我國工業(yè)爐窯的施工技術與節(jié)能措施的研究

王莉莎

摘要:近年來我國工業(yè)爐窯生產(chǎn)和節(jié)能技術進步顯著,但與國際先進水平相比仍有差距,為此我們要提高燒成效率,降低燒成能耗。窯爐的燒成能耗、燒成效率與許多因素有關,涉及窯爐的施工方法、施工的規(guī)范程度、余熱充分回收和利用、建造窯爐所使用的材料等。

關鍵詞:工業(yè)爐窯 施工技術 節(jié)能途徑

0 引言

目前全球90%的工業(yè)燃料來自于化石燃料(石油、天然氣、煤炭),這種形勢在今后20年內(nèi)將不會改變。而石油和天然氣的儲量主要集中在中東地區(qū)。一些工業(yè)發(fā)達國家清楚地認識到,其經(jīng)濟的發(fā)展在很大程度上依賴于能源,而這些能源又大量地由它國控制。為了減少在能源上對別國的過分依賴,節(jié)能作為一項切實可行的技術措施,受到各國政府的普遍重視。同時降低燃料消耗及有害氣體的排放,是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的必然要求。

我國工業(yè)爐窯是能耗大戶,全國90年代中期工業(yè)爐窯裝備總數(shù)已達12萬余臺,年耗能占全國25%,其中燃料爐占工業(yè)爐窯總數(shù)的55%,能耗占92%,占全國23%。燃料結構不合理,約64%爐窯仍以煤為燃料,爐窯總體水平較低,雖有部分爐子達到國外當代先進水平,但尚屬少數(shù)。爐窯熱效率與國際平均水平差距很大,因此節(jié)能空間廣闊。

1 工業(yè)爐窯的能源結構和節(jié)能狀況

我國工業(yè)爐的能源結構具有以煤等固體燃料為主、液體和氣體燃料次之的基本特征。燃煤工業(yè)爐窯占了約64%,而燃油、燃氣爐窯僅為20%左右,總的趨勢是燃油、燃氣爐窯比例在逐步增加。但我國以煤為主的能源結構今后50年內(nèi)不會有太大的變化。這種結構的不合理,給節(jié)能帶來了很大的壓力。

從80年代中期到90年代中期的近十多年中,我國取得了相當?shù)墓?jié)能進步。例如軋鋼加熱爐節(jié)能39%,均熱爐35%,鍛造爐33%。平均熱效率已經(jīng)達到30%以上,盡管如此,與國際先進水平50%相比,差距還很大,節(jié)能潛力還很大。

2 節(jié)能途徑

2.1 提高爐窯施工的質(zhì)量 窯爐施工時,應該按照一定的順序進行,依據(jù)科學的施工方案,按照《窯爐施工規(guī)范》、《建筑工程施工規(guī)范》的要求,完成各部位的施工。首先,施工窯爐的基礎,包括基礎中的風道口、檢查口、設備基礎、預埋件。其次,進行窯墻、窯頂施工,同時安裝窯上的加固件。在進行窯墻、窯頂施工時,注意保溫材料的施工方法和施工質(zhì)量。第三,安裝窯上的各種通風管道和通風設備。

窯爐內(nèi)墻根據(jù)使用溫度不同,采用不同的材料分段砌筑,低溫部分用一般建筑材料或低溫耐火材料,高溫部分用耐火材料或較高級的耐火材料。一般建筑材料砌體用泥漿即可,用耐火材料砌筑的窯墻,則要用耐火泥漿砌筑,如果用粘土質(zhì)耐火材料,則用粘土質(zhì)火泥砌筑,如果用高鋁質(zhì)耐火材料砌筑窯內(nèi)墻,則用高鋁質(zhì)火泥作為砌筑材料。窯外墻一般用紅磚砌筑,用其他材料砌筑外墻時,應該在滿足要求的情況下使用。內(nèi)外墻之間的保溫材料,應按照各段之間的不同要求,分別使用不同材料。進行保溫材料施工時,應按照保溫材料的施工規(guī)范進行施工,并要保證其密封性能。

如果施工時沒有嚴格按照規(guī)范的要求進行,那么首先是窯墻、窯頂?shù)氖┕べ|(zhì)量可能達不到使用要求;其次,窯墻、窯頂?shù)拿芊庑跃蜎]有辦法保證。所以,要使窯爐的質(zhì)量達到設計要求,真正能夠降低窯爐的燒成能耗,提高燒成效率,必須嚴格按照施工規(guī)范進行施工。

2.2 余熱充分回收和利用 工業(yè)爐窯余熱資源主要包括氣態(tài)余熱資源,即煙氣余熱;固態(tài)余熱資源,即爐料的顯熱和潛熱;液態(tài)余熱資源,主要是熱水。

2.2.1 煙氣余熱 煙氣帶走的熱量占工業(yè)爐窯總熱量的30%~70%,回收煙氣余熱的方法有:①在換熱器中用煙氣加熱助燃空氣和煤氣;②設置預熱段,用煙氣加熱爐料;③設置預熱鍋爐用煙氣熱量生產(chǎn)蒸汽。對工業(yè)爐窯而言最有效和應用最廣的是換熱器。

2.2.2 爐料余熱的回收與利用 對工業(yè)爐窯來說主要指入爐前爐料本身所具有的顯熱和潛熱的合理利用。例如連鑄系統(tǒng)的鋼坯有可供回收利用的顯熱和潛熱,連鑄坯不要放冷,送入保溫設備中保溫,然后再進入加熱爐中加熱后軋制,這一流程為連鑄坯熱裝工藝,熱裝溫度為400℃~700℃,該工藝可提高加熱爐產(chǎn)量30%~40%,節(jié)能20%~40%。如熱坯不經(jīng)過保溫設備而直接送至加熱爐內(nèi)加熱,稱之為連鑄坯直接熱裝工藝,熱裝坯溫可達700℃~1000℃,加熱爐產(chǎn)量可提高40%~50%,節(jié)能40%~60%。如果連鑄坯經(jīng)邊角補充加熱后直接送入軋機軋制,則為直軋工藝,這就從根本上取消了爐子加熱這個環(huán)節(jié),當然是最高效、最經(jīng)濟的工藝。

一些優(yōu)質(zhì)鋼材成型后要進行熱處理調(diào)質(zhì),如果在軋制過程中合理地控制溫度,完成或局部完成熱處理工藝從而取代或部分取代熱處理過程,這一過程稱之為控制軋制,即利用鋼材自身顯熱進行熱處理,可節(jié)省熱處理再加熱時的耗能。

2.2.3 液態(tài)余熱資源的回收與利用 工業(yè)爐窯的液態(tài)余熱資源主要是冷卻部件熱水能量的利用,屬低溫余熱利用,目前主要用于生活、供暖、浴室和炊事方面。有些冷卻部件采用汽化冷卻,產(chǎn)生的蒸汽也大多用于生活方面。汽化冷卻可大量節(jié)約冷卻水量,水耗量僅為水冷時的1/30~1/60。

2.3 爐窯的更新改造施工技術 爐窯的更新改造應以優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、環(huán)保、安全、智能化、多工種、工序聯(lián)動及自動化為主。通過對爐窯的更新改造,不斷提升爐窯現(xiàn)代化水平,進而促進可持續(xù)發(fā)展,加強資源節(jié)約與環(huán)境友好型和諧社會的建設。

如某鋼廠將鋼錠退火設備更新改造為自控聯(lián)動線后,由于充分利用余熱,節(jié)能35%～70%,且使生產(chǎn)效率提高10%。還有形變熱處理是利用鑄造、熱軋、鍛造后的余熱有機結合進行直接處理的新技術,但需設備的更新改造并形成聯(lián)動生產(chǎn)線才能實現(xiàn)。于是某廠對柴油機連桿生產(chǎn)裝備進行更新改造,將鍛造設備—熱處理爐窯—淬火冷卻裝置—清洗—回火爐窯—檢驗等工序組成新的生產(chǎn)線后,按年產(chǎn)40萬件測算,可節(jié)電44.7萬kW·h,節(jié)約3.8萬個工時,取得22萬元的綜合效益。

采用硅酸鋁耐火纖維和遠紅外高溫涂料,是爐窯節(jié)能改造的有效途徑。前者以玻璃和陶瓷為主要原料,經(jīng)高溫熔化分解,高壓噴吹成蓬松柔軟的如同棉花的絲狀物,其氣孔率大于70%,導熱系數(shù)僅為118.63W/m·k,是普通耐火磚的1/9,重量極輕,為輕質(zhì)耐火磚的25%,使用溫度為1300℃～1500℃。現(xiàn)有硅酸鋁耐火纖維氈、棉等上市,經(jīng)爐窯粘貼改造后,一般可節(jié)電30%、節(jié)煤35%、節(jié)燃油70%,冷面爐壁溫度減少25%,熱損失減少40%,生產(chǎn)效率提高30%。如某廠對80臺爐窯用此耐火纖維改造后,取得平均節(jié)能25%,年節(jié)電800萬kW·h,節(jié)約煤氣900萬的明顯效益。

高溫遠紅外涂料由于使用方便、效果明顯、成本低而倍受歡迎。如某廠大型工件退火處理,原來每爐耗煤5t,全程需11h,經(jīng)遠紅外涂料噴涂改造后,每爐耗煤僅為4.6t,耗時縮短1h,取得可喜的節(jié)能環(huán)保效益。

2.4 施工過程采用新材料 新材料在工業(yè)爐窯中的節(jié)能至關重要,這也是從源頭截流的關鍵,是直接節(jié)能的有效途徑。如采用陶瓷纖維代替?zhèn)鹘y(tǒng)的耐火磚隔熱保溫材料以及塑料高合成陶瓷和金屬化合物、碳纖等在爐窯中的應用,都為爐窯的節(jié)能環(huán)保、提高熱效率、增加蓄熱能力、加快升溫速度、使爐窯保溫性能更佳開拓新途徑。

參考文獻:

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