減少工業爐爐壁熱污染問題的措施探討

張莉洛伊熱工工程（天津）有限公司

減少工業爐爐壁熱污染問題的措施探討

張莉
洛伊熱工工程（天津）有限公司

隨著社會的發展，各種工業被建立起來，工業爐的使用也隨之增多，極大的促進了國家經濟增長，但由此也產生了一系列問題，如爐壁熱污染嚴重影響到大氣質量，很多城市都出現了熱島效應,致使城市日均溫差較大,因此,怎樣減少工業爐爐壁熱污染成為重點研究問題。為此，本文主要從工業爐爐壁的散熱特點入手，分析了工業爐爐壁的熱量回收技術，并提出建設爐壁熱污染的有效措施。

工業爐；爐壁；熱污染

前言工業爐爐壁所散發的熱量占據爐窯總受損熱量的一半左右，是造成爐窯熱損失諸多項目的一種，并占據第二地位，可見，其熱損失的嚴重。這些被浪費的熱量，基本都內排放到了大氣中，因其數量巨大，也成為了加快城市熱島效應的主要元兇。

一、工業爐爐壁的散熱方式與特點

工業爐正常工作中，燃料燃燒會產生熱量，這些熱量中的一部分能夠為物件加熱，對于這部分熱量通常稱為有效熱，而其余熱量因其并未作用于物件加熱，所以被成為無效熱，又稱廢熱，這部分熱量會以不同形態或方式分散到大氣中。由于運行時的爐壁會不斷向外擴散熱量，因此也使爐體周邊的冷空氣也逐漸成為了熱空氣，然后以煙囪形式排向大氣。經過研究發現，爐壁溫度越高向大氣散布的熱量就越多，這樣就嚴重降低了工業爐的熱利用率，還使大氣熱污染更加嚴重。

對于工業爐爐壁面的散熱特點主要有外表散熱面積大、熱量分布較為分散、所散發的熱量品位較低，一旦受到外界干擾，就會使流場受到很大影響[1]。爐壁散熱與傳播過程通常是在爐壁被加熱以后，爐壁散熱會將周邊的冷空氣與粉塵一同吸收進來，提升爐體周邊溫度，同時，爐內熱氣體上升，并通過氣窗排出爐體，進入大氣，從而出現大氣熱污染（如下圖）。

圖1 工業爐爐壁的出現熱污染流程圖

二、解析工業爐爐壁的熱量回收技術與應用

（一）現階段工業爐散熱損失情況

所謂的工業爐散熱損失主要表現在爐壁溫度升高以后，散失在空氣中的熱量越多，這些熱污染對大氣環境的影響就越多，這樣不斷損失的熱量也嚴重影響了工業爐對熱量的利用。現階段很多工業爐都存在表面溫度異常高的情況，溫度都在120到200攝氏度之間，以致出現很多不必要的能源浪費[2]。

（二）熱泵技術的回收爐體散熱

熱泵是一種機械設備，它通常以機械能與電能為主的高智能或高溫位作為主要消耗品，在熱力循環的作用下將熱能從低溫物體轉換到高溫物體中。高溫物體在熱泵的作用下，通過利用各種工業和生活中所產生的廢熱來制成70到90攝氏度的熱水，這種熱水能夠直接供暖或完成普通工業的加熱。

為實現能夠將爐壁所散發的熱量回收和再次利用，可以在爐壁的外側掛上保溫擋板，在其上方使用導流板實現導入，同時使用平板式表面換熱器完成熱量回收工作，對于爐側與保溫擋板之間的距離應根據實際情況計算載確定。爐所散發的熱量通常是在間隔通道中加熱空氣，流經導流板以后就會聚集在爐頂的平板式表面換熱器中，最后利用熱泵技術完成熱量回收工作。如果在實際使用中發現平板式表面換熱器所受阻力較大，可以應用低速風機加大抽力，以使間隔通道中的氣流通暢，不受阻礙。

（三）使用爐壁散熱回收技術

現階段，通常將熱軋加熱爐設備系統的助燃風收集口安裝在室外，這樣就會使進入到換熱器空氣的溫度與外界環境溫度相同。該技術的工作流程時，爐體周邊空氣受到引風機抽力影響進入導流罩中，這時，爐壁也會向外散發熱量，使得進入到導流罩中的空氣溫度不斷上升，這些空氣也會隨之向上流動，一直到達爐頂中部，然后進入到引風管道中，在引風機的作用下將其送到換熱器中，爐尾煙氣也會對其進行再次加熱，最后在兩側熱風管道的影響下，將其分送到各燃燒器中實現助燃。使用爐壁散熱回收技術以后，能夠有效提升空氣進入換熱器以前的溫度，也使換熱器中的空氣溫度不斷提升，這樣就可以起到節能加熱爐的作用，在降低爐體周邊溫度的同時，有效減少了大氣的熱污染，更改善了工人的工作環境。

使用爐壁散熱回收技術減少爐壁熱污染問題，是現階段最有效辦法之一，但在設計導流罩的流道寬度和時應注意以下幾方面：首先，對于爐壁外圍的附近安裝情況，如果附件是緊貼爐壁，在確保預熱空氣流量得到滿足以后，可以將流道寬度適當縮減，以此來保證預熱空氣的溫度達到更高；其次，在設計中應注意預熱空氣量的多少，對空氣量的控制也可以保證導流罩流道中的空氣流動速度，因此，在設計時應根據加熱爐的實際情況，確定流道寬度；最后，為保證預熱空氣溫度，需要在確保爐壁表面散熱溫度不變時，縮短流道寬度并將其深入插深，這樣就能使預熱空氣溫度提升，如果流道過寬，插入較淺，就會降低預熱溫度[3]。

結論

通過以上研究得知，爐壁熱污染已經嚴重影響到大氣環境質量，因此，需要根據爐壁的散熱方式與特點采取合理的解決措施，本文在結合爐壁散熱方式與特點基礎上，提出利用熱泵技術和爐壁散熱回收技術減少工業爐的熱量排放，并對爐壁散熱回收技術中導流罩設計要點進行了研究，因其處于整個技術的初始階段，對預熱空氣溫度有著重要影響，需要注意事項也很多，所以，著重強調了其流道寬度設計，希望本文所提出的措施能為相關人士帶來啟發。

[1]錢惠國.工業爐窯壁面散熱及熱污染控制的研究[D].東華大學,2010.

[2]錢惠國,沈恒根,顧平道.工業爐窯壁面散熱回收技術應用研究[J].環境科學與技術,2010,S2:343-345+494.

[3]黃祖榕.加熱爐爐壁熱損失嚴重的原因分析及對策[J].化工管理,2015,17:22+35.