探讨燃烧效率在热工实践中的运用

摘要:燃烧效率是考察燃料燃烧充分程度的重要指标,燃烧效率主要取决于燃烧装置和燃料自身的特性,与环境等因素有关。本文对燃烧的原理和我国工业炉耗能高的现状进行剖析,进而探讨降低能耗,提高燃烧效率的解决办法。

关键词:燃烧效率 工业炉 燃烧装置

中图分类号:TK11文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)04(c)-0115-01

燃烧效率,也称为燃烬率、燃净率。燃烧效率是传统教科书上的用法,现更多采用“燃烬率”的提法,缘于这种表述更加直观、全面地表达了燃烧物通过特定的燃烧装置的燃烧成为灰烬的比例。随着燃烧科学的应用越来越广,燃烧效率的高低也开始越来越受到重视,如何提高燃烧效率成为了工业生产等项目中的重要课题。

1 现阶段我国工业炉能消耗过高的问题分析

经过我国工业技术人员的不懈努力,对陈旧落后的原始工业炉窑不断改造,已经完成了30%。甚至有些工业产品单耗降到了30%以内,但是,从工业炉窑的整体系统来看,能源的利用率还是很低。发达国家的热利用率是我国相关工业的几倍。这样,不仅对大气造成严重的污染,成本支出也是相当可观。通过对比分析发现,能耗高的主要原因如下。

1.1 企业规模较小,资源无法高效利用

目前,我国的相关企业规模没有形成大规模集团化作业,很多都是由原本“小作坊”发展起来的,并且数量众多,分布分散,规模较小。很多先进的生产技术和仪器设备都无法在这样的企业中使用,进而导致生产效率低下,成本费用过高。例如,我国船舶总公司总共分管89个直属企业,这些企业分散在全国各地,生产方面基本上属于自行管理,总共拥有包括锻造、热处理等工业炉窑2265台,每年耗费标准煤96245t,单此一项就占企业总体能耗的19%,但是,其工业产出却少得可怜。

1.2 炉型和燃烧技术发展滞后,造成环境污染严重

我国现有企业中的炉型结构并不合理,主要表现在使用过程中,燃烧的不够充分,炉体的温度不高,这些就无法满足工艺要求,导致生产效率降低。全国有上万台锻造加热炉,但是,其平均的热效率仅在3%～5%之间。不仅如此,由于炉温偏低,炉体的氧化程度增大,有些企业为了解决这一问题,将燃料改为燃油或者煤气,但是,炉室内空间较小,燃烧设备亦不合理,也会造成燃烧不完全的现象发生。这些为燃烧完全的气体直接被排放到大气之后,会对空气质量造成严重影响,环境污染严重。

1.3 保温差、热散损失大

我国工业使用的炉窑中,除了电炉和冲天炉之外,均属于非标产品,采用重型砖墙,就地筑造,由于施工人员的技術差异,造成质量无法保证,并且其保温效果并不令人满意。砖缝过多,当炉内温度上升时,外部受其影响,也会出现高温现象。这就会为生产人员带来麻烦,影响正常工作。并具有一定的危险性。

1.4 检测、计量和控制仪表等设备配置不足

目前,我国针对一般的工业炉窑没有专门的检测、计量以及控制仪表,只是当生产工业要求控制相关参数时,才设有部分的检测、分析仪表等。较好的工业炉窑也只是设有温度检测和自记仪表,而对燃料消耗程度、风量以及烟气成分的检测以及控制均为相对应的检测仪器。例如,在机械行业中使用的铸型干燥炉,到目前为止,都没有配置用于检测铸型烘干程度的相关仪器,多少工作人员都是凭着经验设定烘炉的时间,这样不仅会对产品质量造成影响,更会增大生产成本。

2 降低能耗、提高燃烧效率的路径探讨

随着节能环保的意识越来越被人们所重视,保护环境、节约能源已成为企业义不容辞的社会责任。笔者将从以下三方面来分析探讨如何在热工实践中提高燃烧效果的方法。

2.1 烟气测量和燃烧效率

燃烧装置(无论电厂锅炉、工业炉、各种燃烧器还是加热装置)其目的都是把一种燃料转化成热能或电能应用于生产领域。尤其在大力提倡节能减排、高效环保的当下,更加需要提高燃烧效率运行,减少污染源的排放即减少NOX、SO2、HC(未完全燃烧的燃料),以利于生态环境保护。提高燃烧效率的方法可以使用便 携式烟道分析仪,定期进行测量和有条件采用连续在线式烟道气体分析系统测量烟道中的氧气含量和燃料的含量或一氧化碳的含量,计算出过剩空气系数、燃烧效率值、热损失值等参数。

所谓的提高燃烧效率,就是要用科学的方法,对燃料和空气的比例进行控制,确保其按照最佳比例进行燃烧,空气中含有79%的氮气,氮气并不能进行燃烧,并且还会对燃烧产生一定的阻碍作用,在燃烧过程中一样被加热,吸取了能量从烟道中被排到大气中。为了使空气中接近21%的氧气参与燃烧,就必须将其中的氮气同时加热,并且任其带着热量流失掉。我们无法避免这样的能量损耗,但是,却可以将损失降到最低。如果能够保证在燃料得到充分燃烧的前提下,将空气的输入量降到最低,就会将燃烧过程中的损耗降到最低。但是空气的减少必须在保证燃料充分燃烧的前提下进行,否则由于燃料燃烧的未充分燃烧的能量损失也是非常可观的,同时也会对大气造成污染。

2.2 寻找最佳燃烧点

如何找到最佳燃烧点是节省能耗的关键,用氧含量来分析从理论上看:过剩空气越多,能耗的损失就越大;如果随着氧气含量升高,随氮气要带走的能量就越多。要减少能耗,必须降低烟道中的氧含量;然而如果氧含量降的太多,燃料因氧量不足造成不完全燃烧,由此造成又引起损失。

2.3 正确选用烟道气体分析仪

由于燃烧是一个动态的过程,不可能是燃料过程长时间停留在最佳点上,它必定会沿着所测的曲线变化,因此实际的燃烧点不应是最佳点,因为最佳点距左面的有未完全燃烧而引起的能量损失的大斜率直线太近,因而在实际工作点应向左略偏一些,一般以增加0.25%O2为佳。

参考文献

[1]蒋欣之,马启根.燃烧效率极其计算[J].工业炉,1984(4).

[2]蒋欣之.燃烧效率在热工实践中的运用[J].河北陶瓷,1991(5).

[3]张世红,董庆姗,段之殷,等.催化燃烧技术在锅炉中的应用研究[J].北京建筑工程学院学报,2006(3).

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