蓄熱式加熱爐燃燒技術(shù)

蓄 熱 式 加 熱 爐 燃 燒 技 術(shù) 目 錄 1.國 內(nèi) 外 現(xiàn) 狀 2.前 言 3.蓄 熱 式 燃 燒 (RCB系 統(tǒng) ) 工 作 原 理 及 系 統(tǒng) 組 成 3.1蓄 熱 燒 嘴 ( RCB 燒 嘴 ) 3.2蓄 熱 室 3.3換 向 裝 置 (換 向 閥 ) 3.4控 制 系 統(tǒng) 4.蓄 熱 式 加 熱 爐 的 優(yōu) 點(diǎn) 5.蓄 熱 式 加 熱 爐 的 前 景 與 開 發(fā) 應(yīng) 用 6.結(jié) 語 1.國 內(nèi) 外 現(xiàn) 狀 隨 著 工 業(yè) 爐 窯 技 術(shù) 的 發(fā) 展 和 新 型 爐 用 材料 的 不 斷 問 世 ， 工 業(yè) 爐 加 熱 技 術(shù) 在 近 年 來 得到 飛 速 的 發(fā) 展 其 中 尤 為 突 出 的 就 是 蓄 熱 式 加熱 爐 燃 燒 技 術(shù) ， 備 受 國 內(nèi) 外 工 業(yè) 爐 界 的 關(guān) 注 。以 日 本 為 例 ， 這 一 新 技 術(shù) 的 開 發(fā) 和 推 廣 由 日本 政 府 同 產(chǎn) 省 主 持 ， 由 日 本 工 業(yè) 爐 株 式 會 社提 供 技 術(shù) 和 裝 置 ， 并 在 1998年 由 日 本 鋼 管 福善 制 鐵 所 發(fā) 表 了 該 廠 230t/h熱 軋 步 進(jìn) 式 板 坯加 熱 爐 使 用 蓄 熱 式 加 熱 技 術(shù) 的 節(jié) 能 降 污 效 果 ，1999年 3月 日 本 鋼 管 和 日 本 工 業(yè) 爐 株 式 會 社 因環(huán) 境 調(diào) 和 型 蓄 熱 式 燒 嘴 加 熱 系 統(tǒng) 的 開 發(fā) 和 應(yīng)用 獲 得 最 高 科 技 獎(jiǎng) 大 河 內(nèi) 獎(jiǎng) 。 隨 著 我 國 國 民 經(jīng) 濟(jì) 的 飛 速 發(fā) 展 ，我 國 各 行 業(yè) 工 業(yè) 爐 窯 的 燃 料 消 耗 迅 速 增 加 ，絕 大 多 數(shù) 工 業(yè) 爐 窯 的 燃 料 消 耗 長 期 高 于 國際 先 進(jìn) 水 平 有 害 物 的 超 標(biāo) 排 放 相 當(dāng) 嚴(yán) 重 ，世 界 10個(gè) 環(huán) 境 污 染 最 嚴(yán) 重 的 城 市 ， 我 國 已占 了 7座 。 因 此 提 高 工 業(yè) 爐 窯 的 燃 料 利 用率 和 大 幅 度 降 低 氮 化 物 的 排 放 量 ， 已 成 為我 國 亟 待 解 決 的 問 題 。 目 前 由 于 能 源 和 環(huán) 境 問 題 日 益 突 出 ， 要求 各 軋 鋼 單 位 全 面 推 行 高 效 清 潔 生 產(chǎn) 技術(shù) ， 而 高 效 蓄 熱 技 術(shù) （ 簡 稱 HTAC式 ） 目前 世 界 上 先 進(jìn) 的 燃 燒 技 術(shù) ， 可 以 從 根 本上 提 高 企 業(yè) 能 源 及 用 率 ， 對 低 熱 值 煤 氣進(jìn) 行 合 理 利 用 ， 最 大 限 度 地 減 少 污 染 排放 ， 很 好 的 解 決 燃 油 爐 成 本 高 、 燃 煤 爐污 染 中 的 問 題 。 2.前 言 加 熱 爐 是 軋 鋼 生 產(chǎn) 能 源 消 耗 的 主 要 設(shè) 備 , 在 保 證 軋 鋼 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 的 同 時(shí) , 如 何 降 低 加 熱 爐的 燃 料 消 耗 和 減 少 環(huán) 境 污 染 , 是 鋼 鐵 企 業(yè) 研 究的 重 要 課 題 之 一 。 由 于 加 熱 爐 煙 氣 溫 度 高 達(dá) 600 900 ,帶走 的 熱 量 大 為 了 節(jié) 約 能 源 ,在 上 世 紀(jì) 的 70 80年 代 ,大 部 分 加 熱 爐 采 用 了 余 熱 回 收 裝 置 來 提高 爐 子 的 熱 效 率 。 余 熱 鍋 爐 雖 產(chǎn) 生 蒸 汽 供 生 產(chǎn)和 生 活 用 , 但 加 熱 爐 的 能 耗 并 沒 有 降 低 , 且 由于 鍋 爐 體 積 龐 大 ,檢 修 不 便 ,因 而 節(jié) 能 效 果 不 佳 。 90 年 代 初 期 , 很 多 廠 家 采 用 高 效 預(yù) 熱 裝 置 , 利 用 高 溫 煙 氣 預(yù) 熱 助 燃 空 氣 ,使 空 氣 預(yù) 熱 到350 450 ,但 通 過 空 氣 預(yù) 熱 器 后 的 煙 氣 仍 在450 500 ,將 這 部 分 熱 量 排 放 掉 也 是 一 種 浪費(fèi) 。 在 其 后 再 用 其 預(yù) 熱 煤 氣 , 將 煤 氣 預(yù) 熱 到150 250 ,就 能 進(jìn) 一 步 降 低 排 煙 溫 度 , 充 分利 用 煙 氣 余 熱 , 提 高 加 熱 爐 效 率 。 這 種 空 氣 煤氣 雙 預(yù) 熱 是 一 種 高 效 的 余 熱 回 收 方 式 。 對 于 燃油 加 熱 爐 來 說 , 空 氣 預(yù) 熱 到 一 定 溫 度 后 , 可 以在 預(yù) 熱 器 后 安 裝 余 熱 鍋 爐 或 過 熱 器 , 產(chǎn) 生 過 熱蒸 汽 或 熱 水 用 來 預(yù) 熱 液 體 燃 料 或 供 生 產(chǎn) 、 生 活用 汽 ,達(dá) 到 降 低 排 煙 溫 度 ,提 高 加 熱 效 率 的 目 的 。 這 種 預(yù) 熱 裝 置 有 管 式 預(yù) 熱 器 、 針 狀 和片 狀 預(yù) 熱 器 、 輻 射 預(yù) 熱 器 。 采 用 預(yù) 熱 器后 ,爐 子 熱 效 率 大 大 提 高 了 。 加 熱 爐 煙 氣余 熱 回 收 , 雖 然 取 得 了 很 大 的 進(jìn) 展 , 但也 存 在 一 些 問 題 , 如 空 氣 、 煤 氣 預(yù) 熱 器普 遍 沒 有 清 灰 裝 置 , 特 別 是 燒 重 油 的 加熱 爐 用 的 預(yù) 熱 器 , 長 期 運(yùn) 行 在 高 溫 煙 道中 ,煙 塵 較 大 , 如 不 經(jīng) 常 清 理 , 會 影 響 預(yù)熱 器 的 效 果 ,達(dá) 不 到 預(yù) 期 的 目 的 。 為 了 解 決 這 些 問 題 ,充 分 利 用 加 熱 爐 煙 氣 的 余 熱 , 進(jìn)一 步 提 高 加 熱 爐 的 熱 效 率 ,大 連 北 島 能 源 技 術(shù) 發(fā) 展 有 限公 司 研 制 出 了 高 效 蓄 熱 式 余 熱 回 收 系 統(tǒng) ,并 在 加 熱 爐 上應(yīng) 用 ,效 果 很 好 。 如 韶 鋼 1997年 7月 投 產(chǎn) 的 蓄 熱 式 加 熱 爐 ,爐 內(nèi) 空 氣 煤 氣 可 預(yù) 熱 到 1100 ,排 放 廢 氣 溫 度 僅 130 ,這 種 爐 子 為 全 封 閉 的 ,熱 效 率 高 ,也 不 需 要 回 收 熱 能 撫 順特 鋼 公 司 500分 廠 2# 爐 于 1993年 8月 結(jié) 合 大 修 ,進(jìn) 行 改 造后 ,單 耗 由 1879 m3/t 減 少 至 285197m3/t,熱 效 率 由3185% 增 至 31149%,平 均 溫 度 由 58 減 少 到 9 ,節(jié) 能 率為 85172%,裝 爐 量 增 加 一 倍 , 生 產(chǎn) 率 提 高 30%。 包 頭 鋼 鐵公 司 初 軋 廠 新 建 2 座 RCB 式 長 坑 均 熱 爐 ,使 用 高 焦 爐 混合 煤 氣 ,空 氣 和 煤 氣 均 預(yù) 熱 到 900 1100 ,排 煙 溫 度 低于 150 ,與 該 廠 原 有 長 坑 均 熱 爐 相 比 ,節(jié) 約 燃 料 41%,產(chǎn)量 提 高 了 13%,減 少 基 建 投 資 200萬 元 。 歐 美 一 些 工 業(yè) 發(fā) 達(dá) 國 家 已 建 成 了 近 500套 RCB系 統(tǒng) , 在 鋼 的 加 熱 、 退 火 及 鋼 帶 的熱 處 理 中 應(yīng) 用 。 日 本 從 1985年 左 右 開 始研 制 這 項(xiàng) 工 作 , 他 們 多 采 用 壓 力 損 失 少 、比 表 面 積 大 4 5倍 的 陶 瓷 蜂 窩 體 作 為 蓄熱 體 。 我 國 研 究 應(yīng) 用 起 步 較 晚 , 只 有 少數(shù) 幾 座 爐 子 采 用 , 效 果 都 很 好 。 因 此 , 研 究 應(yīng) 用 蓄 熱 式 加 熱 爐 是 節(jié) 能 降 耗 的 一項(xiàng) 重 要 工 作 。 3.蓄 熱 式 燃 燒 (RCB 系 統(tǒng) ) 工 作 原理 及 系 統(tǒng) 組 成 RCB系 統(tǒng) 由 兩 個(gè) 燒 嘴 、 兩 個(gè) 蓄 熱 室 、 一 套 換 向 裝 置 和相 配 套 的 控 制 系 統(tǒng) 組 成 (見 圖 1)。 模 式 A表 示 燒 嘴 A處 于燃 燒 狀 態(tài) ,燒 嘴 B處 于 排 煙 狀 態(tài) :燃 燒 所 需 空 氣 經(jīng) 過 換 向閥 ,再 通 過 蓄 熱 室 A,其 預(yù) 熱 后 在 燒 嘴 A中 與 燃 料 混 合 ,燃燒 生 成 的 火 焰 加 熱 物 料 ,高 溫 廢 氣 通 過 燒 嘴 B進(jìn) 入 蓄 熱室 B,將 其 中 的 蓄 熱 球 加 熱 ,再 經(jīng) 換 向 閥 后 排 往 大 氣 。 持續(xù) 一 定 時(shí) 間 后 (如 20s),控 制 系 統(tǒng) 發(fā) 出 換 向 指 令 ,操 作 進(jìn)入 模 式 B所 示 的 狀 態(tài) ,此 時(shí) 燒 嘴 B處 于 燃 料 狀 態(tài) ,燒 嘴 A處于 排 煙 狀 態(tài) :燃 燒 空 氣 進(jìn) 入 蓄 熱 室 B被 預(yù) 熱 ,在 燒 嘴 B中與 燃 料 混 合 ,廢 氣 經(jīng) 蓄 熱 室 A,將 其 中 蓄 熱 球 加 熱 后 排 往大 氣 。 持 續(xù) 與 模 式 A過 程 相 同 的 時(shí) 間 后 ,又 轉(zhuǎn) 換 到 模 式 A過 程 ,如 此 交 替 循 環(huán) 進(jìn) 行 。 圖 1 蓄 熱 式 燃 燒 技 術(shù) 工 作 原 理 3.1 蓄 熱 燒 嘴 ( RCB 燒 嘴 ) RCB 燒 嘴 是 成 對 安 裝 使 用 的 。 燒 嘴結(jié) 構(gòu) 簡 單 ,也 可 以 設(shè) 計(jì) 成 一 個(gè) 燃 燒 通 道 , 如 圖 2。 這 種 燒 嘴 煤 氣 由 燒 嘴 頭 供 入 ,進(jìn)空 氣 和 排 廢 氣 交 替 進(jìn) 行 。 由 于 燒 嘴 中 溫度 很 高 ,在 排 煙 狀 態(tài) 時(shí) 需 要 對 煤 氣 噴 管 進(jìn)行 冷 卻 ,可 在 煤 氣 入 口 處 安 裝 一 低 壓 空 氣入 口 。 在 實(shí) 際 使 用 時(shí) ,一 個(gè) 燒 嘴 配 備 一 個(gè)蓄 熱 室 ,或 者 多 個(gè) 燒 嘴 共 用 一 個(gè) 蓄 熱 室 。 圖 2 蓄 熱 燒 嘴 示 意 圖 3.2 蓄 熱 室蓄 熱 室 由 耐 火 材 料 砌 筑 ,內(nèi) 填 耐 火 填 料 (填 充 球 ),如 圖 3。 圖 3 蓄 熱 室 示 意 圖 蓄 熱 室 填 充 材 質(zhì) 要 求 耐 高 溫 , 且 密 度 高 、 導(dǎo) 熱系 數(shù) 高 和 比 熱 容 高 。 常 見 的 有 陶 瓷 、 高 純 氧 化 鋁 和耐 火 耐 蝕 鋼 。 采 用 填 充 球 作 為 蓄 熱 體 , 具 有 傳 熱 半徑 小 、 熱 阻 小 、 導(dǎo) 熱 性 好 , 以 及 流 動 性 能 良 好 和 可方 便 地 清 洗 、 更 換 和 重 復(fù) 使 用 等 優(yōu) 點(diǎn) 。 蓄 熱 室 的 幾何 特 性 對 熱 交 換 影 響 不 大 , 而 填 充 球 直 徑 與 它 在 蓄熱 室 中 堆 砌 高 度 是 兩 個(gè) 重 要 參 數(shù) 。 填 充 球 直 徑 越 小 , 蓄 熱 能 力 越 大 , 但 氣 體 通 過 的 阻 力 損 失 也 越 大 。 一般 來 說 , 填 充 球 直 徑 約 為 12 15 mm。 蓄 熱 室 可 容 易地 將 空 氣 預(yù) 熱 至 1 000 或 更 高 , 不 僅 節(jié) 約 燃 料 ,而且 提 高 燃 燒 溫 度 。 傳 統(tǒng) 的 蓄 熱 室 是 蓄 熱 磚 格 子 ,單 位換 熱 面 積 小 , 蓄 熱 室 體 積 龐 大 且 造 價(jià) 高 昂 。 在 近 10 多 年 中 , 蓄 熱 技 術(shù) 有 了 較 大 的 突 破 和發(fā) 展 ,把 蓄 熱 室 改 為 由 陶 瓷 小 球 或 碎 礫 填 充 的 散料 球 床 作 為 蓄 熱 體 。 蓄 熱 體 比 表 面 積 達(dá) 250m m 3,眾 多 的 小 球 將 氣 流 分 割 成 很 小 的 氣 流 通 道 , 形成 強(qiáng) 烈 的 紊 流 區(qū) , 有 效 地 沖 破 了 蓄 熱 體 表 面 的 附面 層 。 球 徑 小 , 傳 熱 半 徑 小 , 熱 阻 小 , 致 密 度 高 , 導(dǎo) 熱 性 好 。 實(shí) 驗(yàn) 表 明 :高 溫 煙 氣 經(jīng) 蓄 熱 體 后 , 在很 短 的 行 程 (500 600mm ) 內(nèi) 可 將 煙 氣 中 90% 的 熱 量 吸 收 , 能 將 近 似 于 爐 溫 的 煙 氣 降 至 150 以 下 排 出 。 蓄 熱 體 體 積 小 , 小 球 流 動 性 能 良 好 , 即 使 積 灰 后 阻 力 增 加 , 也 可 很 方 便 地 更 換 、 清 洗 , 并 可 重 復(fù) 使 用 。 蓄 熱 室 具 有 預(yù) 熱 溫 度 高 、 使 用 壽命 長 、 沒 有 漏 氣 問 題 和 價(jià) 格 便 宜 等 優(yōu) 點(diǎn) 。 3.3 換 向 裝 置 (換 向 閥 ) 換 向 裝 置 是 RCB 系 統(tǒng) 中 重 要 的 組 成 部分 ,其 工 作 可 靠 性 將 直 接 影 響 到 加 熱 爐 的工 作 性 能 。 換 向 裝 置 與 蓄 熱 室 、 加 熱 爐的 示 意 關(guān) 系 如 圖 4。 蓄 熱 式 加 熱 爐 常 見 的換 向 裝 置 有 四 種 , 其 工 作 原 理 如 圖 5。 圖 4 換 向 裝 置 與 蓄 熱 室 、 加 熱 爐 示 意 圖 圖 5 換 向 原 理 示 意 圖 圖 5 (a) 是 采 用 獨(dú) 立 的 快 速 截 斷 閥 進(jìn) 行 換 向 。 這 種方 法 安 全 可 靠 , 還 可 實(shí) 現(xiàn) 燒 嘴 自 由 組 合 配 對 ,缺 點(diǎn) 是閥 體 較 多 , 閥 位 控 制 回 路 復(fù) 雜 。 圖 5 (b) 采 用 四 通 切換 閥 (CEM ) , 圖 5 (c) 是 采 用 雙 位 五 通 閥 進(jìn) 行 換 向 。這 兩 種 方 式 閥 位 控 制 方 便 , 一 對 蓄 熱 室 只 需 安 裝 一 套換 向 閥 。 當(dāng) 爐 子 廢 氣 中 含 有 腐 蝕 性 污 染 物 時(shí) , 換 向 閥應(yīng) 采 用 鍍 鎳 或 不 銹 鋼 材 料 。 圖 5 (d) 是 利 用 氣 體 引 射原 理 進(jìn) 行 換 向 , 這 種 方 式 只 需 一 臺 鼓 風(fēng) 機(jī) , 適 合 鼓 風(fēng)量 小 、 氣 體 阻 力 損 失 小 的 場 合 使 用 。 換 向 機(jī) 構(gòu) 可 在2 3 s 內(nèi) 同 時(shí) 實(shí) 現(xiàn) 空 氣 、 煤 氣 和 煙 氣 換 向 動 作 。 由一 套 專 門 控 制 系 統(tǒng) 來 實(shí) 現(xiàn) , 它 具 有 定 溫 換 向 、 定 時(shí) 換向 、 超 溫 報(bào) 警 、 程 序 動 作 和 自 動 保 護(hù) 等 一 系 列 功 能 。由 于 廢 氣 進(jìn) 入 換 向 閥 時(shí) 溫 度 已 經(jīng) 很 低 (150 200 ) ,因 而 換 向 閥 無 須 采 用 貴 重 的 耐 熱 材 料 。 3.4 控 制 系 統(tǒng) RCB 系 統(tǒng) 的 控 制 包 括 爐 溫 控 制 和 換 向控 制 兩 部 分 。 換 向 控 制 獨(dú) 立 于 爐 子 其 他控 制 回 路 , 采 用 定 時(shí) (如 20 s) 和 定 溫(如 150 ) 雙 控 制 方 式 , 優(yōu) 先 采 用 定 溫控 制 邏 輯 。 為 保 證 安 全 運(yùn) 行 , 在 換 向 瞬間 關(guān) 閉 煤 氣 , 待 換 向 操 作 完 成 后 再 打 開煤 氣 , 避 免 煤 氣 與 煙 氣 中 殘 氧 相 遇 或 與助 燃 空 氣 “ 串 氣 ” 而 引 起 爆 炸 。 4.蓄 熱 式 加 熱 爐 的 優(yōu) 點(diǎn) 蓄 熱 式 加 熱 爐 是 一 種 高 效 、 節(jié) 能 、 低污 染 的 新 型 火 焰 爐 , 集 換 向 式 燃 燒 和 蓄熱 式 余 熱 回 收 及 電 子 自 控 系 統(tǒng) 為 一 體 , 結(jié) 構(gòu) 新 穎 、 技 術(shù) 指 標(biāo) 先 進(jìn) ,與 傳 統(tǒng) 的 采 用換 熱 器 預(yù) 熱 空 氣 的 燃 燒 技 術(shù) 相 比 ,具 有 下列 優(yōu) 點(diǎn) 。 1 煙 氣 余 熱 回 收 率 高 , 空 氣 預(yù) 熱 溫 度 高 , 節(jié) 能 量 大 由 于 蓄 熱 室 換 熱 量 大 , 換 向 時(shí) 間 很 短 , 使 得 空 氣 預(yù)熱 的 溫 度 效 率 可 達(dá) 85% 90% , 煙 氣 的 余 熱 回 收 率可 達(dá) 75% 以 上 , 燃 料 節(jié) 約 率 在 42% 65% 間 , 煙 氣排 放 溫 度 低 , 僅 150 200 。2 火 焰 溫 度 高 , 爐 內(nèi) 溫 度 分 布 均 勻 由 于 空 (煤 ) 氣 預(yù) 熱 溫 度 高 , 促 進(jìn) 了 燃 燒 過 程 中 碳?xì)?化 合 物 的 裂 解 , 增 加 了 火 焰 的 亮 度 和 剛 性 , 也 提高 了 燃 燒 溫 度 和 強(qiáng) 化 了 爐 內(nèi) 對 流 和 輻 射 傳 熱 。 因 為頻 繁 換 向 、 交 替 燃 燒 , 爐 內(nèi) 高 、 低 溫 區(qū) 交 替 出 現(xiàn) , 火 焰 長 度 方 向 上 溫 差 相 互 抵 消 , 這 使 得 爐 氣 的 溫 度分 布 均 勻 , 爐 內(nèi) 溫 差 小 于 5 , 從 而 提 高 了 加 熱 質(zhì)量 。 3 有 利 于 環(huán) 境 保 護(hù) 由 于 燃 料 消 耗 量 的 減 少 , 從 總 量 上 即 可 直 接 減 少 有害 物 (SO 2、 NO x ) 的 排 放 , 而 且 當(dāng) 采 取 一 定 的 措施 (如 二 次 燃 燒 、 爐 氣 再 循 環(huán) 等 ) , 亦 可 實(shí) 現(xiàn) 低 NO 2燃 燒 。 同 時(shí) , 因 無 高 溫 管 道 , 爐 體 輕 , 蓄 熱 損 失 小 , 現(xiàn) 場 環(huán) 境 亦 大 大 改 善 。4 便 于 燃 燒 控 制 因 爐 子 熱 效 率 是 蓄 熱 室 熱 效 率 的 函 數(shù) , 而 蓄 熱 室 的熱 效 率 隨 空 氣 消 耗 系 數(shù) 的 變 化 的 波 動 很 小 (據(jù) 報(bào) 道 , 空 氣 消 耗 系 數(shù) 每 增 加 10% 20% , 爐 子 熱 效 率 只 降低 015% 左 右 ) , 故 在 對 爐 內(nèi) 氣 氛 沒 有 特 殊 要 求 時(shí) , 該 種 加 熱 爐 的 爐 溫 控 制 較 為 簡 單 , 甚 至 只 通 過 調(diào) 節(jié)燃 料 供 應(yīng) 量 就 可 控 制 爐 溫 。 5 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 , 基 建 投 資 小 , 上 馬 快 由 于 填 充 球 具 有 很 大 的 比 表 面 積 ,傳 熱 系 數(shù) 高 , 所 以 蓄 熱 室 單 位 體 積 的 換 熱 量 很 大 ,故 以 較 小的 蓄 熱 室 便 可 回 收 足 夠 的 熱 量 。 RCB統(tǒng) 集 燃 燒熱 交 換 、 排 煙 功 能 于 一 體 ,避 免 了 地 下 煙 道 、換 向 器 和 熱 風(fēng) 管 道 以 及 昂 貴 的 煙 囪 ; 若 是 舊 爐改 造 ,其 工 程 量 也 不 大 ,基 建 投 資 小 ,上 馬 快 。工 程 造 價(jià) 較 低 ,投 資 回 收 期 不 超 過 一 年 。 5.蓄 熱 式 加 熱 爐 的 前 景 與 開 發(fā) 應(yīng) 用 以 長 鋼 連 軋 廠 為 例 ， 現(xiàn) 長 鋼 連 軋 廠 加 熱 爐122m2,燃 油 三 段 加 熱 爐 ， 小 時(shí) 產(chǎn) 量 為 6t/h,燃 料油 為 煤 焦 油 ， 噸 鋼 油 耗 為 45kg/t,焦 油 價(jià) 格 為1350元 /t,年 需 焦 油 費(fèi) 用 1822萬 元 。 如 果 改 為純 燃 高 爐 煤 氣 蓄 熱 式 加 熱 爐 ， 在 爐 子 尺 寸 不 變的 情 況 下 ， 小 時(shí) 產(chǎn) 量 可 達(dá) 到 80t/h， 煤 氣 價(jià) 格按 0.015元 /m計(jì) ， 年 需 費(fèi) 用 200萬 元 。 改 造 投 資約 需 680萬 元 ， 則 年 增 效 益 942萬 元 ， 同 時(shí) 可 大大 減 少 高 爐 煤 氣 放 散 ， 改 善 環(huán) 境 。 我 國 鋼 鐵 企 業(yè) 鍋 爐 煤 氣 放 散 率 為 13.72%，如 果 將 放 散 煤 氣 全 部 利 用 ， 節(jié) 約 260萬 t標(biāo)煤 。 采 用 高 效 蓄 熱 技 術(shù) 后 ， 我 國 將 有 一 批燃 煤 爐 ， 燃 油 爐 淘 汰 ， 可 實(shí) 現(xiàn) 軋 鋼 加 熱 爐的 高 效 、 低 耗 和 清 潔 生 產(chǎn) ， 生 產(chǎn) 成 本 可 大大 降 低 ， 提 高 產(chǎn) 品 競 爭 能 力 ， 徹 底 改 變 鋼鐵 企 業(yè) 的 能 源 結(jié) 構(gòu) ， 帶 來 一 次 軋 鋼 加 熱 的燃 料 結(jié) 構(gòu) 革 新 。 武 漢 院 開 發(fā) 蓄 熱 式 燃 燒 技 術(shù) 是 以 高 爐 煤 氣 作為 突 破 口 的 ， 并 在 海 鑫 鋼 鐵 集 團(tuán) 公 司 棒 材 廠 的 加熱 陸 上 率 先 實(shí) 現(xiàn) 了 該 技 術(shù) 。 高 爐 煤 氣 作 為 鋼 鐵 工藝 的 副 產(chǎn) 品 ， 產(chǎn) 生 的 煤 氣 數(shù) 量 十 分 巨 大 ， 但 作 為低 級 能 源 ， 其 使 用 價(jià) 值 受 到 限 制 ， 利 用 率 不 高 。除 高 爐 熱 風(fēng) 爐 使 用 部 分 高 爐 煤 氣 外 ， 大 部 分 都 需要 與 發(fā) 熱 值 較 高 的 叫 爐 煤 氣 進(jìn) 行 混 合 后 在 共 其 他用 戶 使 用 ， 同 時(shí) 由 于 焦 爐 煤 氣 普 遍 緊 張 的 原 因 ，造 成 高 爐 煤 氣 大 量 放 散 。 不 但 浪 費(fèi) 能 源 ， 還 造 成環(huán) 境 污 染 。 全 國 每 年 由 于 高 爐 煤 氣 放 散 所 造 成 的經(jīng) 濟(jì) 損 失 已 超 過 20億 人 民 幣 ， 節(jié) 能 潛 力 和 社 會 效益 非 巨 大 。 如 果 該 燃 燒 技 術(shù) 應(yīng) 用 于 石 油 行 業(yè) 也 將 會 有顯 著 的 效 果 ， 現(xiàn) 以 加 熱 原 油 為 例 。被 加 熱 原 油 質(zhì) 量 m =14t/h， =30 ,采 用 混 合煤 氣 作 燃 料 （ 低 發(fā) 熱 值 =8360 kJ/） ,空氣 和 煤 氣 雙 預(yù) 熱 （ 效 率 =81.02%） 。加 熱 原 油 所 需 的 熱 量 ：原 油 比 熱 容 ： c =上 式 中 : c 比 熱 容 ， kJ/(kg ) 原 油 15 的 相 對 密 度t 原 油 溫 度 , tlQ td 3154 1039.3687.11 154d 原 油 的 比 熱 容 在 1.6 2.5kJ/(kg )之 間 ， 粗 略計(jì) 算 可 取 c = 2 kJ/(kg )。 則 加 熱 原 油 所 需 的 熱 量 Q = = = kJ/h 所 需 煤 氣 的 量 ： = =124 /h 查 得 混 合 煤 氣 價(jià) 格 為 ： 0.3元 /m 3故 所 需 成 本 為124 0.3=37.2元 /htmc 3010142 3 310840 )/( lQQV %)02.818360/(10840 3 3m 一 套 加 熱 設(shè) 備 （ 加 熱 爐 或 熱 媒 爐 ） 輸 送 原 油 14噸 /時(shí) 由 比 較 可 知 燒 煤 氣 比 燒 原 油 每 小 時(shí) 節(jié) 省 71.73-37.2=34.53元 。 而 且 ， 煤 氣 具 有 運(yùn) 輸 方 便 ， 污 染 少 等優(yōu) 點(diǎn) 。 因 此 ， 燒 煤 氣 比 燒 原 油 和 煤 更 具 優(yōu) 勢 。消 耗 量 （ kg/h） 成 本 （ 元 /小 時(shí) ）原 油 27.262 71.73煤 56 18.93表 1 原 油 與 煤 消 耗 及 成 本 對 比 6. 結(jié) 語 蓄 熱 式 加 熱 爐 在 節(jié) 約 能 源 和 減 少 環(huán)境 污 染 等 方 面 具 有 很 大 優(yōu) 勢 , 可 獲 得 顯著 的 經(jīng) 濟(jì) 效 益 和 社 會 效 益 , 因 此 , 進(jìn) 一步 研 究 這 一 技 術(shù) , 開 發(fā) 、 應(yīng) 用 這 一 技 術(shù)對 推 動 冶 金 行 業(yè) 的 更 大 發(fā) 展 具 有 十 分 重要 的 意 義 。 參 考 文 獻(xiàn) :1 尹 丹 模 等 . 蓄 熱 室 新 型 蓄 熱 體 的 選 用 J .工 業(yè) 爐 ,1998,(3):91.2 鄭 兆 平 .蓄 熱 式 燃 燒 技 術(shù) 綜 述 J .鋼 鐵 研 究 ,1999,(6):481.3 蔡 九 菊 ,陸 鐘 武 .填 充 球 蓄 熱 室 技 術(shù) 及 其 在 工 業(yè) 爐 上 的 應(yīng) 用 J.冶 金 能 源 ,1996,(9).4 于 慶 波 ,秦 勤 ,楊 宗 山 ,周 洪 敏 .蓄 熱 式 原 油 加 熱 爐 的 開 發(fā) 研 究 ，東 北 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) ,2001,6:649-650.