工业炉节能措施探讨《工程建设与设计》2005年第11期工业炉节能措施探讨许广清(机械工业第一设计研究院，安徽蚌埠233017)【摘要】从能源供给和需求的严峻形势以及我国能源利用率低的现状，阐述了节能的深远意义。并从炉衬、燃烧装置、热工控制、余热回收、生产管理等力而探讨了节能的措施和途径【关键词】能源供给；节能；燃烧装置；余热回收；生产管理【中图分类号】TKO01+8【文献标识码】B【文章编号】1007-9467(2005)11-0071-021前言随着我国国民经济的快速增长和工业化建设步伐的加快，对能源的消耗也大幅度的增加。目前我国已成为世界第二大能源消费国，从我国的能源储量和可开采量来看，能源的供给和需求形势严峻，能源紧张的局而日趋严重，而与此同时我国能源的利用率却处在较低的水平。据统计，和能源利用率较高的工业化国家比较，生产每一单位的国内生产总值，我国的能源消耗是这些工业发达国家能源消耗的l150%～200%。因此，我们必须改变目前以能源利用低及过度消耗为特征的增长模式，提高市场运行机制和公司企业效率。在提高能源使用效率的同时，减轻经济增长给能源供给带来的压力，使经济发展达到快速、可持续的标准。工业炉能源消耗占全国能源消耗量的四分之一，是一个消费大户，其中90%以上为燃料炉。燃料炉热效率平均我国为20%左右，而世界发达国家为40%～50%之间，两者相比存在着明显的差距。改革开放以来，我国工业炉在筑炉材料、燃烧设备、控制元件等方而通过引进消化和自我研制开发，水平有了很大的提高。但从目前的能源利用效率来看节能的潜力很大，因此有必要在炉衬材料、燃烧设备、控制系统、余热回收以及生产管理等方而，通过实践分析和理论研究，找出影响能耗的各种因素，采取有效的节能途径和措施降低能耗，从而以最少的能源消耗获得最大的技术经济效益。2减少炉墙热量损失炉墙热量损失包括散热损失和蓄热损失两项。散热损失：Q散=-A×q，其中A为炉墙外表而籷为综合传热系数，q的数值和炉墙外表温度有关，而炉墙外表温度取决于炉温的高低、耐火材料导热系数的大小和炉墙厚度。因此，要降低炉墙外表温度减少炉墙散热损失，可以增加炉衬厚度，采用导热系数低的耐火材料。蓄热损失：Q蓄=G×c×Δt，其中G为耐火材料重量；c为比热；Δt为平均温度。从式中可以看出，采用轻质耐火材料降低炉衬重量是减少蓄热损失的最佳途径。对于连续运行的炉子，蓄热是一次性的，炉墙的热量损失主要表现为散热损失，因此可适当增加炉墙厚度，降低炉墙外表温度，减少炉墙散热损失。而对于间隙式炉来说，炉子每次运行，炉墙都要吸收大量的热量，蓄热损失大于散热损失，因此可采用导热系数小的轻质耐火材料，或减小炉墙厚度降低蓄热量来减少炉墙的热损失。作者简介：许广清(1951-)，男，安徽阜阳人，高级上工程师，从事工业热工及热能利用的设计与研究和工业炉工程承包、施工管理上作。现在常用的耐火材料有耐火砖、耐火浇注料和耐火纤维。根据炉子的使用条件，合理选用耐火材料，科学设计炉衬厚度，在保证炉衬的强度和耐高温条件下，尽量使用导热系数小的轻质耐火材料，最大限度减少炉墙的热量损失。轻质耐火材料除轻质砖和轻质浇注料外，耐火纤维是一种密度小、导热系数低的超轻质耐火材料，比重小到耐火砖的1/10，热导率是耐火砖的1/20，是减少炉墙热量损失的首选材料。现在1200℃以下的各种热处理炉上已普遍使用全纤维结构炉衬。使用这种材料作炉衬，炉墙厚度可减少40%重量可减少80%以上，并且在节能、省材、升温快戮刃愿?等方面，都具有明显的效果。现在已经生产出使用温度在1300℃~1600℃的高温耐火纤维，但由于造价太高，在高温炉上使用还不普遍，只是在炉门、炉顶等部位使用。高温炉可以采用复合炉衬结构，以重质砖为主体，以普通耐火纤维作保温层，在受热而上贴50mm厚高温纤维，炉墙的散热损失和蓄热损失同样可以有较大的减少。3采用新型燃烧装置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，炉子的温度场分布和节能，都具有重要意义。性能优良的燃烧装置应能满足以下基本要求。1)在规定的热负荷条件下保证燃料的完全燃烧，保证安全，满足环保要求。2)具有一定的调节范围，燃烧过程要稳定，能使用较高温度的助燃空气。3)火焰的方向、外形、速度符合各种炉型和加热工艺的要求。现在工业炉上使用的燃烧装置有高速烧嘴、平焰烧嘴、自身预热烧嘴、和蓄热式烧嘴等。高速烧嘴是燃料和助燃空气在燃烧室或燃烧通道基本实现完全燃烧，燃烧产生的高温气体以100m/s~300m/s的速度喷出，从而促进了炉内气流循环，强化了对流传热，达到均匀炉温的目的。在热处理炉上使用高速烧嘴，可以减少烧嘴的安装数量，同时对提高加热质量和节约燃料有显著效果。平焰烧嘴喷出的