在確定余熱回收利用的方案時,首先要考慮余熱的溫度、數量和使用回收后能量用戶的特點。例如,對高爐的高溫煙氣,既可用于加熱燃燒用的空氣,又可通過冷卻水冷卻、加熱氟利昂、轉換為動力。
一般的,對余熱回收可按照下述原則來進行:
1.高溫余熱首先用在需要高溫的場合,以減少㶲損失。
2.力圖直接利用,減少能量轉換次數。
3.優先用在本身的工程上,如用在其他工程上,其地點距離提供余熱的地點要近,而且余熱的供應與需用在時間上要一致。
4.若余熱熱源常停止供應余熱,需考慮其他后備熱源。
余熱回收是一個針對性很強的課題,對不同的余熱熱源要確定一個合理的利用方案,需經過經濟與技術兩方面的比較、選擇。例如,在鋼鐵工業中,當采用連續鑄造時,就不需要均熱爐;又如鍛件直接進行鍛造,加熱爐的負荷就會減小,所能提供的余熱量也相應減少。在回收煙氣余熱時,必須考慮含有硫分的燃料的燃燒產物中硫化物的低溫腐蝕問題。若為提高余熱回收量而使換熱器出口的煙氣溫度降至露點以下,煙氣中的水蒸氣與硫化物產生硫酸而腐蝕換熱面,為此要求換熱面采用抗腐蝕的材料,通常可采用不銹鋼代替普通碳鋼。若避免低溫腐蝕,必須控制余熱回收量。
又如,空氣預熱溫度會影響燃燒溫度,空氣預熱溫度越高則燃燒溫度越高,使煙氣中的NOx濃度增加;為降低NOx含量,鄭州中威環保設備有限公司改進燃燒器的性能來實現。
從燃氣工業爐窯的熱工過程看,從爐膛流出的煙氣,溫度越高,爐內平均輻射溫壓越大,換熱越強烈,爐子的生產能力也越高。根據物料加熱溫度和燃燒方式的不同,工業爐煙氣出爐溫度在200~1500℃,。這樣,很大一部分熱量被煙氣帶走。根據節能減排原則,充分利用工業爐的余熱,具有很大的經濟技術意義。利用工業爐 余熱的主要方法有:
1.預熱燃燒用空氣或燃氣;
2.生產蒸汽或熱水;
3.預熱物料。
(四)預熱空氣或燃氣的經濟技術意義
1.節約燃料 利用工業爐的余熱預熱燃燒所需的空氣或燃氣可以回收大部分余熱。熱空氣或熱燃氣帶入爐內大量物理熱,一方面減少了供給爐子的燃氣量,直接節約燃料;另一方面,增加物理熱并不增加煙氣體積,可減少排煙熱損失。對高熱值燃氣,由于理論空氣量大,因此預熱空氣比預熱燃氣效果好。對低熱值燃氣,兩者都應預熱。
2.提高理論燃燒溫度 在高溫冶金爐上安裝空氣預熱設備,往往不僅是為了節省燃料,還有一個重要目的,就是希望得到足夠高的燃燒溫度來滿足高溫工藝的要求。對于任何工業爐,預熱空氣都可以保證足夠高溫,從而提高工業爐的生產能力。此外,對于高溫工業爐而言,使用低熱值燃氣,則必須將燃氣和空氣預熱。因而,預熱空氣和燃氣對擴大利用低熱值燃氣能源有特殊的現實意義。
空氣和燃氣的預熱溫度越高,帶入爐內的物理熱越多,燃氣的理論燃燒溫度越高。這一關系可用圖13-1明顯地表示出來。由圖可知,將空氣預熱到600~800℃時燃燒高爐煤氣,與空氣不預熱時燃燒Hl=8374kj/Nm3的混合煤氣具有同樣的燃燒溫度。
3.提高燃氣燃燒速度,改善燃氣的燃燒過程 空氣和燃氣的溫度越高,燃燒反應越快,火焰傳播速度越大。在其他條件相同時,火焰將縮短。這點對于爐子采用集中端頭供熱,提高爐子平均輻射溫壓,從而提高爐子生產能力很有益處。
二、利用余熱生產蒸汽的技術經濟意義
余熱利用的另一個有效方法是安裝廢熱鍋爐,利用余熱產生蒸汽或熱水供動力、生產工藝及生活利用。
由于水的熱容量和密度比空氣大,它可以把煙氣的溫度降至150~250℃,因此利用煙氣生產蒸汽時的熱回收率比預熱空氣大。這點是預熱空氣難以達到的。例如,一般平爐蓄熱室(預熱空氣用)排出的煙氣溫度尚有500~600℃,即使增加蓄熱室面積也難再降低排煙溫度,且不經濟,故應在蓄熱室后再安裝廢熱鍋爐,進一步降低排煙溫度至150~250℃,將蓄熱室排出煙氣熱量的50%以上回收下來。當然預熱空氣能直接改進爐子熱工特性,是應該首先應用的。生產蒸汽雖然對工業爐沒有直接作用,但對節約能源卻有重要意義。
對于某些溫度很高或含塵量高的煙氣(如煉銅爐的煙氣),若直接在爐后安置空氣預熱器,則它必然會迅速堵塞和損壞。由于廢熱鍋爐清灰方便和能耐高溫,所以可在空氣預熱器前先安裝廢熱鍋爐,起除塵和降溫作用。當然這樣會減少直接用來預熱空氣的熱量。
安裝廢熱鍋爐后,煙氣溫度降得比較低,這就能夠采用機械排煙,從而消除自然排煙受季節及操作條件的影響,使工業爐工作穩定。
預熱空氣即使在小型工業爐上也是適用的,而廢熱鍋爐過去多用于較大的工業爐。為了節約能源,有些工廠的鍛造加熱爐也采用了廢熱鍋爐,利用所獲得的蒸汽作為氣錘的動力和其他用途,收到了良好效果。
中威環保集團有限公司(鄭州中威環保設備有限公司 、鄭州德斯特自動化設備有限公司)是一家工業窯爐節能燃燒技術研究、 工業窯爐設計、 制作及窯爐自動化工程廠家,承接國內外大型工業窯爐改造及新建工程項目。
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