工業爐節能措施

孫 濤 張 金田 冰

（1.丹東東測控技術股份有限公司，遼寧 丹東 118000；2.亞泰集團 丹東交通水泥有限公司，遼寧 丹東 118000）

0 引言

工業爐是各機械行業的重要耗能設備，據1984年的調查數字，僅機械工業系統縣以上企業的工業爐總臺數達45933臺，年總能耗量達504萬噸標準煤。能耗構成是：焦炭年耗84.8萬噸標煤，占總能耗19.8%；煤年耗92.9萬噸標煤，占21.7%；燃料油年耗44.4萬噸標煤，占10.3%；煤氣年耗84.62萬噸標煤，占19.76%；電年耗117.5萬噸標煤，占27.4%。由上述數字可知，機械工業的主要耗能設備是火焰爐，又據統計：機械工業工業爐能耗占企業總能耗的比例很大，重型礦山行業為50-70%；工程機械為20-40%；汽車拖拉機為20-45%；機床砂輪為20-50%；內燃機為30-60%。

目前機械工業火焰爐的產品燃料單耗相當高，比世界發達國家高一倍或數倍。各行業工業爐產品單耗及運行熱效率的最高與最低單耗差距很大，這說明我國工業爐在操作管理和裝備水平等方面都有待改進和提高。

1 節能措施

1.1 加強管理

在現有工業爐裝備水平下，加強管理是實現節能的首要任務，重點應進行下屬各項工作：

完善能源的計量裝置，制訂主要產品各加熱工序的能耗定額，加強生產記錄工作，進行產品能耗考核。

進行工業爐熱平衡測試，根據測定結果摸清爐子熱工狀況，制定改進措施。

加強對爐子的維修工作，使爐子經常處于完好和密封狀態，加強對能源管理人員及操作人員的技術培訓工作。

1.2 加強計劃調度

實行專業化協作，提高生產規模，把同行業的鑄、鍛、熱產品實行廠際間協作可以大批量生產，有利于提高爐子裝載率，能大幅度降低能耗。從對幾個熱處理專業廠的調查情況來看，專業廠比全能唱節能達30%左右，產品成本比全能廠低40-50%，設備利用率為全能廠的2倍以上。此外，建立專業廠有利于開展科研工作，有利于采用新技術、新設備、新工藝以提高產品質量。專業化生產在工業發達國家十分普遍，是很值得我國借鑒的。

1.3 改革燃料結構

我國燃料以煤為主，約占燃料總構成的70%，但不意味著工業爐要以直接燒煤的燃燒方式為主。直接燒煤不僅燃燒效率低，而且易于冒煙噴火，嚴重污染環境，更主要的是燃燒過程不穩定，爐溫不均勻，爐氣氛不能控制，無法完成某些加熱工藝要求，也不利于節能。從節能觀點出發，在征程生產、正常操作和充分預熱空氣和煤氣的情況下，爐子燒油節能最多，燒發生爐煤氣其次。經計算，三種燃料大致的耗能比例是：煤爐：煤氣爐：油爐=1∶0.96∶0.61

由上知，將煤轉化為煤氣作為工業爐燃料約可節能5%，以油為燃料比直接燒煤約節能39%。目前機械工業直接燒煤的工業爐其耗能量占總能耗21.7%，燒發生爐煤氣的爐子耗能量只占12.46%，因此應逐漸減少前者，增大后者。

1.4 控制爐內壓強

當爐內壓強為負值時，例如爐內壓強為-10Pa，即可產生2.9m/s的吸入風速，此時將由爐口及其它不嚴密處吸入大量冷空氣，導致高爐煙氣熱損失增加；當爐內壓強為正值時，高溫煙氣將逸出爐外，同樣也導致逸出煙氣造成的熱損失。

為了減少上述熱損失，在操作上要隨時注意調整煙道閘門以保持正常爐內壓強。正常爐內壓強值為：對于加熱爐和熱處理爐，其爐底處一般控制為零壓值；對于干燥爐，其零壓值則控制在爐膛高度的中心處。在爐體結構及排煙系統中應保證煙囪有足夠的抽力，煙道閘門調節要靈便并盡量減少爐體上的各種開口，控制爐內壓強不僅與節約燃料有關，而且能通過控制爐內壓強分布，達到強化爐氣循環和均勻爐溫的作用。

2 結語

造成工業爐熱工性能不好、產品燃料單耗高的主要原因有以下幾方面：

2.1 操作管理方面

燃料消耗多無定額、計量設施不完善,絕大多數工廠未制定燃料消耗定額，因而很難實行節能獎懲制度。多數工廠對能源只有一級（廠級）或二級（車間級）計量，如：使用發生爐煤氣的工廠只有近車間的煤氣流量表；使用油、天然氣、城市煤氣的工廠只有廠級總流量表，因而不能考核單臺爐子的能耗招標。

2.2 無嚴格的維修和操作制度

運行過程中對爐子維護不好，損壞后不及時修理，操作工人多未經技術培訓或不按操作規程操作，結果造成爐口、爐門、臺車邊框及各種密封設施很快燒壞。加以煙道失修，排煙系統運行不正常，致使爐子到處噴火。上述現象低增大了能耗，又惡化了環境。

2.3 生產調度不合理

由于調度失當，鑄鋼車間輸出的熱鋼錠不能及時運入水壓機車間裝爐加熱，使鍛件二次或三次回爐加熱；經常空爐保溫待料或熱爐熱料待鍛，這些現象均造成燃料的大量浪費。

2.4 爐子裝備方面

各行業的工業爐基本上處于世界20世紀50年代的水平，只有少數爐子達到了世界70年代或80年代初的水平。爐子裝備落后主要表現在：

2.4.1 燃燒裝置落后

以煤氣為燃料的爐子還在廣泛使用高壓噴射式、低壓渦流式和套管式燒嘴，這些燒嘴在燃燒效能上或者存在助燃空氣量不足，或者混合條件不完善，都造成燃料的一定浪費。還由于大部分燃燒裝置不能調節火焰形狀、長度和溫度，因而不能滿足先進的加熱工藝要求。70年代以來，我國雖然研制了一批新型燒嘴，如平焰燒嘴、高速燒嘴、比例調節油嘴等，但其綜合性能仍落后于世界80年代水平，特別是由于控制水平低、使用壽命短、價格高等缺點，在應用上受到一定限制。

2.4.2 火焰爐未普遍安裝余熱回收裝置

據調查，各種加熱爐和熱處理爐余熱回收裝置的安裝率只達5%左右。由于不設置余熱回收裝置，大量煙氣余熱得不到回收，不僅造成燃料浪費，且影響到爐子熱工性能的提高。我國普遍采用冷風沖天爐，鐵液溫度只1380-1430℃，難以熔煉高牌號鑄鐵和合金鑄鐵，且合金元素燒提高達20-40%，鐵液氧化也很嚴重。當對爐氣化學熱進行回收并且空氣預熱到500℃時，能穩定獲得1500℃的高溫優質鐵液，合金元素燒損并能降低到15%以下。

2.4.3 輕質耐火材料的應用范圍有待擴大

耐火纖維制品質輕、比熱容小、熱導率低，在同樣爐溫條件下能使爐襯變薄、減少蓄散熱損失，并能加快爐子升溫速度和提高爐溫均勻度。目前耐火纖維制品的應用范圍已有較大發展，但應用面尚不夠普遍，特別是使用溫度≥1250℃的高溫型耐火纖維制品目前有的在試制試用，有的尚無產品，因此大量高溫加熱爐目前還不能采用耐火纖維爐襯，這方面工作有待進一步研制。

2.4.4 熱工控制水平低

除電爐外，大量火焰爐基本上沒有采用熱工自控系統，主要原因一是，發生爐煤氣和燃料油的含塵物多，因堵塞和腐蝕作用使控制元件失靈；二是，儀器儀表質量不過關，易損、精度低；三是，控制系統價格貴，一臺中型加熱爐需投資10萬元左右。對爐溫、爐壓、空燃比進行自動控制后，一般可節約燃料15%左右，而最主要的方面是提高了產品的加熱質量。

［1］魏軍，編.有色金屬擠壓車間機械設備[M].冶金工業出版社，1988,8.

［2］王秉銓，編.工業爐選用圖冊[M].機械工業出版社，1990,11.