碳和氧氣有關。當溫度低于900～1000℃時，氧氣的供給就會很充足，化學反應速率小于氧氣向反應表面的擴散速率。若是溫度高于900～1000℃時，化學反應速率將會隨著溫度的升高從而轉變呈指數增加。最后當到達一定的溫度后，就會超過氧氣向表面的擴散速率，在這個時候，氧氣的輸送速率就代表著總的燃燒速率。

1.2 油的燃燒過程

油是液體燃料，與煤相比，油更易于著火和燃燒，油的沸點低于其著火溫度，因此，燃燒在氣態下進行。油受熱后首先汽化成油蒸氣，油蒸氣與空氣混合達到一定的溫度時開始著火、燃燒。要強化油的燃燒，就要保證有良好的霧化和混合。當霧化不良時，油滴過大，燃燒時油滴破裂會產生大量的焦塊。當混合不良，空氣不足時，即使霧化效果好，也會發生熱分解，產生炭黑。這些焦塊和炭黑很難燃盡，造成機械不完全燃燒熱損失。

1.3 氣體燃料的燃燒過程

工業爐窯中使用的氣體燃料主要是煤氣、天然氣和石油液化氣。氣體燃料含灰分極少，不存在燃盡問題，所以燃燒和著火是燃燒的過程，將燃氣和空氣是否進行預混合，當進入燃燒室的時候，分為三種燃燒的燃氣，有擴散、無焰和大氣燃燒這三類。擴散燃燒是將燃氣和空氣的擴散和混合程度決定的并不參與預混。與之相反的是無焰燃燒，無焰燃燒的速度快強度大并且能夠在燃燒之前可以完全的混合。而大氣燃燒正好處于兩者的中間位置，既沒有無焰的燃燒速度快和強度大的特點，也沒有擴散燃燒的不混合。

2 如何有效提升爐窯燃燒效果，實現節能減排的目標

對于傳統爐窯燃燒方法的節能改進機制主要是在保證爐窯供熱穩定性和效能性的基礎上，對燃燒的技術采取合理的方法進行改造，同時對爐窯設備本身進行節能化改造，以達到提高燃燒效率，節能減排的效果。

2.1 加工工藝的改進

對于不同的爐窯加工行業，采用的加工溫度條件也是不盡相同。爐窯加熱中將燃燒工藝的水準控制在一定范圍內是保證加工質量的內在需要。首先，燃燒環節中要保持溫度的可持續性，在操作過程中盡量避免能源供應的中斷使燃燒環境出現較大的變化；其次，在爐窯的選用方面要注重于企業生產要求的結合，選用符合生產標注的爐窯設備。

2.2 開發新型燃燒技術

傳統燃燒技術之所以能源消耗量大，燃燒效能低主要是由于爐窯內燃料燃燒不充分造成的，因此，在爐窯燃燒時，要根據不同燃燒需要和環境條件將燃燒溫度控制在合理范圍之內，還可以通過采用加大供氧量，提高氧氣的純度來創造穩定高溫的燃燒環境。目前在爐窯燃燒中所使用的新型技術主要有富氧燃燒和新型燃燒控制技術。富氧燃燒技術的工作原理主要是通過增加爐窯內氧氣的含量，提升燃燒的溫度，從而將窯內溫度保持在穩定狀態，使持續并符合燃燒要求。新型燃燒控制技術主要是通過調整進料口和散熱口的結構，使得爐窯內溫度分布更加均勻，并能夠對溫度做出及時調整，加強熱氣氣流的轉換和流通，提高燃燒效率。另外，還可以通過更換爐窯制作材料，控制外界爐溫，或者對燃料實行干燥作業等技術措施來盡可能使燃料的利用率有所提升，實現燃料的充分燃燒。

2.3 爐窯設備結構優化

2.3.1 定期進行熱量標準檢測，優化設備結構

爐窯設備的優化改造要以對其燃燒溫度的檢測作為標準，對于不符合節能標準的老舊設備要及時予以更換或淘汰，對于有改造價值的爐窯設備在通過定量分析后制定合理的結構改造計劃，重點改進不符合節能環保標準的部分。

2.3.2 有針對性的進行設備改造

首先要注重爐窯保溫效果的測定，力求保證爐窯燃燒設備內部溫度的穩定性，同時要在爐窯改造中多使用新型改造工藝和技術，在節省生產成本的前提下最大程度地實現燃燒效能，使爐窯工業生產兼具經濟型和環保性，實現工業生產和環境之間的協調發展。

參考文獻

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