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1、第六章锅炉工业窑炉运行管理及节能技术第一页，本课件共有68页三、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术三、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 （1）概述、锅炉基本组成 锅炉是将燃料内的潜在能量，经过燃烧释放热能或利用其他释放的能量，将水变成水蒸气或过热蒸汽；或将水加热变成一定温度的热水；或将有机热载体加热到一定温度而输出的热能设备。锅炉本体由“锅”和“炉”两大部分组成，锅是指盛装锅水和蒸汽或其他介质的密封受压部件，炉是指锅炉中释放热能的部分。六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术第二页，本课件共有68页三、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术三、锅炉、工业窑炉运行管理及节
2、能技术 、锅炉的技术经济指标 1、经济性 锅炉的经济性主要指热效率、成本、煤耗和厂用电量等。锅炉热效率即锅炉有效利用的热 与单位时间内所消耗的输入热量 的百分比：:指单位时间内工质在锅炉中所吸收的总热量。:随每kg或每Nm3燃料输入锅炉的总热量。六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术第三页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 2、锅炉的可靠性 锅炉的可靠性常用锅炉的连续运行时间、事故率、可用性三种指标来衡量。目前中国电站锅炉的较好指标是连续运行在4000h以上；可用率约为90%。行业要求电站锅炉的年运行时间
3、为6000h。3、锅炉的机动性 锅炉机动性的要求是：快速改变负荷，经常停运及随后快速启动的可能性和最低允许负荷下持久运行的可靠性。这些要求已成为锅炉产品的重要性能指标。第四页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 、锅炉经济运行指标 1、运行工况控制指标 主要指那些影响燃料消耗而必须加以控制的指标。包括排烟温度、空气系数、一氧化碳等可燃气体含量CO以及炉渣、飞灰中的可燃物含量。2、能源消耗指标 对燃料，是热效率或单位产汽量的燃料消耗量，如煤气比等。对电，是单位电能消耗。作为全面评价，可用供汽综合能源作为指标。3、成本指标 以货币形式表示的经济
4、指标，如产汽成本，供汽成本。第五页，本课件共有68页三、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术三、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 、锅炉热效率 热效率是锅炉的重要技术经济指标，表明锅炉设备的完善程度和运行管理水平。测定热效率有两种方法。1、正平衡法 用被锅炉利用的热量与燃料所能放出的全部热量之比来计算热效率的方法叫做正平衡法。2、反平衡：热效率=100%-各项热损失百分比之和 =100%-%：排烟热损失。：气体未完全燃烧热损失。：散热损失。：固体未完全燃烧热损失。：灰渣物理热损失。六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术第六页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行
5、管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 （2）使用现状 截止2005年底，我国在用锅炉总台数约为55万台，其中电站锅炉0.8万台，工业锅炉31.2万台，生活锅炉23万台。我国工业锅炉量大面广，平均容量小，且以燃煤为主，年耗燃料约4亿t标准煤，约占我国煤炭总量的1/4强。工业锅炉设计效率为72%-80%，接近国际水平，而运行效率平均在60%-65%，比国外先进水平低15%-20%，通过节能改造和完善管理，燃煤锅炉节煤潜力可达7000万吨标准煤。另外由于工业锅炉排放大量烟尘及 、等污染物，是主要煤烟型污染源之一。六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术第
6、七页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 （3）存在问题热效率低对煤种的适应性差设备整体技术水平低运行管理水平低第八页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 （4）节能技术 锅炉节能的主要目的是提高锅炉热效率，降低燃料消耗，减少热损失。锅炉节能的主要途径有减少各项热损失、加强燃料和水质管理、提高运行管理水平、进行锅炉节能技术改造、采用节能新技术等。第九页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 、锅炉节能的主要措施 （一）提高锅炉热效率，减
7、少热损失 1、减少排烟热损失q2。锅炉的排烟热损失可由排烟焓与冷空气焓之差求得，这是锅炉的一项主要热损失。排烟损失是由尾部排烟温度、烟气量与漏入系统内的冷空气量总和决定的。因此，降低排烟损失，就要减少炉膛的空气系数和各烟道的漏风量以及降低排烟温度。工业锅炉排烟温度合格指标在150-230之间，小型锅炉处于上限，大型锅炉处于中下限。第十页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 2、减少气体未完全燃烧热损失q3。气体未完全燃烧损失是燃料在燃烧过程中所生成的一部分可燃气体（一氧化碳、烃、氢等气体）未完全燃烧而造成的热损失。其与燃料性质、燃烧设备以及
8、炉内温度、空气系数等因素有关。3、减少固体未完全燃烧热损失q4。固体未完全燃烧热损失是指燃料中一部分固定碳未然烬而损失的热量，也称为机械未完全燃烧热损失。未然烬而残留的固定碳常存在于灰渣、飞灰与落煤之中。固体未完全燃烧热损失与燃料性质、燃烧设备以及炉内燃烧工况等因素有关。第十一页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 4、减少散热损失q5。散热损失是指锅炉炉墙、锅筒、集箱以及管道等外表面向外界空气散热的热损失。散热损失与锅炉容量有关，也与锅炉有无省煤器、空气预热器等受热面有关 5、减少灰渣物理热损失q6。灰渣热物理损失是指炉渣排除时所带走的热
9、损失。通常层燃炉的灰渣量较大而且温度高，需要考虑灰渣热物理损失。燃油锅炉无此项损失。第十二页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 （二）加强燃料管理，实现动力配煤 煤在运输、贮存中因风吹、日晒、雨淋所造成的流失、变质和自然等损失较大，减少这些损失也是有效的节能途径。在煤源多变和煤质恶化情况下，应加大煤场管理监督力度，确保数据真实准确，尽可能实现分煤分地存放。企业可根据煤的化验分析结果，按其低位发热量、灰分、挥发份和水分比例进行科学配煤，使其尽量符合锅炉设计煤种。对于工业锅炉，较为合适的配比是，烟煤、无烟煤、贫煤各占1/3；强粘结性煤与灰分大
10、的煤质不宜混掺，而挥发份高可同灰分大的煤质混掺，这主要是借助于挥发份高、易燃的特性；对于发热量低而挥发份高、水分较低的煤质，可同发热量高、挥发份较低、水分又较大的煤种一起掺混。第十三页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 （三）加强水质管理，减少结垢和排污 1、减少锅炉结垢 结垢对锅炉造成的危害：1）锅炉受热面结水垢后，热阻增大，传热性能变差，耗煤增加。2）损坏锅炉，影响安全。3）增加检修费用。2、加强锅炉水质管理。通过加强锅炉水质监督管理，采取有效的水处理技术和除垢技术，加强对锅炉的给水、锅水检验分析，实现锅炉无垢运行。第十四页，本课件共
11、有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 3、降低排污热损失。一是减少锅炉排污量，通过加强锅炉给水处理，对给水脱碱去盐处理，从而减少排污量。二是对排污水进行回收和利用。（四）加强锅炉运行管理，实行管理节能 管理节能是投资最小、见效最快的节能途径，这里运行管理主要指提高锅炉节能管理和运行操作人员的综合素质、注重考核等内容。因此，应加大对锅炉运行人员的节能专业知识和运行操作技能等方面的培训，提高他们的节能意识和操作水平。第十五页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 （五）加强节能技术改造，积极推广节能新技
12、术 对于燃煤锅炉，通过更新、改造、淘汰可以取得较好的节能效果。一般，对于半新以上的锅炉采取技术改造措施比较经济合理；对于接近寿命期的锅炉则以更新为佳；对于应淘汰锅炉，则必须通过有关政策强制执行。第十六页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 、锅炉主要节能技术 （一）强化燃烧，提高锅炉热效率 对于工业锅炉而言，减少各项热损失的有效途径是降低排烟温度和合理配风。（二）工业锅炉节能技术改造 1、给煤装置改造 2、炉拱改造 3、燃烧系统改造 4、层燃锅炉改造成循环流化床锅炉 5、控制系统改造 6、锅炉辅机节能改造 7、节能新设备工艺 第十七页，本课
13、件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 给煤装置改造 我国的链条炉排锅炉都是燃用原煤,原有的斗式给煤装置使得块、末煤混合堆实在炉排上,阻碍炉排进风,影响燃烧。如将斗式给煤改造成分层给煤,一般可提高效率45个百分点。该项改造投资少,见效快,投资回收也很快。部分单位的实践已做出了很好的证明。第十八页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 炉拱改造 目前，链条炉排锅炉的炉拱是按设计煤种配置的，煤种是否适应拱形结构，对链条炉排燃烧好坏是一个关键，直接影响锅炉的热效率,甚至影响锅炉出力。按照实际使用的煤种,
14、适当改变炉拱的形状与位置,可以改善燃烧状况,提高燃烧效率,减少燃煤消耗。这项改造可降低炉(灰)渣含碳量30%50%,而且可提高出力。技改投资半年左右可收回。第十九页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 燃烧系统改造 对于链条炉排锅炉由于负荷变化适应性差和排放难以控制的特点，在负荷变化或煤质变化尤其是变差时往往会冒黑烟，老龄锅炉此种现象更为严重。近几年，燃烧系统改造技术已被推广利用。该技术具有下列优点：暖炉、点火干净快捷；锅炉负荷调节范围扩大，避免降负荷损失；由于燃尽率提高和过量减少，锅炉热效率提高；适应负荷快速变化和煤质变化等，该技术可以在
15、有供气源的地方用于燃煤工业锅炉的改造，锅炉效率一般可提高5%到10%。第二十页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 层燃锅炉改造成循环流化床锅炉 循环流化床锅炉是燃煤在炉内循环流化燃烧,所以,它的热效率比层燃锅炉高1015个百分点,而且可以燃用劣质煤;由于可以使用石灰石粉在炉内脱硫,所以,不但可以大大减少燃煤锅炉酸性气体SO2的排放量,而且其灰渣可直接用于生产建筑材料。这种改造已有不少成功案例,但它的改造投资较高,约为购置新炉费用的70%,所以要慎重决策。第二十一页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行
16、管理及节能技术 控制系统改造 工业锅炉控制系统节能改造主要是按照锅炉的负荷要求,实时调节给煤量、给水量、鼓风量和引风量,特别是实施燃烧自动调节,包括电动机的变频调速,装设烟气氧量监测仪表,再配以先进的调风装置,可大幅提高燃烧效率,降低过量空气系数,使锅炉经常处在良好的运行状态,从而提高锅炉效率,一般可提高23个百分点。第二十二页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 锅炉辅机节能改造 燃煤锅炉的主要辅机鼓风机和引风机的运行参数与锅炉的热效率和能耗量直接相关,用适当的变频调速技术,按照锅炉的负荷需要调节鼓、引风量,维持锅炉运行在最佳状况,一方面
17、可以节约锅炉燃煤,另一方面又可以节约风机的耗电,节能效果较好。第二十三页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 节能新设备新工艺 1、热管换热器的应用 将热管技术用于工业锅炉的烟气余热回收，把气液热管换热器安装在锅炉烟道内，利用烟气余热加热锅炉给水。2、蒸汽蓄热器的应用 蒸汽蓄热器是一种省能型装置，原理是当锅炉负荷减少时，将锅炉多余蒸汽供入蒸汽蓄热器内，使蒸汽在一定压力下变为高压饱和水。第二十四页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 3、真空除氧技术 真空除氧是一种节能型除氧方法，大型工业
18、锅炉采用的方法大都采用大气式热力除氧，需要把水加热到大气压力下的沸点温度，排走水中氧。4、高温远红外节能涂料 涂料分为吸热涂料和反射涂料两种，两种涂料用在同一锅炉中，吸热涂料刷在炉膛内水冷壁管表面，反射涂料刷在炉膛内两侧炉墙和后拱表面，锅炉运行时的各项经济指标都有明显提高。第二十五页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 （三）电站锅炉节能技术 1、推广将煤粉锅炉等离子点火或锅炉小油量气化燃烧技术应用于电站锅炉中，可节油90%左右。2、回转式空气预热器的漏风对厂用电及锅炉效率影响大，采用双密封、接触式柔性密封、热风循环回收等技术对空气预热器进
19、行密封系统改造，漏风率可由12%降低至5%到7%。3、对于制粉系统参数不相匹配的粗细粉分离器、排粉机（或一次风机）进行改造，充分发挥磨煤机的潜力，降低制粉电耗。第二十六页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 2、工业窑炉（1）概述（3）存在问题（4）节能技术（2）使用现状第二十七页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 （1）概述 工业窑炉广泛应用于国民经济各行各业，如冶金、建材、化工、轻工、食品和陶瓷等行业。其种类多、耗能高、影响大，是工业加热的关键设备。其加热技术的发展与高效节能技术的
20、采用，对于提高产品质量、降低生产成本、合理利用能源、改善劳动条件、实现文明生产等都有很大的影响。第二十八页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 、工业窑炉及组成部分 （一）概念 在工业生产中，利用燃料燃烧产生的热量，或将电能转化为热能，从而实现对工件或物料进行熔炼、加热、烘干、烧结、裂解和蒸馏等各种加工工艺所用的热工设备。第二十九页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 （二）基本要求 1、炉温、气氛易于控制，保证热加工产品质量达到工艺要求。2、窑炉生产率高。3、热效率高，单位产品能耗低。
21、4、使用寿命长，砌筑和维护方便，筑炉材料消耗少。5、机械化、自动化程度高。6、基建投资少，占车间面积小且便于布置。7、对环境污染少，劳动条件好。第三十页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 （三）主要组成部分 1、炉衬 2、炉架 3、供热装置 4、预热器 5、炉前管道 6、排烟系统 7、炉用机械 第三十一页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 、工业窑炉主要参数 （一）基本参数 1、装载量：每一加热周期内，一次可装入炉内的工作或物料重量。2、填充率：对干燥炉，一次装入炉内的物料体积占炉内
22、容积的百分数。3、生产力：指单位时间计算的窑炉加热能力。4、生产率：指单位时间内处理物料重量或单位时间、单位炉底面积计算的窑炉的加热能力。第三十二页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 （二）热利用技术指标 1、单位燃耗：生产单位产品所消耗的实际燃料量。b:单位实物燃耗，单位为千克每吨。B：实物燃料消耗量，单位为千克每小时。G：窑炉生产率。单位为吨每小时。第三十三页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 2、单位标准燃耗：将实物燃料折算成标准煤进行计算，即生产单位重量产品所消耗的标准煤量。
23、b ：单位标准燃耗，单位为千克标准煤每吨。：燃料收到基低位发热量，单位为千焦每千克。3、单位热耗：一个加热周期内处理单位重量产品所消耗的热量。第三十四页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 4、可比单位燃耗：以不少于一个生产周期的合格加热工件折合质量计算的单位产品燃料消耗，计算方法参照行业能耗分等标准。5、热效率。窑炉热效率指工件或物料加热时吸收的有效热量与供入炉内的热量之比。：工件或物料吸收的有效热。：供入炉内热量。：各项热损失量之和。第三十五页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 、
24、工业窑炉的分类 1、按工艺特点分类 加热炉 熔炼炉 2、按使用能源种类分类 燃料炉 电炉 3、按工作温度分类 高温炉 中温炉 4、按热工操作特点分类 连续式炉 间歇式炉 第三十六页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 5、按工作制度分类 辐射式工作制度窑炉 对流式工作制度窑炉 层式工作制度窑炉 6、按炉型特点分类 工业窑炉按炉型特点可分为室式炉、双室式炉、贯通炉、推杆炉、台车式炉、转底炉、环形炉、步进炉、振底式炉等。第三十七页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 （2）使用现状 目前，我
25、国工业窑炉年耗煤达3亿多吨，约占我国工业用煤的40。水泥、墙体材料窑炉每年消耗煤炭约2.24亿t，其中水泥窑约7 800座，年耗煤1.6亿t，平均能效比国外先进水平低20以上；墙体材料窑炉约10万座，年耗煤6 400万t，平均能效比国外先进水平低30以上。钢铁工业窑炉每年消耗煤炭约6 600万t。第三十八页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 （3）存在问题 我国工业窑炉存在的主要问题是：技术水平低，装备陈旧落后、规模小；为煤或其加工物，加热质量差，能耗高。大部分缺乏除尘脱硫污染控制设施；燃烧产生大量烟尘，对大气造成严重污染；运行管理水平低
26、，管理粗放。第三十九页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 （4）节能技术、工业窑炉节能主要措施 （一）提高窑炉热效率 1、减少各项热损失 降低烟气出炉温度 1）排烟热损失 减少烟气量 合理控制炉内压力 减少炉体散热损失 2）炉体热损失 减少炉体蓄热损失 减少开孔辐射热损失和逸气热损失第四十页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 不完全燃烧热损失 3）其他热损失 冰冷构件热损失 工艺热损失 灰渣物理显热损失 工业窑炉热损失中，由烟气带走的热量占窑炉供热量的40%-60%以上，排烟热损失所
27、占比例最大，因此减少排烟损失是提高窑炉热效率的关键。2、余热回收利用 余热是工业窑炉回收利用潜力最大的一部分，其中包括烟气余热、冷却介质余热、高温产品和炉渣余热、副产能源等。第四十一页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 （二）采用先进燃烧技术 1、燃料加工转换 工业窑炉能源结构中，主要以煤为主。因此注重煤燃料的加工转换，提高煤炭利用率是提高窑炉效率的重要措施。目前，燃料加工转换技术主要有煤气化技术和煤液化技术等。2、高性能燃烧器 燃烧装置是实现燃料燃烧过程的装置，采用合理先进的燃烧装置，对燃料的完全燃烧、窑炉温度分布和节能都有重要意义。现
28、在工业窑炉使用的高性能燃烧装置有调焰烧嘴、高速烧嘴、平焰烧嘴、自身预热烧嘴、蓄热式烧嘴等。3、燃烧自动控制 一套完整的燃烧控制系统应包括启停控制、火焰的连续检测、热负荷自动控制、燃料及助燃风比例连续调节控制等方面。第四十二页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 （三）选用新型节能材料 1、耐火材料 1.1工业窑炉耐火材料的要求 1）高温下体积稳定而不被融化。2）能够承受窑炉载荷和热应力作用。3）温度急变或受热不均匀，不会开裂破坏。4）具有耐侵蚀能力。5）具有一定高温强度、抗磨性能及导热、导电性。第四十三页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉
29、运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 1.2 耐火材料分类 1）按耐火度分类 普通耐火材料 高级耐火材料 特级耐火材料 2）按化学特性分类 酸性耐火材料 中性耐火材料 碱性耐火材料第四十四页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 1.3 工业窑炉用新型耐火材料 1）“净化钢水”用耐火材料 2）隔热耐火材料和节能涂料 3）高导热和高导电耐火材料 2、保温材料 工业窑炉用保温材料应满足热导率小，密度小，气孔率大，吸水性和吸湿性小，有一定的机械强度，透气小，膨胀系数小热稳定好，热扩散率大的要求。第四十五页，本课件共有68页六、锅炉
30、、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 3、蓄热材料 耐火度高 1）蓄热材料的基本要求 蓄热密度大 热导率大 抗热振型强 结构强度高 2）蓄热材料的分类 显热蓄热材料 潜热蓄热材料第四十六页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 （四）加强自动控制 1、工业窑炉的调节特性 1）温度和压力相互影响。当工业窑炉温度较低时，需要加大燃料和空气量，降低烟道的阀门开度来使温度上升，但这样就会造成炉内压力上升，压力反过来影响温度的上升，反之亦然。2）空气和燃料的比值的调节。如果空燃比过大就会造成燃料消耗过大，且过多空气会带走许多
31、热量；空燃比过小就会造成燃烧不充分，造成浪费。3）调节滞后。当燃料在炉内燃烧时，很难测量温度，只能在其出炉后测量，根据测量值进行调节，这样就存在调节滞后。第四十七页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 2、现代控制技术 1）模糊控制。模糊控制作为一种智能控制，模仿人类思维，应用模糊推理控制和操作设备或工艺过程，是自动控制领域的研究热点。2）神经网络控制。神经元网络和人脑结构有类似性，其主要特点是它的学习功能，即通过训练和掌握变量间的关系。3）专家系统。专家系统是人工智能应用领域的一个重要分支，它能够以人类专家的水平完成特别困难的某一专业领域
32、任务。4）预测控制。预测控制采用了多步预测的方式，扩大了反应未来趋势的信息，因而能克服各种不确定和复杂变化的影响。第四十八页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 （五）重视操作管理与系统节能 1、提高管理水平 1）改善窑炉作业调度。2）合理炉温。3）保证良好的燃烧。4）控制炉内压力。2、系统节能与梯级用能 1）系统节能 系统节能研究方法主要有分析法和模型化法。2）梯级用能 根据用户需求按品质提供热能，做到热能供需不仅在数量上相等，且在质量上匹配，从而达到“热尽其用”。第四十九页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、
33、工业窑炉运行管理及节能技术 、工业窑炉的主要节能技术 （一）工业窑炉的节能改造 1、热源改造。2、燃烧系统改造。3、窑炉结构改造。4、窑炉保温改造。5、窑炉烟气余热利用改造。6、窑炉密封改造。7、控制系统改造。第五十页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 热源改造 通过改造工业窑炉的热源可以有效减少其能源消耗，其改造内容可因窑炉种类的不同而异。例如，将窑炉的燃料由燃油改为燃用工艺过程回收的燃气，有的将燃油、燃气改造为电加热等。第五十一页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 燃烧系统改造
34、对于燃油和燃气窑炉，燃烧系统改造主要是采用新型燃烧器取代老式燃烧器。例如，采用平焰、双火焰、高速、可调焰等新型烧嘴，可节能510；有条件时可利用回收烟气的余热来预热助燃空气，采用机械化加煤或煤粉燃烧对燃煤窑炉进行改造等。第五十二页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 窑炉结构改造 工业窑炉的种类繁多，其结构也因行业、工艺的不同而异。随着科技的进步和能源环保政策的实施与市场要求，工业窑炉的结构也在不断改进与更新。通过工业窑炉的结构改造，可以有效改善燃烧状况、缩小散热面积、增大窑炉的有效容积，从而达到减少能源消耗和提高产品质量和产能的目的。第五
35、十三页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 窑炉保温改造 工业窑炉的保温状况与其能源消耗直接相关，特别是对于运行温度在数百甚至上千以上的窑炉尤为重要。以玻璃熔窑为例，由于玻璃熔窑的散热面积大、外表面温度高，其散热量约为总热量的2030，尤其在用重油作燃料和使用电熔耐火材料后，散热损失更大。采用窑体保温后，燃料可节省1520，火焰温度可提高2030。第五十四页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 窑炉烟气余热利用改造 窑炉烟气余热的回收利用改造的途径很多，如采用合适的烟道换热器和余热锅炉等
36、回收烟气的余热，根据烟气余热的不同温度水平，可利用烟气预热助燃空气或利用余热发电等，既可有效降低排烟温度，也可收到良好的节能效果。第五十五页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 窑炉密封改造 窑炉密封改造的目的是提高其密封性，以减少冷空气的渗入和热空气的泄漏所造成的热损失。可以尽可能减少工业窑炉炉门和孔口的数目和面积，或采用双层密封孔门，尽量减少工业窑炉水冷构件的数目及尺寸。第五十六页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 控制系统改造 控制系统改造主要是将采用手动控制或半自动控制系统改造
37、成自动控制系统或对已有自动控制系统进行升级改造和优化，按产品工艺要求，对窑炉的运行过程进行自动控制，使窑炉在良好的工况下运行，可以取得良好的节能效果。第五十七页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 （二）工业窑炉的节能技术 1、窑炉节能新技术开发 1）工业窑炉的高温空气燃烧技术。2）纯氧或富氧燃烧节能技术。3)高固气比悬浮预热预分解水泥生产技术。4）大型锅炉炉顶煤气压差发电综合节能技术。2、几种通用节能技术简介 1）提高燃烧效率。提高窑炉燃烧效率的措施主要包括：采用低空气系数的燃烧方式、富氧燃烧和提高助燃空气的温度等。第五十八页，本课件共有
38、68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 2）减少炉体的散热损失。为减少炉体的散热损失，可以采用轻质隔热和耐火纤维等保温隔热性能良好的保温材料。另外，减少窑炉的表面积也是减少加热炉散热损失的有效途径之一。3）减少水冷件热损失。为减少水冷件的热损失，除了通过少用或不用水冷构件减少热损失外，对必须设置的炉内水冷构件进行隔热，或采用汽化冷却来回收水冷件的热损失。4）采用高辐射陶瓷涂料。在窑炉内高温条件下，辐射式其传热的主要方式。在窑炉内及加热管外表面涂刷高辐射陶瓷涂料，可加强炉内的辐射换热。第五十九页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉
39、、工业窑炉运行管理及节能技术 5）采用先进的炉型和工艺。随着科技的不断进步和节能减排工作的需要，工业窑炉行业发展了许多先进的炉型和先进的工艺。其中有代表性的是水泥预分解窑、干法熄焦工艺、明焰裸烧方法以及低温快烧技术。第六十页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 （三）典型工业窑炉的节能措施 1、火焰加热炉 1）优化燃料结构 火焰炉的最佳燃料是气体燃料，特别是高热值的天然气、戊烷合成气、混合煤气等。其次是液体燃料，再次是煤。2）改善燃料燃烧 要求燃烧器高效、节能和高性能。根据窑炉生产目的、工作形式、结构形式等，比较不同燃烧器的特征，正确设计。
40、3）优化炉衬结构 选用节能型的耐火材料可减少炉体的蓄热和散热损失，提高热效率。第六十一页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 2、高炉 1）优选精料，冶炼低硅生铁。2）强化冶炼工艺，发展高炉炉料分布控制技术，提高热风温度，发展喷煤技术。3）降低动力消耗与回收余能。3、转炉 1）提高废钢比。2）选用顶用复合吹练技术。3）少渣冶炼，转炉煤气回收。第六十二页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 4、均热炉 4.1 工艺节能 1)充分利用钢锭热量，主要措施有：缩短钢锭的传搁时间，采用钢锭的液芯进
41、行加热，钢锭的微能均热。2）供热制度合理化，均热炉的供热制度一般分为加热期和均热期两个阶段。3）低氧燃烧控制。4）降低钢锭出炉温度。4.2 设备改造 1）脉动火焰加热。2）减少排烟口辐射热损失。第六十三页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 5、轧钢加热炉 5.1 工艺节能 1）钢坯热装技术，有效地利用了初轧坯和连铸坯的显热，降低了加热炉的单位热耗。2）直接轧制，充分利用了钢坯显热，降低了加热燃耗。3）降低钢锭出炉温度。5.2窑炉结构改进 1）减少出炉膛烟气热损失。2）充分回收烟气余热。3）减少炉膛内的热损失。第六十四页，本课件共有68页六
42、、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 6、热处理炉 6.1 工艺节能 1）改善热处理工艺。2）可控气氛节能，其中包括：放热式气氛生成热的利用，吸收式气氛节能，氮基保护气氛的应用。6.2 技术改造 1）强化燃烧。2）应用新材料。3）改进窑炉结构。4）选择合适炉型。5）余热回收利用 6.3 加强控制和管理 第六十五页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 7、干燥炉 7.1 干燥过程节能 1）合理选择和使用热源。2）采用热效率高的干燥装置。3）优化干燥设备结构及操作参数。4）尽量减少干燥炉的炉体蓄热及散热损失。5
43、）充分利用干燥炉本身的余热。6）加强生产管理，适当提高干燥炉装入量和作业率。第六十六页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 7.2 新型干燥方式 1）气体再循环干燥。2）远红外线辐射干燥。3）液态化干燥。8、陶瓷窑炉 8.1 陶瓷窑炉节能措施 1）改进窑炉结构，逐步缩小窑内的温差。2）加强窑体保温。3）合理选用喷嘴。4）设置余热回收装置。第六十七页，本课件共有68页六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术六、锅炉、工业窑炉运行管理及节能技术 8.2新型陶瓷窑炉种类 主要有装配式轻体隧道窑、小型台车窑、80m3以上间歇式轻体台车窑、可移式窑壳窑、台车式电窑、燃气梭式窑等。第六十八页，本课件共有68页