工业窑炉节能技术的技术措施

 

工业窑炉的能好受许多方面因素的影响，但是节能的主要措施一般都离不开优化设计、改进设备、回收余热利用、加强检测控制的生产管理等方面。
工业窑炉各项节能改造所节约的是煤炭和石油资源，还可以获得较好的温室气体CO₂的减排效果，有益于缓解全球气候变暖，还可以减少酸雨气体SO₂和NO_X与总悬浮颗粒物的排放，有利于改善地区的生态环境。
工业窑炉节能改造的内容很多，主要有热源改造、燃烧系统改造、窑炉结构改造、窑炉保温改造、烟气余热回收利用以及控制系统节能改造等项。
一、     热平衡测试
节能必须有科学的计量对比测试方法。目前公认的测试方法是热平衡测试。通过对窑炉的现场热工测定，全面地了解窑炉的热工过程，计算窑炉收入和支出的能量、供给能量、有效能量及损失能量的平衡关系，从而了解炉窑的热工状况，判断其能量有效利用程度，查明各项损失的分布情况，分析炉窑运行工况，及时调整运行工艺参数，使其达到运行的最佳状态，同时找出节约能源的有效途径，明确节能方向，为提高窑炉等能源利用效率提供科学依据，达到节能的目的。
热平衡有正平衡和反平衡两种不同测试方法，针对不同行业对热平衡测试有不同的行业标准及规定，相比之下，通过反平衡测试，能够了解窑炉的主要能量损失，为节能改造提供科学依据。热平衡测试一般在稳定工况条件下进行。
二、     热源改造
热源改造的内容视窑炉种类而定，以电为热源的窑炉，按其产品工艺要求，有的是将工频电源改为低频电源，有的是将交流电源改成直流电源，对送电短网进行节电改造，对电极进行自控改造等；有的窑炉由燃油改为燃用各种回收的可燃气，有的由燃油、燃气改为电加热，总之，都是为了减少能源消耗。
三、     工艺节能
在窑炉工艺过程认定后，关键是外部加热交换过程及内部交换的紧密配合。因而与炉窑结构，产品码放方式密切相关。对窑炉热工过程进行分析，针对窑炉结构、所用燃料和工艺要求与特点，不断改进窑炉结构和提高窑炉热工性能，合理改变工艺流程、安排热利用子过程或与外界热利用系统合理配置和引入到新工艺流中去，这样不仅可以合理用能、节能，还可以改进产品质量。
四、     先进炉型结构
工业窑炉的结构根据不同行业、不同工艺而已，种类很多，如钢铁、有色业的熔炼、熔化、烧结、热处理加热等窑炉，建材、轻工、化工、机器制造、食品等行业的焙烧、煅烧、熔融、热处理、反应干燥、烘烤等窑炉。随着科学技术的进步，节能与环保政策的推行与市场竞争的发展，工业窑炉的结构在不断改进与优化，其主要目的是改善燃烧状况，缩小散热面积、增大窑炉的有效容积，结构改造的效果既可减少能源消耗，又可以提高产品的质量和增加产量。窑炉结构的改造，尤其是以大代小的项目，要分清一个界限，即改造项目的节能效益大于增产等其他效益，方能确认节能改造项目。
对炉体进行设计或改进时，应根据生产工艺要求和热工测量数据寻求窑炉热工性能的规律性，以便定量给出各种参数对窑炉热工性能的影响，为改进窑炉结构设计提出依据。尽量选用新型节能炉型结构，提高机械化程度和能源利用率。
五、     炉体保温
炉体采用轻质的耐火材料，可以降低炉墙的容积比热容，减少炉墙的蓄热损失。在炉墙内壁设置反射系统，减少炉墙的当量导热系数，减少炉体导热所至散热损失，实现炉墙与受热物之间辐射与吸收的良好匹配。耐火纤维的导热系数小，可使炉体散热损失减少50%左右，而且热容量小，因此炉温的升降块，炉体的热损失小，炉体使用耐火纤维不仅节能，而且可以提高窑炉的作业率，即提高窑炉的产量。对于使用温度为1000℃一下的窑炉，如热处理炉，可以在窑炉内壁贴一层耐火纤维，也可以全部用耐火纤维作炉衬。对于炉温1300℃以上使用的耐火纤维尽管国内外已开发出来，但由于价格昂贵，限制了它的使用和推广。如果炉子全部用耐火材料纤维作炉衬，炉体重量显著减轻，则炉体钢架等结构都可以轻型化，窑炉设计将有很大变化。对于高温窑炉，还可以把耐火纤维贴在炉壁外层当作绝热材料使用。另外，要炉内壁涂刷辐射率（黑度）大的涂料，可以强化炉内的辐射传热，有助于热能的充分利用，其节能效果为3%--5%。
例如，水泥立窑内衬材料的要求耐高温，散热少，具有一定强度，机械化水泥立窑内衬分三层，最里层为工作层，中间为永久层，次外层为隔热层，最外层为壳体钢板。预热带和冷却带要求工作层耐磨损和耐热冲击，而煅烧带还要求抗高温的气体腐蚀作用。
扩大和推广使用不定型耐火材料是筑炉技术的发展方向，近年来广泛应用的耐火可塑料、耐火浇注料等均属于不定型耐火材料范畴，与耐火砖相比，节省了制砖烧成等工序，节省了能耗。用不定型耐火材料筑炉，炉窑的整体性能好，严密、结实、寿命长，从而提高了炉窑的作业率，因此可以全面改善窑炉的技术经济指标。近年来不定型耐火材料在品种、质量方面均取得了长足的进步，开发推广的钢纤维增强耐火材料浇注料以及各种复合耐火浇注料在很大程度上满足了工业窑炉耐高温、耐急冷急热、耐冲刷等特殊要求。一般而言，可使窑炉节能4%左右，由于延长炉体寿命提高了炉子作业率，所带来的窑炉高产的效益尤其显著。
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