李軍

摘 要：工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，完成對(duì)燃料進(jìn)行充分燃燒并為生產(chǎn)過(guò)程提供熱量的主要設(shè)備就是工業(yè)爐窯。工業(yè)爐窯在使用時(shí)對(duì)能源的消耗量極大，傳統(tǒng)的熱源生產(chǎn)過(guò)程并不能實(shí)現(xiàn)燃料的充分燃燒，造成了能源的浪費(fèi)，同時(shí)，生產(chǎn)中所排放的燃燒氣體濃度高且數(shù)量多，帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。文章將對(duì)于燃料燃燒過(guò)程進(jìn)行逐一解析，并總結(jié)出了爐窯生產(chǎn)中的節(jié)能減排措施，旨在有效解決爐窯生產(chǎn)所引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：燃燒技術(shù)；節(jié)能減排；燃燒過(guò)程

目前在爐窯加熱過(guò)程中，主要使用煤炭，石油和燃?xì)庾鳛闊崃抗┙o能源。其中煤炭能源使用較為安全，但是其能源消耗量較大且浪費(fèi)嚴(yán)重，在燃燒后對(duì)空氣的污染最為嚴(yán)重；油燃料和氣體燃料較煤燃料而言，使用效能更高，產(chǎn)生的污染也相對(duì)較少，但在使用過(guò)程中存在潛在的安全隱患，并且開(kāi)發(fā)和使用成本較高。為了提高傳統(tǒng)燃料的燃燒效能，就要從其燃燒過(guò)程入手，找出各自的優(yōu)缺點(diǎn)并加以系統(tǒng)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)爐窯燃燒過(guò)程的節(jié)能改造。

1 燃料的燃燒過(guò)程

1.1 煤的燃燒過(guò)程

在工業(yè)爐窯中，煤是作為主要的燃料。當(dāng)燃料進(jìn)入爐內(nèi)后會(huì)受到爐內(nèi)的高溫?zé)煔?、爐墻、燃料層的輻射與對(duì)流換熱而被加熱升溫，水分逐漸逸出直至完全烘干。需要在這一個(gè)階段對(duì)氧氣沒(méi)有的需求卻需要提供充足的熱量。

燃料隨著溫度的升高而開(kāi)始熱分解析出揮發(fā)分。不同的燃料溫度的析出揮發(fā)分也是不同的，褐煤到無(wú)煙煤，溫度約為130～400℃。另外，加熱速度還和揮發(fā)分的析出量是有關(guān)系的，當(dāng)加熱速度變慢的時(shí)候揮發(fā)分的生產(chǎn)量也就少，當(dāng)達(dá)到一定的溫度和濃度的時(shí)候，揮發(fā)分就會(huì)著火并進(jìn)行燃燒，同時(shí)會(huì)釋放出大量的熱，并使焦炭也進(jìn)行燃燒，揮發(fā)分的燃燒速度和與空氣有關(guān)是擴(kuò)散燃燒。

隨著揮發(fā)分的進(jìn)一步燃燒使得溫度進(jìn)一步的升高，慢慢的將會(huì)進(jìn)入到焦炭的表面燃燒，焦炭的表面燃燒速度和燃料當(dāng)中的可燃碳和氧氣有關(guān)。當(dāng)溫度低于900～1000℃時(shí)，氧氣的供給就會(huì)很充足，化學(xué)反應(yīng)速率小于氧氣向反應(yīng)表面的擴(kuò)散速率。若是溫度高于900～1000℃時(shí)，化學(xué)反應(yīng)速率將會(huì)隨著溫度的升高從而轉(zhuǎn)變呈指數(shù)增加。最后當(dāng)?shù)竭_(dá)一定的溫度后，就會(huì)超過(guò)氧氣向表面的擴(kuò)散速率，在這個(gè)時(shí)候，氧氣的輸送速率就代表著總的燃燒速率。

1.2 油的燃燒過(guò)程

油是液體燃料，與煤相比，油更易于著火和燃燒，油的沸點(diǎn)低于其著火溫度，因此，燃燒在氣態(tài)下進(jìn)行。油受熱后首先汽化成油蒸氣，油蒸氣與空氣混合達(dá)到一定的溫度時(shí)開(kāi)始著火、燃燒。要強(qiáng)化油的燃燒，就要保證有良好的霧化和混合。當(dāng)霧化不良時(shí)，油滴過(guò)大，燃燒時(shí)油滴破裂會(huì)產(chǎn)生大量的焦塊。當(dāng)混合不良，空氣不足時(shí)，即使霧化效果好，也會(huì)發(fā)生熱分解，產(chǎn)生炭黑。這些焦塊和炭黑很難燃盡，造成機(jī)械不完全燃燒熱損失。

1.3 氣體燃料的燃燒過(guò)程

工業(yè)爐窯中使用的氣體燃料主要是煤氣、天然氣和石油液化氣。氣體燃料含灰分極少，不存在燃盡問(wèn)題，所以燃燒和著火是燃燒的過(guò)程，將燃?xì)夂涂諝馐欠襁M(jìn)行預(yù)混合，當(dāng)進(jìn)入燃燒室的時(shí)候，分為三種燃燒的燃?xì)?，有擴(kuò)散、無(wú)焰和大氣燃燒這三類(lèi)。擴(kuò)散燃燒是將燃?xì)夂涂諝獾臄U(kuò)散和混合程度決定的并不參與預(yù)混。與之相反的是無(wú)焰燃燒，無(wú)焰燃燒的速度快強(qiáng)度大并且能夠在燃燒之前可以完全的混合。而大氣燃燒正好處于兩者的中間位置，既沒(méi)有無(wú)焰的燃燒速度快和強(qiáng)度大的特點(diǎn)，也沒(méi)有擴(kuò)散燃燒的不混合。

2 如何有效提升爐窯燃燒效果，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)

對(duì)于傳統(tǒng)爐窯燃燒方法的節(jié)能改進(jìn)機(jī)制主要是在保證爐窯供熱穩(wěn)定性和效能性的基礎(chǔ)上，對(duì)燃燒的技術(shù)采取合理的方法進(jìn)行改造，同時(shí)對(duì)爐窯設(shè)備本身進(jìn)行節(jié)能化改造，以達(dá)到提高燃燒效率，節(jié)能減排的效果。

2.1 加工工藝的改進(jìn)

對(duì)于不同的爐窯加工行業(yè)，采用的加工溫度條件也是不盡相同。爐窯加熱中將燃燒工藝的水準(zhǔn)控制在一定范圍內(nèi)是保證加工質(zhì)量的內(nèi)在需要。首先，燃燒環(huán)節(jié)中要保持溫度的可持續(xù)性，在操作過(guò)程中盡量避免能源供應(yīng)的中斷使燃燒環(huán)境出現(xiàn)較大的變化；其次，在爐窯的選用方面要注重于企業(yè)生產(chǎn)要求的結(jié)合，選用符合生產(chǎn)標(biāo)注的爐窯設(shè)備。

2.2 開(kāi)發(fā)新型燃燒技術(shù)

傳統(tǒng)燃燒技術(shù)之所以能源消耗量大，燃燒效能低主要是由于爐窯內(nèi)燃料燃燒不充分造成的，因此，在爐窯燃燒時(shí)，要根據(jù)不同燃燒需要和環(huán)境條件將燃燒溫度控制在合理范圍之內(nèi)，還可以通過(guò)采用加大供氧量，提高氧氣的純度來(lái)創(chuàng)造穩(wěn)定高溫的燃燒環(huán)境。目前在爐窯燃燒中所使用的新型技術(shù)主要有富氧燃燒和新型燃燒控制技術(shù)。富氧燃燒技術(shù)的工作原理主要是通過(guò)增加爐窯內(nèi)氧氣的含量，提升燃燒的溫度，從而將窯內(nèi)溫度保持在穩(wěn)定狀態(tài)，使持續(xù)并符合燃燒要求。新型燃燒控制技術(shù)主要是通過(guò)調(diào)整進(jìn)料口和散熱口的結(jié)構(gòu)，使得爐窯內(nèi)溫度分布更加均勻，并能夠?qū)囟茸龀黾皶r(shí)調(diào)整，加強(qiáng)熱氣氣流的轉(zhuǎn)換和流通，提高燃燒效率。另外，還可以通過(guò)更換爐窯制作材料，控制外界爐溫，或者對(duì)燃料實(shí)行干燥作業(yè)等技術(shù)措施來(lái)盡可能使燃料的利用率有所提升，實(shí)現(xiàn)燃料的充分燃燒。

2.3 爐窯設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化

2.3.1 定期進(jìn)行熱量標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)，優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)

爐窯設(shè)備的優(yōu)化改造要以對(duì)其燃燒溫度的檢測(cè)作為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于不符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的老舊設(shè)備要及時(shí)予以更換或淘汰，對(duì)于有改造價(jià)值的爐窯設(shè)備在通過(guò)定量分析后制定合理的結(jié)構(gòu)改造計(jì)劃，重點(diǎn)改進(jìn)不符合節(jié)能環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的部分。

2.3.2 有針對(duì)性的進(jìn)行設(shè)備改造

首先要注重爐窯保溫效果的測(cè)定，力求保證爐窯燃燒設(shè)備內(nèi)部溫度的穩(wěn)定性，同時(shí)要在爐窯改造中多使用新型改造工藝和技術(shù)，在節(jié)省生產(chǎn)成本的前提下最大程度地實(shí)現(xiàn)燃燒效能，使?fàn)t窯工業(yè)生產(chǎn)兼具經(jīng)濟(jì)型和環(huán)保性，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。

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