關鍵詞:工業爐節能減排
中國圖書館分類號:TB4文獻識別碼:A文號:1672-3791(2012)07(A)-0086-01。
隨著日益嚴峻的能源形勢和環境汙染，節能減排日益成為我國工業面臨的重要課題。目前，我國工業爐主要存在技術水平低、設備落後、能耗高、汙染嚴重等問題。從替代燃料、燃燒系統改造、余熱余壓利用等方面提出了節能減排措施。
1替代燃料
中國工業爐壹直以煤為主要能源，嚴重汙染了環境。因此，尋找理想的替代燃料是我國工業爐節能環保發展的戰略方向。用柴油和天然氣代替煤炭可以減少環境汙染，但其經濟成本高，屬於不可再生能源，所以壹直沒有大規模使用。生物質作為壹種可同時提供固體、液體和氣體燃料的可再生新能源，可以減緩溫室效應，對環境友好。因此，用生物質代替煤是我國工業爐節能發展的理想途徑。
以生物質為原料的工業替代燃料利用技術主要有生物質成型燃料技術、生物質氣化技術和生物質熱解油技術。
生物質成型燃料技術是指將各種分散的無壹定形狀的生物質，在壹定的溫度和壓力下壓制成各種具有壹定形狀和高密度的型煤的技術。生物質成型燃料多用於壹些中小型工業蒸汽鍋爐、有機熱載體鍋爐和商用蒸汽鍋爐。
生物質氣化技術是指將生物質原料簡單粉碎後送入氣化爐，在高溫缺氧條件下進行裂解，獲得可燃氣體的壹種熱化學反應技術。生物質氣化得到的可燃氣體可直接通過管道輸送，應用於對燃料質量要求不高的工業窯爐，如軋鋼加熱爐、銅冶煉反射爐、坩堝爐、工業鍋爐、水泥回轉窯、耐火隧道窯等，其應用範圍可擴展到對燃料質量要求高的工業窯爐，如陶瓷窯、玻璃窯、熱風爐、電廠等。
生物質熱解油技術是指通過高溫快速加熱，將稭稈、鋸末、甘蔗渣等農業廢棄物分解成揮發性氣體，冷卻後提取出來的液體。生物質熱解油熱值壹般為16 ~ 18mj/kg，出油率可達70%。它可以直接用作鍋爐和窯爐的燃料，也可以進壹步加工轉化為化工產品。
2燃燒系統
在工業爐系統中，燃燒是燃料化學能釋放的過程。在這個過程中，既要考慮減少氣體和固體的不完全燃燒損失，又要考慮過量空氣造成的煙氣損失，還要考慮降低二氧化硫、氮氧化物等汙染物的濃度。因此，尋找合適的燃燒技術是實現工業爐節能減排的重要措施。目前廣泛應用的節能燃燒技術有高溫空氣燃燒技術、脈沖燃燒技術、富氧燃燒技術和分級燃燒技術。
高溫空氣燃燒技術又稱為蓄熱式燃燒技術，它不僅是壹種高效的余熱回收和節能技術，而且可以提高產品質量。蓄熱式燃燒技術是指空氣或氣體燃料與煙氣交替切換，使其流經蓄熱室，可最大限度地回收高溫煙氣的顯熱，排煙溫度可降至180℃以下，助燃介質或氣體燃料可預熱至1000℃以上，形成不同於傳統火焰的新的火焰類型，逆向燃燒使爐內溫度分布更加均勻。目前，我國已在軋鋼加熱爐、玻璃爐、熔鋁爐、鍛造爐、鋼包烘烤器等工業爐上成功應用了蓄熱式燃燒技術。
脈沖燃燒技術是壹種間歇燃燒方式。窯爐的溫度控制是利用脈寬調制技術[1]調節燃燒時間的通斷比來實現的。這種技術容易控制加熱爐的溫度，所以爐內溫度場均勻，溫度波動很小，還可以節省燃料。近年來，該技術在冶金、陶瓷等工業窯爐的燃燒系統控制中逐步推廣應用，效果良好。
富氧燃燒技術是壹種助燃空氣中氧含量超過常規值的高效強化燃燒技術。富氧燃燒技術可以降低燃料的燃點，加快燃燒反應速度，促進完全燃燒，降低過量空氣系數，減少燃燒後的煙氣量，從而提高熱量的利用效率。富氧燃燒技術更適用於高溫工業爐，如金屬加熱爐、玻璃熔窯等。有資料表明，如果用23% ~ 25%的富氧空氣燃燒，可節約燃料1/4。
分級燃燒技術是通過改變送風方式將不足的空氣送入主燃燒區，形成貧氧燃料過剩燃燒，然後將剩余的空氣加入第二燃燒區，形成貧燃料燃燒區，完成整個燃燒過程。分級燃燒可以減少氮氧化物的排放。根據項目運行結果，采用分級送風燃燒技術後，尾氣中氮氧化物的排放量可減少35%左右。
3余熱余壓利用
工業爐的余熱主要是指排出的燃燒產物的顯熱和被加熱產物帶走的顯熱。顯熱帶走了大量的熱量，如果能利用好，其經濟效益和社會效益是顯著的。目前我國工業爐余熱資源回收率僅為34.9%，回收潛力巨大[2]。下面介紹幾種常用的余熱余壓利用技術。
中高溫煙氣余熱的利用方式主要有:利用余熱鍋爐產生蒸汽或加熱導熱油直接利用，利用換熱器預熱助燃空氣，利用余熱鍋爐產生蒸汽和汽輪機發電。以軋鋼加熱爐為例，軋鋼加熱爐排煙溫度約為1000℃，在煙道內設置高效空煤氣預熱器預熱助燃空氣和煤氣，可將空氣預熱至600℃，煤氣預熱至300℃，噸鋼燃料消耗可降低0.3GJ。
低溫煙氣余熱壹般指溫度低於400℃的煙氣余熱。這種余熱雖然品位低，但余熱量大。現在壹般采用純低溫余熱發電技術，節能降耗，產生經濟效益。如水泥廠將400℃以下的低溫廢氣余熱轉化為電能用於生產，可降低水泥熟料生產綜合電耗60%左右或水泥生產綜合電耗33%左右。
幹熄焦技術是壹種成熟先進的技術，利用冷惰性氣體冷卻熄滅紅焦，然後加熱後的氣體經過除塵後進入蒸汽鍋爐回收能量或為發電提供熱量，同時消除了濕法熄焦的嚴重汙染。以壹臺140t/h焦爐為例，其年耗電量可達4000萬千瓦時。
余壓回收發電技術是指直接利用工業窯爐產生的廢氣余壓進行發電。如鋼鐵廠高爐爐頂煤氣余壓渦輪發電機(TRT)，是利用高爐爐頂煤氣的壓力能，通過渦輪膨脹做功，帶動發電機發電的裝置。
4結論
當前，應對能源危機、氣候變化和資源環境約束已成為全球壹致行動。我國“十二五”規劃也提出繼續實施能源強度降低20%左右目標和碳強度降低18%目標，加快節能減排技術研發和推廣應用。由於我國工業爐種類多，應用領域廣，在實際應用中，要根據各種爐型的特點和具體工藝要求，采取合理的節能技術方案，才能達到良好的節能效果。
參考
曹衛寧。脈沖燃燒技術在鋼坯加熱爐上的應用[J].工業爐，2009(1):27-28。
[2]孟佳。工業煙氣余熱回收利用方案優化研究[D].武漢:華中科技大學能源與動力學院，2008。