工业炉窑系统节能技术概述.docx

工业炉窑系统节能技术概述供暖锅炉系统节能技术节能概念：通过采用锅炉集中控制技术、水力平衡技术、环境温度补偿技术、分层燃烧技术、烟气冷凝回收技术以及公共建筑分时分区控制供热技术，对原有锅炉系统进行技术改造等。节能效果：节能率15%左右。余热余压利用节能技术节能概念：充分利用炉窑摇头、窑尾等可利用的余热余压资源，通过汽轮机等设备直接利用或发电，实现高效率能源转换。节能效果：使热力系统效率提高6%-8%，可以最大限度地利用烟气余热，使锅炉在不同负荷下稳定运行，可实现节能约30%-35%。热电冷三联供节能技术节能概念：以天然气为燃料，通过燃气轮机和内燃机做功，带动其他设备，向用户同时提供电力、蒸汽、热水和空调冷水等能源服务。节能效果：能源利用率可达90%以上，没有输电损耗。高温空气燃烧节能技术节能概念：由高效余热回收技术和高温低氧燃烧技术两个关键环境组成，通过燃烧器双向燃烧和蓄热体回收烟气余热，使炉膛内空气温度为800，排烟温度控制在150，实现高效燃烧。节能效果：具有高效节能和超低氮氧化合物排放等多种优点，热效率达95%以上，减少二氧化碳排放30%以上。富氧燃烧（简称OEC）节能技术节能概念：燃料燃烧时需要氧气，它通常是由空气中的氧气提供，在助燃空气中仅占20.9%的氧参加燃烧，而其余79.1%的大部分氮气不参加燃烧，带走了大量热量，降低了燃料的有效利用率，相应增加了燃料消耗，用27%的富氧空气进行燃烧时，废气所带走热量减少约25%，相应减少了热损失。节能效果：1、氧燃烧可以提高燃烧区的火焰温度；富氧燃烧改变了燃料与助燃气体的接触方式，降低燃料的燃点温度，可明显缩短火焰根部的黑区，增大有效传热面积；富氧燃烧可以加快燃烧速度，改善了燃料的燃烧条件；富氧燃烧使燃料所需空气量减少，废气带走的热量下降；富氧燃烧可以增加热量利用率；合理的富氧供给方式提高了传热效率。2、工业锅炉利用富氧助燃技术可提高锅炉效率5%-19%。具有稳定锅炉运行工况，减少大气污染、延长锅炉寿命等效果，综合效益十分明显。（16）锅炉风机系统节能技术分析 摘要：分析了企业锅炉风机运行现状及普遍存在的问题,针对某企业锅炉实际生产蒸汽及负荷使用情况，提出了改造方案,进行了经济分析。1前言我国企业的风机在运行中普遍存在以下3个问题： 单机效率低,国内产品比国外的效率约低5%10%。 系统运行效率低。这是因为系统单机选型匹配不当、系数裕度过大和不合理的调节方式所造成。参数裕度过大由两方面造成：一是设计规范的裕度系数过大，“宽打窄用”；二是系统中单机选型过大，向上靠档、宁大勿小。最终造成整套系统欠载运行的不合理匹配状况。 多数风机都要用风门或闸阀来节流，增加了管网阻力，因此阻力损失相应增加，风机系统会浪费电能。另外，在节流调节方式中，电动机、风机等长期处于高速、大负载下运行，维护工作量大，设备寿命低，并且运行现场噪音大，影响工作环境。针对以上问题有必要对风机系统进行技术改造，以求提高风机系统能源利用率。2 实例：2.1系统简介某塑料厂锅炉房有2个蒸发量20t/h燃煤锅炉。锅炉配置的风机见表1。表1 锅炉配置风机参数表风机名称型号规格铭牌参数台数配用电机型号/功率（kW）风量（m3/h）风压（Pa）离心式通风机Y47311X12D7120028532YB250/90离心式通风机G47311NO.10372003234255风机名称型号规格铭牌参数台数配用电机型号/功率（kW）风量（m3/h）风压（Pa）塑料厂锅炉房2003年产蒸汽56906t，耗煤9500t，耗电181.72万kWh。蒸汽煤耗为166.9kg/t，蒸汽耗电为31.9kWh/t，企业进厂平均电价为0.54元/kWh。2.2测试与分析： 测试结果锅炉引风机主要参数测试值与铭牌参数对比见表2。表2 锅炉引风机重要参数对比表2 锅炉引风机重要参数对比铭牌参数测试值测试值占铭牌额定值百分比（%）风量（m3/h）712004201259全压（Pa）28531446.8151风机效率（%）703144风门开启度（%）1003030 锅炉负荷率：塑料厂锅炉各时间段负荷率数据见表3。表3 2004年7月8日9日塑料厂锅炉负荷数据时间段8：009：0010：0011：0012：0013：0014：0015：0016：0017：0018：0019：00额定产汽量（t/h）202020202020202020202020实际产汽量（t/h）454336256641负荷率（%）20252015153010253030205时间段20：0021：0022:0023:000:001:002:003:004:005:006:007:00额定产汽量（t/h）202020202020202020202020实际产汽量（t/h）236125482445负荷率（%）10153051025204010202025 分析从上述图表中可以明显看出由于产品用汽量的大幅减少，导致锅炉实际生产汽量远低于铭牌额定出汽量，日平均负荷率仅为20%左右，每小时最高负荷率也仅为30%。由于产汽量下降，直接导致耗煤量下降，引发引风量减少，造成引风机效率低下。2.3节能方案2.3.1鉴于企业目前用汽负荷减小，企业应对生产用汽负荷进行中长期评估及经济效益分析。根据企业实际用汽现状，选用小蒸发量锅炉，如以6.5t/h替代目前20t/h蒸汽锅炉，可提高锅炉运行经济效益。2.3.2在保留锅炉现状的前提下，对送、引风机进行变频调速改造，以适应目前锅炉低负荷运行的需要。2.3.3完成上述方案的经济效益测算：用小蒸发量锅炉带来的效益以吨蒸汽耗电量达到6.5t/h锅炉蒸汽耗电水平测算，年节约电费：（31.9kWh/t-l5kWh/t）56906t/a0.54元/kWh=51.95万元/a式中：31.9kWh/t、56906t/a为2003年锅炉房吨蒸汽电耗和年蒸汽产量，l5kWh/t为6.5t锅炉吨蒸汽电耗取值。购置安装6.5t/h锅炉预期费用约80万元（RMB），不计复利，投资回收期约为1.6年。采用变频调速经济效益测算（以引风机为例）实测风机电机输入功率：60.3kW实测风机轴功率：54.07kW风机有效功率：31%54.07kW=16.76kW损耗：:约37kW根据风机测试数据，利用相似定律测算，达到现有风量，风机可节省轴功37kW左右，考虑到其它因素，以80%测算可节省轴功29.6kW，则全年节约电量为:29.6kW24h/d350d/a=24.86万kWh/a。节电率：29.6kW/60.3kW=49.09%年节约电费：24.86kWh/a0.54元/kWh=13.4万元/a投资费用：:约16万元（按一台锅炉送、引风机145kW功率考虑）投资回收期：16/13.4=1.2年3 结论通过以上的分析，对低负荷下的锅炉风机应当进行技术改造。可以通过采取更换锅炉，安装变频器等措施，达到节能的目的。（17）转炉实现“负能炼钢”的技术与措施 摘要：通过对邯钢一、三炼钢转炉工序能耗与回收现状的分析及与宝钢、武钢的比较，找出了邯钢转炉工序能耗高的主要原因，确定了邯钢转炉工序达到负能炼钢煤气、蒸汽最低回收量，并制定降耗措施。关键词：转炉；负能炼钢；能源最低回收量；措施前言目前，钢铁工业面临的能源形势非常紧张。一方面，外购能源价格不断上涨，能源费用占成本的比例逐年加大；另一方面，我国大部分钢材的价格已基本趋于低价格水平。因此，能源消耗对钢铁工业的发展将成为重要制约因素。实施低成本战略是钢铁企业坚持走可持续发展的必由之路，邯钢必须依靠科技进步，加强能源管理，降低转炉工序的能源消耗，提高转炉煤气、余热蒸汽的回收量，才能实现负能炼钢。2 邯钢转炉工序能耗的现状及分析2.1 邯钢转炉工序能耗的现状表1为近两年邯钢、宝钢和武钢转炉工序的能耗值。从表1可以看出，邯钢一、三钢转炉工序能耗已远远落后于宝钢、武钢，2005年其转炉工序能耗分别比宝钢高26.27kgce、40.72kgce，比武钢高22.67kgce、37.12kgce。表2为邯钢一、三钢2006年14月份转炉工序能耗完成情况。2.2 邯钢转炉工序能耗完成情况及差距的分析表3为2005年邯钢一、三钢与宝钢、武钢能源介质消耗比较。从表3可以看出，邯钢转炉与宝钢、武钢有较大的差距。由表3可知：邯钢转炉工序的差距主要是煤气、氧气消耗偏高，回收煤气、蒸汽量较小。分析其原因及影响如下：(1)煤气消耗偏高。邯钢钢包烘烤热效率低，一钢和三钢各仅有一座钢包烘烤器是蓄热式，而宝钢、武钢钢包烘烤全部为蓄热式烘烤，同时缺乏有效的管理，所以煤气消耗与宝钢、武钢相差较多。邯钢一、三钢消耗煤气折焦炉煤气分别为5.74m3/t、11.54m3/t，与宝钢比分别高3.52m3/t、9.32m3/t，使一、三钢转炉工序能耗分别升高2.01kgce/t、5.32kgce/t。因此，邯钢炼钢煤气消耗还有较大的降幅空间。(2)氧气消耗较高。主要是转炉超装严重，炉容比偏小，喷溅严重，喷溅一次，吨钢增加氧耗0.6m3，使转炉工序能耗升高0.2kgce/t。炼钢用白灰质量差，转炉炼钢应使用活性白灰。邯钢一、三钢转炉氧气消耗分别与武钢比高9.67m3/t和14.3lm3/t，使工序能耗分别升高2.99kgce/t、4.43kgce/t。(3)回收煤气量较少。主要原因是邯钢煤气资源富裕，导致一炼钢转炉煤气用户少，遏制了一炼钢煤气回收。三炼钢2005年转炉煤气不具备回收条件，2006年2月份开始转炉煤气回收，目前处在试运行阶段，回收量较小。邯钢一、三钢回收煤气分别与宝钢比少105m3/t和125m3/t，使工序能耗分别升高24.82kgce/t和38.69kgce/t。(4)余热蒸汽回收量较少。主要是转炉余热蒸汽品质差，压力波动大、含水量高，不能并入公司蒸汽管网，降低了余热蒸汽的利用率；另外公司冬季对蒸汽的需求量大，夏季需求量小，制约了余热蒸汽的回收利用。邯钢一、三钢回收余热蒸汽分别比武钢少78.5kg/t和64.2kg/t，使两炼钢转炉工序能耗分别升高9.08kgce/t和7.43kgce/t。表4为邯钢一炼钢2005年、2006年14月能源介质消耗情况。从表4可以看出邯钢一炼钢2005全年及2006年14月份转炉能源消耗和回收情况的变化，转炉工序能耗随其变化而变化的情况。表5为邯钢三炼钢2005年、2006年14月能源介质消耗情况。从表5可以看出邯钢三炼钢2005年及2006年14月份转炉能源消耗和回收情况变化，转炉工序能耗随其变化而变化。2.3 邯钢目前实现负能炼钢，一、三炼钢煤气和蒸汽最低回收量邯钢一炼钢转炉在现有能源消耗指标不变的情况下，实现负能炼钢转炉煤气最低回收量为70m3/t，余热蒸汽最低的回收量为62kg/t。在现有指标不变的情况下，三炼钢目前实现负能炼钢煤气和余热蒸汽最低回收量分别为100m3/t和90kg/t。33 邯钢实现负能炼钢的技术措施3.1 建立健全能源管理制度针对转炉负能炼钢的问题，建立健全能源管理制度和转炉煤气回收制度、能源绩效考核制度，使负能炼钢成为各级日常工作的重要组成部分，最终实现负能炼钢。3.2 降低转炉工序的氧气消耗(1)加强管理，采取合理的炉料结构，多吃废钢，少吃铁块。根据入炉铁水的温度情况及硅含量，制定合理的炉料结构，在保证正常出钢温度的情况下，多吃废钢，少吃铁块，一吨废钢比一吨铁块少消耗氧气4050m3，使转炉能耗降低12kgce。(2)转炉入炉铁水采用预处理技术，降低入炉铁水硫含量，将铁水硫含量降到0.010%以下，使转炉冶炼每炉平均减少一次后吹，氧耗降低2.75m3/t钢，转炉工序能耗降低0.96kgce/t。(3)采用科学的炉容比，减少转炉冶炼氧耗。如三钢转炉的装入量125t，炉容比为0.71。一般百吨转炉的炉容比在0.81之间，炉容比较小，喷溅严重，喷溅一次，吨钢氧耗增加0.6m3，使转炉工序能耗升高0.2kgce/t。3.3 降低转炉工序煤气消耗，钢包烘烤采用蓄热燃烧技术钢包烘烤是炼钢工序中的重要环节之一，也是耗煤气大户。钢包烘烤采用蓄热式高效烘烤装置，较一般烘烤装置节约煤气30%左右；同时，提高钢包烘烤质量，钢包的烘烤温度1100，使转炉出钢温度降低20。并且，排烟温度150，可实现低CO2和NOX排放。 3.4 提高转炉煤气回收量(1)转炉煤气回收系统采用激光在线气体含量分析仪新技术，气体浓度反应速度由原来20秒左右缩短到1秒内，此项实施后，预计每年可多回收转炉煤气1429.19万m3，降低工序能耗0.7kgce/t。(2)转炉加强标准化操作，改进供氧制度和造渣制度，加强炉体维护减少炉口积渣，提高煤气的回收质量和数量；同时稳定、拓展转炉煤气用户，这对转炉煤气的回收工作影响很大。如：焦化百吨5号锅炉燃烧转炉煤气，可使转炉煤气回收量提高30m3/t以上，使一炼钢煤气回收达到70m3/t以上，实现负能炼钢。三炼钢转炉煤气回收工程目前正在试运行，待新中板投运后，三炼钢转炉煤气回收预计可达到90100m3/t，实现负能炼钢。3.5 提高转炉余热蒸汽回收利用量邯钢转炉余热蒸汽存在压力波动大、含水量力再作贡献。在为公司新一轮发展提供能源保障的同时，不断减轻环境负荷，在建设资源节约型和环境友好企业方面当好排头兵。(1)将节能降耗作为宝钢文化的一项重要内容加以宣传和贯彻。将节能降耗指标作为绿色宝钢的标志，强化管理，进一步加强全体员工的节能意识，杜绝浪费，使主要能源系统技术经济指标保持先进水平，节能降耗取得新突破。(2)继续加大对节能降耗工作的系统策划、工作细化、成果固化。集中公司内部相关专业的人力资源，保证公司的能源稳定供应和持续进步。推进各用能单元把节能项目和指标细化落实，主动思考，扎实推进，挖掘节能潜力，将成熟的节能技术和做法加以推广和固化。继续推进节能项目和相关工作按节点实施。(3)节水工作要继续加大力度推进，同时要注重水质稳定和水系统生态保护。研究厂区雨水回收利用的可行性，开展护厂河水质和生态治理的研究。(4)做好同种能源介质区域联网分析工作，做好余热蒸汽的回收利用工作，做好氩气系统的平衡工作。研究北部能源管理系统优化及运行的安全可靠性。(5)通过自主创新，形成具有宝钢自主知识产权的能源管理与节能技术。提倡自主创新、自主集成，对厂区内成功应用的节能技术要快速推广。依托科技进步，优化生产组织，大力推广节能新技术、新工艺的应用。（18）热电厂改用汽动给水泵节能效益分析 搞要：汽动给水泵是热电厂利用富裕蒸汽，节能降耗的有效措施之一。它投资少、见效快，综合经济效益显著。关键词：节能；沉动；抽汽热电企业行之有效的一项节能技改是改电动给水泵为汽动给水泵。它投资少，见效快，效益显著。1 给水泵拖动方式比较 锅炉给水泵的拖动方式，一般分电动机与汽轮机二种拖动方式。电动机多采用交流电动机，所以给水泵的转速是定速的，锅炉给水调节经过“节流”调节。但电动机操作方便、灵活、占地小，而汽轮机拖动，它有蒸汽管路和操作阀件，运行较麻烦，占地也大，但可变速运行，无 “节流”损失。 电动给水泵耗用的是电厂发的电(厂用电)，而汽动给水泵消耗的是蒸汽的热能，是由煤经锅炉转换成主蒸汽做功后或不做功入给水泵小汽轮机直接拖动给水泵。也就是说给水泵小汽轮机的拖动蒸汽有二种可能，一种是锅炉的新汽，一种是人主汽轮机后，作了部分功的抽汽。后者实现了能源的梯级利用，增加了抽汽量。其排汽有二，一为排入回热系统的除氧器，作为回热用，二为排人供热系统作为供热量的一部分，因此热电厂给水泵汽轮机是背压机组，没有冷源损失，能效很高。2 汽动泵托动基本机理21利用富余新汽拖动给水泵 在电力供应紧缺的情况下，中小热电厂锅炉容量有富余时，用新汽拖动汽动给水泵，排汽并入外供热网，减少主汽轮机的外供抽汽，同时减少厂用电，增加外供电量。在外供热电负荷相同时，上网电量增多，增加电厂的经济效益。22利用抽汽驱动汽动给水泵 利用供除氧器加热蒸汽的压差或供热抽汽驱动汽动泵。一般中小热电厂除氧器采用大气式，0.02MPa压力；加热出水温为104。加热蒸汽采用压力为0.05-0.lMPa，温度为150-170比较适宜。能级比较匹配；但是，由于种种原因，汽轮机抽汽压力不匹配，在相当多的热电厂中，常遇到以供热抽汽0.9MPa，300左右作为热源，经阀门减压到0.1-0.2MPa，再送往除氧器。此时，0.9MPa减压至0.2MPa的节流压损，存在着明显的能源损失。为此，0.9MPa300供热抽汽先进人背压小汽轮机，使之拖动给水泵，排汽0.lMPa入除氧器加热给水。既回收了节流损失，又节省了给水泵的厂用电。同时，当建厂初期热负荷不够大，用供热抽汽驱动汽动泵可增加热负荷，提高热电比，争取达标，增加机组利用小时数，提高企业经济效益的好处。3 效益分析3.1 使用汽动给水泵经济效益(节省厂用电角度) 电动给水泵运行成本构成为462000元/a；汽动给水装置所用热量折合成供热蒸汽(0.49MPa，2920kJ/kg)的流量为594kg/h；供热蒸汽价格按45元/t，年运行时间按7000h计，则汽动给水装置年用蒸汽费用为187110元/a，年运行经济效益为274890元。3.2安全效益 从机组安全运行的角度考虑，采用汽动装置拖动给水泵可防止因厂用电申断给锅炉运行带来的风险，机组可利用锅炉的余汽正常运行。再就是大型电动机启动电流大，在投人和切除运行中，厂用电的负荷变化很大，对厂用电系统运行不利，因而采用汽动装置拖动给水泵安全性高。（19）最新一代节能环保技术膜法富氧助燃设备1、引言膜法富氧助燃技术是膜法富氧技术和局部增氧助燃技术等的有机结合。前者系指利用空气中各组分透过高分子膜时的渗透速率不同，在压力差驱动下，将空气中的氧气富集来获得富氧空气的技术。和深冷化、PSA法相比，膜法具有设备简单、操作方便和安全、起动快、规模可小可大、不污染环境、投资少、用途广等优点，工业发达国家称之为“资源的创造性技术”。据文献报导，1982年世界气体分离膜销售量为三百万美元，而1992年猛增到一亿零五百万美元，平均年增长率为42.7%。而后者包括“局部增氧”、“梯度燃烧”和“对称燃烧”等高新技术，正如同怎样加钢于刀刃上一样。一般仅需空气量的1%-3%（体积百分数，以下同）的富氧加于关键部位来助燃，不但显著节能、增产，还能延长炉龄、消除烟尘污染等。 天津欧达科技设备有限公司可以提供包括咨询、设计、施工、技术支持在内的一条龙服务。 2、膜法官氰助燃技术用于节能和根治污染的机理 2.1 提高火焰温度 因氮气量减少，空气量及烟气量均显著减少，故火焰温度随着燃烧空气中氧气比例的增加而显著提高，但富氧浓度不宜过高，国内外研究均表明，富氧浓度在28%左右时力最佳，而这也正是膜法富氧的最佳浓度范围，因为氧浓度较高时，火焰温度增加较少，而制氧投资等费用猛增。 2.2 加快燃烧速度，促进燃烧完全，从而根治污染 燃烧在空气中和在纯氧中的燃烧速度相差甚大，如氢气在纯氧中的燃烧速度是在空气中的4.2倍，天然气则高达10.7倍左右，故用富氧助燃，不仅能提高燃烧强度，加快燃烧速度，获得较好的热传导，同时由于温度提高了，将有利于燃烧反应完全，从而从根本上消除污染。 2.3 降低燃料的燃点温度 燃料的燃点温度不是常数，如CO在空气申为609，在纯氧中仅388，所以用富氧助燃能提高火焰强度、增加释放热量等。 2.4 减少燃烧后的排气量 用普通空气助燃，约五分之四的氮气不但不参于助燃，还要带走大量的热量。如用富氧助燃，氮气量要减少，故燃烧后的排气量赤减少，从而能提高燃烧效率等。 2.5 增加热量利用率 富氧助燃，对热量的利用率会有所提高，如用普通空气助燃，当加热温度为1300时，其可利用的热量为42%，而用26%(体积百分数，以下同)的富氧空气助燃时可利用热量为56%，增加33%，而且富氧浓度越大，加热温度越高，所增加的比例就越明显，因此节能效果就越好。 2.6 降低空气过剩系数 用富氧代替空气助燃，可适当降低空气的过剩系数，这样，燃料消耗就相应减少，从而节约能源。日本节能中心技术部长小西二郎在工业窑炉节能措施中，着重于降低空气过剩系数的研究。如他在一台热处理炉中经多次试验，将空气过剩系数从1.7降到1.2，平均节能达13.3%。 3、膜法富氧用于助燃进展 膜法富氧用于助燃，对所有燃料（包括气体、液体和固体）和绝大多数工业窑炉如锅炉、加热炉、水泥窑等均实用，既能提高劣质燃料的应用范围，又能充分发挥优质燃料的性能，如用26.7%的富氧空气燃烧褐煤或用21.8%的富氧空气燃烧无烟煤所得到的理论燃烧温度T与用普通空气燃烧重油得到的T相当，说明用富氧烧煤可代替空气烧油，这在我国煤多油少的情况下特别具有重要意义。下面分别介绍国内外膜法富氧用于助燃的进展。 3.1 国外膜法富氧助燃进展 早在80年代初，许多发达国家都投人了大量人力物力来研究膜法富氧技术，特别是日本，其通产省就资助组织了旭硝子等7家公司和碉究所参加的“膜法富氧燃烧技术研究组”。由于能源紧张，日本先后有近20家公司推出膜法富氧装置。该国曾在以气、油、煤为燃烧的不同场合进行了各种富氧应用试验，得出如下结论：用23%的富氧助燃可节能10% -25%；用25%的富氧助燃可节能20%-40%；用27%的富氧助燃则节能高达30%-50%等。联邦德国在一座马蹄型蓄炉上用27%的富氧试验，使熔化率增加了56.2%，能耗则下降20%，而熔化温度提高了100。瑞典、英国、德国在滚轧和铝熔炉装置上采用膜法富氧浓度25%-27%，节约燃料12%-28%，而原设备生产率提高17%-39%，美国WOLVERINE铜冶炼厂，采用29%的膜法富氧可节约燃料大于30%。文献报导，用30%的富氧助燃时可节约大约40%的天然气。此外前苏联、英国、法国、捷克等均有膜法富氧用于助燃的报道。 值得一提的是国外绝大部分用的是整体增氧来助燃，即所需空气全用富氧空气来代替，所以投资非常大，故国外还没有推广应用。还需说明的是国外己出现“全氧”，即用100%的纯氧来助燃，目的是消除氮氧化物。但我们认为除非特殊领域非用不可一般锅炉使用很不现实。下面以10t燃煤锅炉为例来说明，如用我们的高新技术，仅需配富氧约140Nm3/h，配电约l3kW，占地约5m2，总投资才22万元，一般八至九个月就能收回全部投资。若用“全氧”来替代，需2500Nm3/h，配电约1700kW，占地约300m2，投资至少1000多万多。除非是特殊工艺需要，否则是决不能使用的。 3.2 国内膜法富氧助燃进展 局部增氧助燃技术包括 “局部增氧”、“梯度燃烧”和“对称燃烧”等高新技术，即使用富氧量仅为所需空气量的1%-3%，而原来鼓风量和引风量均要下降20%-50%，这里包括机泵的选择和匹配、膜装置的优化组合、循环水的自动调节、控制和报警、常压富氧空气的除湿、富氧系统的稳压和增压、预热器和富氧喷嘴的设计、加工、安装和调试等关键技术，哪个环节出问题都会影响综合效果。此项技术经过8年多的不断完善，有关技术和系统等均已经成熟，目前己推广20余家，包括燃油、燃煤和燃气炉窑，社会效益和经济效益十分显著:平均节约燃料11.8%，增产10.2%，产品质量亦有提高，窑炉寿命也相应延长，由于燃烧充分燃烧，显著改善环境状况，不少单位用富氧前曾因冒黑烟受到过环保部门的黄牌警告或罚款，用富氧后烟气排放全部低于国家环保标准，一般2-11个月就能收回全产投资。 4、用于工业炉窑节能的可行性分析 4.1 技术可行性 膜法富氧技术是近10年来才进人实用阶段的高新技术，发达国家称之为“资源的创造性技术”，它和变压吸附及深冷法相比，具有投资少，启动快，操作简单、寿命长、使用方便、安全等优点。 4.2 经济合理性 膜法富氧用于助燃，由于投资较少，一般2-11个月就能收回全部投资，而一般的高新技术的回收期在两年左右。故该高新技术在经济上十分合理。 4.3 实施可能性 本高新技术的实施比较简单，仅在炉窑附近加一套膜法富氧助燃系统，对炉窑本身既无副作用亦无不安全因素，对使用者来说既减轻了他们的劳动强度(减少了油/气喷嘴或煤等的结焦)，又改善了他们的工作环境。此外富氧装置无易损件又不需清洗和更换，仅机泵需日常维护，而且装置寿命达10年左右，故实施十分可行。5、工艺流程和技术指标 5.1 工艺流程 对于大多数助燃系统，一般推荐使用负压操作流程，由于能耗较低，前处理简单，操作方便和安全，仅机泵需定期维护，总投资较少等优点，经过多年的应用和不断完善，该流程已日趋成熟，有关工艺流程示意图见图1。 图1工艺流程示意图5.2 技术指标 富氧浓度：27%-31%；富氧流量：0.4-15000Nm3/h；占地面积：7m2/(300Nm3/h富氧空气)(不含循环水池面积)；电耗：0.08-0.l2kWh/Nm3富氧空气； 富氧组件：保质二年，终身优质服务。6、 应用领域、投资及回收期 (1) 玻璃窑：需富氧量70-l000Nm3/h，总投资约16-135万元，回收期约3-8个月； (2) 水泥窑：需富氧量150-5000Nm3/h，总投资约31-650万元，回收期约3-11个月； （3）工业锅炉：4t-l000t，需富氧量70-14000Nm3/h，总授资约11-1350万元，回收期约4-11个月； 上面回收期是在油价800-1200元/t、电价0.3-0.6元的基础上估算的，若燃料为天然气、煤和煤气，富氧量须适当加大，回收期亦相应延长。实际应用时，我们将根据炉型、炉况及燃料等参数进行综合评估，确保整体效益最佳。对于其它窑炉如加热炉、焚烧炉、化铁炉、冶炼炉、陶瓷窑等，均可使用膜法富氧。“局部增氧”、“对称燃烧”和“梯度燃烧”等高新专利技术系国际领先，使用富氧量一般仅为所需空气量的1%-3%，而原来进风量和引风量均约降低1/10-1/2，故不但显著节能，还能根治烟气污染等。 此外，富氧还可用于石油精炼、发酵和生化反应、各种化学化工过程氧化和部分氧化反应，如合成氨造气、双氧水和环氧乙烷等的生产以及水产养殖、医疗保健和运动员增氧训练等。总之，凡须空气之处，均有可能需要富氧空气。（20）浮法玻璃富氧燃烧节能技术 摘要：综述富氧燃烧的机理特点，以及富氧燃烧的优点，论述富氧燃烧的节能原理，介绍富氧燃烧的来源，以及富氧燃烧浮法玻璃工业生产工艺的影响并对其应用前景进行展望。关键词：富氧燃烧；浮法玻璃窑炉；节能；环保。富氧燃烧技术是以氧含量高于21%的富氧空气或纯氧代替空气作为助燃气体的一种高效强化燃烧技术。其特点在于不论是助燃空气还是燃烧废气体积都有所减少。燃烧反应速度加快，火焰温度提高，这有效提高了熔窑的热效率，熔化率增大，玻璃液单位热耗降低。烟气产生量及Nox生成量降低，进而使烟气净化系统运转更加可靠，粉尘污染大大降低。研究表明:富氧燃烧技术不仅能够节约大量能源，减少环境污染，而且能提高玻璃的产量、质量，延长熔窑寿命。该技术的成熟和推广应用也必将为浮法玻璃生产行业带来可观的经济效益及社会效益。1、国内浮法玻璃现状，富氧燃烧的迫切性 我国平板玻璃工业已具有相当规模。2004年全国玻璃产量为3亿重量箱，其中浮法玻璃占84%，产量达到2.52亿重量箱。2002至2004年三年间，仅浮法玻璃生产能力就增加了近1亿重量箱，到2004年底国内浮法玻璃生产线共有123条，生产能力超过2.8亿重量箱，预计2005年还将有近20条浮法工艺生产线投产，新型节能技术产业化市场空间巨大。 目前，工业发达国家玻璃熔窑的热效率一般在30%-40%，我国玻璃熔窑的热效率平均只有25%-35%。以日熔化400-500吨级浮法生产线为例，我国溶窑的玻璃液单耗（7-8MJ/kg玻璃液） 高出30%。尽管随着我国熔窑大型化水平的提高，这一表观数据与国外差距已经缩小；但我国平板玻璃行业过去在确定综合能源消耗时，一般不与产品质量挂钩，若要求我们提供的玻璃液熔制质量达到国外先进水平，估计我国坡璃熔窑的燃料消耗量还要增大一些。同时，国内企业一般水平和先进水平之间也存在很大差异，其能耗差别亦在20%-50%之间。因此，玻璃熔窑的节能降耗研究具有重大的意义。2、富氧燃烧的节能原理及产生富氧的来源 富氧燃烧节能的基本原理是富氧燃烧降低了烟气生产量，燃烧产物中的NOx含量降低，水蒸汽和二氧化碳的含量和分压增大，火焰黑度增加，燃烧速度加快，火焰温度提高，增大了火焰向配合料或玻璃液的辐射传热和对流传热，结果使熔化率提高。富氧燃烧在提高火焰传热效率同时，也对其燃烧设备（小炉）提出了与普通燃烧设备不同的要求。 燃料燃烧时需要氧气，它通常是由空气中的氧来提供，在助燃空气中仅占21%的氧参加燃烧，而其余79%的大部分氮气不参加燃烧，带走了大量热量，降低了燃料的有效利用率，相应增加了燃料消耗。用27%的富氧空气进行燃烧时，废气带走热量减少约20%，相应减少了热损失。再则，富氧燃烧使重油燃烧比较完全，减少了重油消耗。用含氧量大于21%的富氧空气参与燃烧将具有明显的节能效果。炉温越高，利用富氧助燃技术的节能效果越明显，例如炉温在1600时，用含氧浓度23%的富氧空气助燃，可节能25%。用含氧量27%的富氧空气比用含氧量21%的普通空气，在空气过剩系数m=l时进行燃烧的排气体积约减少20%。以燃烧重油为例，1千克重油需普通空气12.2标准立方米，如采用30%氧浓度的富氧空气，只需要8.5标准立方米，所产生的氮氧化合物减少40%。 目前，国内外对富氧燃烧熔窑熔制技术的研发主要集中于中小型马蹄焰窑。尽管我国见到了在瓶罐玻璃熔窑上的应用报道，但在大型浮法熔窑上对富氧燃烧技术进行规模研究尚无先例。可以想见，如能在大型熔窑上通过不同熔窑区域富氧燃烧控制熔窑温度曲线，突出热点，降低有害回流也必将为窑炉节能带来效益。 目前，国内外制备富氧的方法有深度冷冻法、变压吸附法和膜法三种。三种空气制氧方法比较见图1。（表1） 三种空气制氧方法比较低温精溜法变压吸附法膜分离法原理利用液化后沸点差异来精溜分离利用吸附剂对氧、氮吸附性能的差异达到分离的目的利用膜对特定气体的选择透过来分离空气技术掌握情况技术成熟比较成熟开发阶段装置规模大规模中、小规模小规模或超小型氧纯度99.2%30%-95%25%-40%耗电量（kWh/Nm3）0.04-0.080.05-0.150.06-0.12同时产生的副产物稀有气体、液氮富氧富氧产品的可调性较难较易易设备制造难度难较易易特定设备操作简单、可实现自动化设备操作方便，投资少，能耗低 3、富氧燃烧对浮法玻璃的影响 与传统燃烧技术相比，玻璃溶窑采用富氧燃烧技术可给溶窑节能带来以下效果。（1）氧燃烧可以提高燃烧区的火焰温度。研究表明，火焰温度随着燃烧空气中氧气比例增加而显著提高。富氧燃烧可明显提高火焰温度，提高火焰对配合料和玻璃液的加热效果。燃烧过程是空气中的氧参与燃料氧化，并同时发出光和热的过程。热的传递一般通过辐射、传导和对流三种形式进行。这三种形式何种作用最大主要取决于：火焰类型和形状，加人空气中的含氧量及燃烧设备周围的情况等。由于热传递速率与温度的四次方成正比，所以提高燃烧温度将会大大增加热辐射。 火焰温度与氧浓度的关系为：1火焰温度随富氧空气浓度的提高而增高；2随氧浓度的继续提高，火焰温度的增加幅度逐渐下降。例如，在绝热状态下，空气含氧量从23%增加到25%时，火焰温度增加100，但空气含氧量从25%增加到27%时，同样是增加2%的含氧量，火焰温度只增加了约30。为有效利用富氧空气，氧浓度不宜选得过高，一般按空气过剩系数m=1-1.5组织火焰时，富氧空气浓度取23%一27%为宜，其中空气含氧量从21%增加到23%时，效果最明显；3空气过剩系数不宜过大，否则，同样浓度的富氧空气助燃，火馅温度较低。通常在组织燃烧时，控制在1.05-1.1，已达到既能获得较高火焰温度又能燃烧完全的效果。（2）富氧燃烧改变了燃料与助燃气体的接触方式，降低燃料的燃点温度，可明显缩短火焰根部的黑区，增大有效传热面积。当用重油作燃料时，它先蒸发成气体，主要是氢气和一氧化碳，其燃点温度为500-600，当富氧空气参与助燃时，其燃烧条件得到改善，从而降低重油的燃点温度，使火焰变短，火焰强度提高，释放热量增加。尤其是玻璃熔窑燃料燃烧时，通常将燃料喷枪置于助燃空气的下方，由于不能及时混合，在火焰根部常有低温区存在，形成所谓的黑区。黑区的存在减小了火焰在溶窑内的覆盖区城，降低了传热效果。 （21）燃气锅炉的节能改造技术 北京某厂在天然气锅炉的尾部烟道加装节能器以达到节能目的。通过对四台燃气锅炉加装节能器的改造，实现了天然气锅炉的节能，经过测试节能效果显著，同时对锅炉的运行没有造成影响。北京某厂在天然气锅炉的尾部烟道加装节能器以达到节能目的。 1、原有锅炉的燃烧运行方式：该厂现用四台日本三浦公司生产的多管贯流式锅炉。其参数为：额定工作压力：10MPa； 蒸汽温度：饱和；额定蒸发量：4t/h；锅炉效率：85%。 锅炉的结构主要有上集箱、下集箱、中间水管组成。中间水管分别和上下集箱相连，并设计成两层，叫间形成炉膛。经过水处理后的软化水首先进人下集箱，从下集箱迸人中间两层水管，经吸热 后变成饱和蒸汽迸人上集箱，从上集箱经 主蒸汽管排出炉外。 锅炉的工作过程为，燃烧机点燃后，在炉膛内燃烧，燃烧的火焰温度约在1200左右，产生强烈的辐射放热，中间最内侧的水管受到大量的辐射热，经管壁的热传导作用传递给管内的水，使其温度增加。炉膛出口处高温烟气的温度降低，辐射热减弱，烟气进人外层水管与内层水管之间的空隙，与管子之间形成对流换热，水管壁吸收经对流换热的热量传递给管内的水温度进一步增加，直至变成蒸沉送至热用户。 在以上过程中，虽然锅水吸收了大部分酬但由于锅炉本身的结构和燃烧状态等原因，仍有一部分热能不能被吸收，这部分热能以废气的形态从锅炉的尾部烟道排出，最明显也是最直观的就是排烟温度过高，从而直接造成了燃料浪费，这也是大部分天燃气锅炉燃料粮费的主要表现形式。 为了迸一步了解锅炉的运行效果，我们对锅炉进行了测试，同时对原有锅炉的热效率进行了计算，如：表1。 从表1中可以看出，锅炉消耗天燃气的量是比较大的，排烟温度也比较高，燃料浪费比较明显，因此导致了锅炉的运行效率也比较低。 2、降低排烟温度：从以上分析知道锅炉的能源浪费主要是排烟温度过高，为了节能首先尽量减少烟道的热损失，为此，可以在锅炉外增加一个内有受热面的烟道，这个装置我们把它叫做节能器。2.1结构：烟道加装节能器后，为了防止由于烟温降低可能产生的低温腐蚀，节能器的材料选择了我国研制的抗低温腐蚀材料09CrCuSb，它可以在一定程度上减缓腐蚀的速度，延长设备的使用寿命， 对防止低温腐蚀是有效的。节能器的主要受压元件就是节能器内的数排蛇形水管，它的材料确定之后，为了保证锅炉的运行安全和节能器的质量，对节能管的强度按国家有关标准进行强度计算和规格的选取。节能器的保温壳内安装的数排直径为324的蛇形水管与壳外的上下联箱相连，上联箱为出水，下联箱为进水。这样就组成了一个完整的节能器，见图l。表1炉号燃气量m3/h排烟温度锅炉效率%1305290.784.02299263.685.73306270.686.04260249.786.52.2工作原理：节能器的进口与锅炉的烟气出口相连，节能器的出口与烟囱相连，节能器的下联箱与水泵相连，上联箱与锅炉相连。锅炉尾部排出的高温烟气首光进人节能器的进，通过节能器的蛇形水管后经节能器的出口进人烟囱排出炉外。节能器内的蛇彩管与锅炉排出的高温烟气充分接触，以对流换热的方式吸收高温烟气的热量，经过管壁的热传导作用将管内的水加热，然后注人锅炉，提高了锅炉的进水温度。并降低了排烟温度。见图2。3、改造效果：加装节能器后，在原有锅炉运行参数不变的使用情况下，对锅炉进行了调试和试运行，并对锅炉进行了测试，同时对几台锅炉的效率进行了计算，见表2。 加装节能器后，锅炉的燃气量平均降低了约37m3/h，排烟温度平均降低了133，锅炉效率平均提高了8%，因此不仅节省了能源，还提高了锅炉使用的经济性，效果十分显著。而且该厂所改造的锅炉是生产用气常年运行，两班倒，保守计算每天运行在10小时以上，如果每天按10小时运行，一年按运行十个月计算，则每台锅炉至少运行3000小时，那每台锅炉每年就可以节约 天燃气10万m3以上。所以节能效果是相当可观的。4、结论：该厂的四台锅炉进行加装节能器的改造后，通过一段时间运行考察，运行状态正常，各项指标都达到了使用要求。通过测试证明了节能的效果是非常明显的，因此可以得出如下结论： （1）这种小型天燃气锅炉加装尾部节能器是可行的。（2）加装节能器后，节能效果是比较明显的，而且运行可靠，有很大的推广价值。表2炉号燃气量m3/h排烟温度锅炉效率%1259140.893.42250138.593.73258135.793.94256125.594.4（22）蒸汽凝结水的回收与利用 工业生产过程中大量使用蒸汽进行过程加热，间接加热过程蒸汽放出汽化潜热产生凝结水，蒸汽热量有约20%仍存在于凝结水中，这部分凝结水温度高、无需软化，可通过回收加以利用。在石油、化工、纺织、造纸、食品等行业，工艺用汽量很大，凝结水有效回收利用成为节能降耗的重要环节。 凝结水的特点： (1)处于对应压力下饱和温度。(2)间接加热时，不被污染的条件下，可得到无需水处理的软化水。(3)压力下降会发生闪蒸现象，高温凝结水回收难度大。1、几种常用的凝结水回收方式 1.1 开式回收系统 开式回收系统是把凝结水回收到锅炉的给水罐中，在凝结水回收和利用的过程中，回收管路的一端是向大气敞开的，通常是凝结水的集水箱与大气相通。当凝结水的压力较低，靠自压不能到达再利用场所时，可利用泵对凝结水加压输送。 这种系统的优点是设备筒单，操作方便，初始投资小，但经济效益差。由于凝结水直接与大气接触，凝结水中的溶氧浓度提高，易产生设备腐蚀。这种系统仅适用于小型蒸汽供应系统，凝结水流量较小，二次蒸汽量较少的系统。 1.2闭式回收系统 1.2.1密闭式凝结水回收系统 这种系统已广为采用，凝结水通过疏水阀进入集水罐，汽水 分离后蒸汽由排汽管排出，凝结水由泵打出。由于凝结水处于饱和状态，压力下降发生汽蚀，所以泵需要加装防汽蚀装置，将泵入口水加压来防止汽蚀。由于集水罐和大气相通，所以罐内水温度不能太高。密闭式凝结水回收装置 实际上不能够真正实现密闭运行。该系统允许凝结水的流量和扬程都可以很大，凝结水的输送地点不受限制。凝结水回收的经济效益好，设备的工作寿命长，但是系统的初始投资较大，操作不方便。 以上两种方式都不能实现凝结水回收的密闭运行，总有一部分闪蒸汽排到大气，增加了热能损失和热污染。 1.2.2热泵式凝结水回收系统热泵式凝结水回收装置通过专门设计的蒸汽喷射式热泵，将闪蒸汽抽出，升压再利用，可以较好的解决闪蒸汽排空的问题。将闪蒸汽抽出，可使集水罐中的压力降低，凝结水温下降。集水罐中压力下降，可使凝结水回收畅通，有利于换热器的工作。闪蒸汽加压就地利用，比液化回锅炉减少了输送所消耗的能量，减少了锅炉的散热及排烟损失，实现了封闭循环。用孔板式:疏水阀代替其他型式的疏水阀，碱少了疏水阀的维修工作量和更换周期，比用普通疏水阀节约大量资金。利用蒸汽喷射式热泵，将凝结水的闪蒸汽升压，回收利用，做到汽水同时回收，使可用蒸汽量大于锅炉的供汽量。并可使凝结水在闪蒸汽被吸走时温度降低，用防汽蚀泵打回再用，节能效果显著。 应用此种系统现场要有足够高压力的蒸汽用来引射闪蒸汽，目前企业的工业锅炉很多在降压 运行，实际设计压力高于用汽压力。而锅炉降压运行是不经济的，所以从潜在能力上看，大部分用汽企业具有应用此系统的条件。 开式和闭式回收系统仅仅是凝结水回收系统的大体分类，具体的凝结水回收系统还要根据具体的项目情况，如凝结本的现场条件、凝结水的状态参数、回收目的等的不同而选用不同的回收系统。 2、回收方式和设备的确定 凝结水回收装置的完善使凝结水回收系统的回收效率大大提高，只有系统中设备选型及参数匹配才能确保回收系统安全有效运行。装置的选择不仅要考虑回收系统的具体现场情况，还要考虑实际的用汽条件如蒸汽的压力、温度，闪蒸汽的回收方式，疏水阀的型式等。必