燃烧节能技术篇(1)

关键词：工业锅炉；燃烧节能；减排

煤炭是我国的主要能源，我国煤炭的84％用于直接燃烧，由于燃煤设备和燃烧技术相对落后，因而带来了燃烧效率不高和环境污染严重两大问题。表1所示，为我国燃煤设备的平均热效率。

由表1可见，由于效率低，造成能源的很大浪费。以工业锅炉为例，我国现有燃煤工业锅炉52万台以上，每年耗煤占煤炭生产总量的35％，但平均的锅炉效率只有60％，比先进国家80％的效率低20个百分点以上，仅此一项，每年浪费原煤近1亿t。

表2为我国1990年的污染排放量。

由表2可见，我国绝大部分大气污染物是由煤燃烧引起的。因此，提高效率，减少污染，是我国今后 发展 燃煤技术的根本指导思想。

一、工业锅炉的问题及对策分析

我国有52万多台燃煤工业锅炉，每年消耗全国煤产量的35％，而平均锅炉热效率仅60％，由于一般工业锅炉只采取机械式的旋风分离器和水膜除尘器除尘，除尘效率不高，工业锅炉的粉尘排放污染仍十分严重。而几乎所有的工业锅炉都没有采用任何脱硫措施，因此无法控制so 2 的排放。

(一)工业锅炉低效高污染的原因分析

1、多数工业锅炉为链条炉。本身设计热效率偏低。层燃炉的燃烧过程对煤种和颗粒度有一定的要求，而在我国目前的条件下，往往煤的供应不能满足设计煤种特性和颗粒度的要求。

2、我国供应工业锅炉的商品煤，均是未经洗选的原煤，因此从煤的供应角度上看，不能满足链条炉高效燃烧的要求。

3、管理和运行水平低。

4、不能严格执行环保法对工业锅炉排放的要求，同时缺乏促进改进工业锅炉效率和减少污染物排放的“驱动力”。 

(二)工业锅炉、减少污染物排放的建议

1、淘汰落后低效的层燃炉型，引进和开发高效的先进炉型。

2、大力推广应用流化床锅炉，特别是燃烧高硫煤的地区，更应将推行环境保护法对so 2 排放限制的要求和推广流化床锅炉结合起来。

3、发展工业型煤，包括固硫型煤，它对适应链条炉对燃料颗粒度的要求、提高效率和降低排放能起重要作用。

4、大力发展选煤，工业发达国家的原煤入洗率几100％，而我国仅20％左右。物理洗选可除去煤中60％的灰分和50％的黄铁矿硫。如果能对商品煤加以洗选，从煤的供应角度加以改善，这会大大提高层燃炉的热效率并减少其污染物的排放。 

二、工业锅炉的节能技术改造分析

我国工业锅炉拥有量为52万台、120万蒸t，其中70％是蒸汽锅炉，其余是热水锅炉，年耗燃料约4亿t标准煤。工业锅炉型式各异，主要是层燃锅炉(正传链条炉排锅炉多达总数的60％以上)，它们的热效率普遍较低，低于80％者居大多数，高效、低污染、宽煤种的循环流化床锅炉为数很少。

由于种种原因，如结构设计不合理，制造质量不良，辅机配套不协调，可用的煤种与设计的煤种不符，运行操作不当等，都会造成锅炉出力不足、热效率低下和输出参数不合格等问题，结果是能源消耗量过大，甚至不能满足生产要求。对于半新以下的锅炉，采取技术改造措施解决问题， 经济 合理；对于接近寿命期的锅炉，则以更新为佳；究竟采取何种措施，应遵守技术先进、方案成熟、经济合理的原则。由于我国锅炉的以上问题比较普遍，所以，节能潜力很大，约达4000万t标准煤。由于在用的工业锅炉正转链条炉排锅炉居多数，当前推广应用的节能改造技术，大部分是针对正转链条炉排锅炉的。

各种技改措施分述如下：

(一)给煤装置改造

(三)炉拱改造

正转链条炉排锅炉的炉拱是按设计煤种配置的，有不少锅炉不能燃用设计煤种，导致燃烧状况不佳，直接影响锅炉的热效率，甚至影响锅炉出力。按照实际使用的煤种，适当改变炉拱的形状与位置，可以改善燃烧状况，提高燃烧效率，减少燃煤消耗。现在已有适用多种煤种的炉拱配置技术。这项改造可获得10％左右的节能效果，技改投资半年左右可收回。

(四)锅炉辅机节能改造

燃煤锅炉的主要辅机——鼓风机和引风机的运行参数与锅炉的热效率和耗能量直接相关，用适当的调速技术，按照锅炉的负荷需要调节鼓、引风量。维持锅炉运行在最佳状况，一方面可以节约锅炉燃煤，又可以节约风机的耗电，节能效果是很好的。

(五)层燃锅炉改造成循环流化床锅炉

循环流化床锅炉是煤粉在炉膛内循环流化燃烧，所以它的热效率比层燃锅炉高15～20个百分点，而且可以燃用劣质煤；由于可以使用石灰石粉在炉内脱硫，所以，不但可以在大大减少燃煤锅炉酸雨气体so 2 的排放量，而且，其灰渣可直接生产建筑材料。这种改造已有不少成功案例，但它的改造投资较高，约为购置新炉费用的70％，所以要慎重决策。

(六)旧锅炉更新

这项改造是用新锅炉替换旧锅炉，包括用新型节能型锅炉替换旧型锅炉；用火型锅炉替换小型锅炉：用高参数锅炉替换低参数锅炉，以实现热电联产等。如用适当台数大容量循环流化床锅炉替换多台小容量层燃锅炉，实现热电联产。由于可以较大幅度提高锅炉的能源效率，所以，节能效益可观，投资回收期较短，长则4～5年，短则2～3年。

(七)控制表统改造

工业 锅炉控制系统节能改造有2类。第一，按照锅炉的负荷要求，实时调节给煤量、给水量、鼓风量和引风量，使锅炉经营常处在良好的运行状态。将原来的手工控制或半自动控制改造成全自动控制。这类改造，对于负荷变化幅度较大，而且变化频繁的锅炉节能效果很好，一般可达10％左右。

第二，对于供暖锅炉，在保护足够室温 的前提下，根据户外温度的变化，实时调节锅炉的输出热量，达到舒适、节能、环保的目的。实现这类自动控制，可使锅炉节约20％左右的燃煤。对于燃油、燃气锅炉，节能效果是相同的，其 经济 效益更高。

工业锅炉节能技术改造的以上各项内容实施后，较大幅度地减少煤炭或其他燃料的消耗，进而减少温室气体co 2 的排放量，有利于缓解全球气候变暖，同时也减少酸雨气体so 2 和总悬浮颗粒物的排放量，有益于改善地区的生态环境。

三、燃煤工业锅炉的减排技术

由于大多数工业锅炉运行效率低于出厂效率，而产品设计效率又低于国际水平，因此具有巨大的减排潜力。

主要的减排技术包括以下几项：

(一)燃料预处理

根据锅炉型号和使用状况，选择合理的煤炭品种，进行煤炭的筛分、洗选和合理配煤，或者采用煤炭的炉前成型技术，从而以较小的代价实现节约煤炭和减排温室气体的效果。一般通过采用筛分、洗选和配煤处理后，煤炭中灰分的含量每降低10％，锅炉燃烧的效率可提高1％。

(二)锅炉的合理远行

我国锅炉使用运行中的主要问题是：容量过小或负荷不匹配，操作工的素质较低。通过优化锅炉的合理配置，培训一定数量的技术操作人员，其减排的成本也是很低的。

(三)改造和完善锅炉的燃烧系统

对现有锅炉的燃烧系统进行必要的改造和完善，可以使燃料效率提高5％～10％。其主要的技术措施是锅炉燃烧室的优化，比如安装省煤器、实行 计算 机控制等。这些措施已经在工业锅炉上广泛应用，其减排的代价也比较低。

(四)采用高效清洁燃烧技术

目前我国正在研究或准备采用高效清洁燃烧技术的锅炉。

1、循环流化床锅炉。该技术综合了鼓泡床和高速汽化床锅炉的优点，克服了高速床磨损严重、高温分离结构复杂、难于控制的缺点。循环流化床锅炉适用的燃料为工业煤矸石、烟煤、贫煤等，燃烧效率为89％～92％，容量35～130蒸t。1台75蒸t锅炉每年节煤1万t，年减少co 2 排放1.69万t，寿命期内可减排co 2 25.42万t。

2、抛煤机燃烧锅炉。抛煤机链条炉排锅炉是抛煤机和链条炉排相结合的产物。在抛煤燃烧过程中，煤粒细屑抛入炉膛时呈半悬浮燃烧，较大颗粒落到炉排上继续进行层状燃烧。此种燃烧具有着火条件优越、燃烧热、强度高、煤种适应范围广等优点。还配有二次风及飞灰回燃装置以充分燃烬及减少飞灰不完全燃烧热损失，提高运行效率，减少污染排放。与链条炉排相比，此种锅炉的炉排热强度、炉膛热强度及燃烧效率都比较高。锅炉热效率大于84％，容量为lo～30蒸t。1台75蒸t锅炉每年节煤8100t，年减少co 2 排放1.33万t，寿命期内可减少co 2 排放19.97万t。

3、振动炉排锅炉。振动炉排是一种全机械化、能自动拨火、分段送风的平面式燃烧系统。该炉燃烧采用烟煤时可显著提高热效率，每年可节煤500t，年减少co 2 排放827t，寿命期内可减少co 2 排放1.24万t。

4、翻转炉排(万用炉排)锅炉。bl型万用炉排是一种用推力送料，类似于往复炉排的燃烧设备，属于一种水冷式层状燃烧装置。适用范围广，可燃用烟煤、无烟煤、褐煤或各种废料及垃圾。此种炉排与链条炉排相比，制造成本低、燃烧充分、热效率高、水冷结构、炉排寿命长。热效率可达80％～82％，锅炉容量可达4～20蒸t。1台6蒸翻转炉排锅炉，每年可节煤400t，年减少co 2 排放约666t，寿命期内可减排co 2 近1万t。

5、改进型水火管锅炉。水火管锅炉是我国的特色产品，是经过多年实践形成的新一代改进型水火管锅炉。该锅炉效率大于80％，比国家标准高5％～8％。改进型水火管锅炉结构紧凑，可节省钢材30％，制造成本降低20％。每台6蒸t改进型水火管锅炉，年节煤400t，年减少co 2 排放687t，寿命期内可减少co 2 排放1万t。

6、角管式锅炉。角管式锅炉可配置各种燃烧设备，如链条炉排、水冷振动炉排、往复炉排、抛煤机炉排以及流化床等。可满足各种用途的工业锅炉，包括蒸汽炉、热水炉、余热炉及垃圾炉。锅炉热效率大于85％，容量达10～130蒸t。1台20蒸t的角管式锅炉，每年可节煤900t，每年减少co 2 排放1463t，寿命期内可减排co 2 约2万t。

7、下饲式炉排。下饲式锅炉炉排调节比可达10:1，风煤比恰当，燃烧效率高。小型锅炉热效率可达70％～80％，锅炉容量0.4～4蒸t。1台4蒸t该种锅炉年节煤293t，年减少co 2 排放397t，寿命期内可减排co 2 ?约6000t。

8、型煤锅炉。将燃煤锅炉的原煤散烧改为型煤燃烧，包括工业型煤、炉前型煤以及炉前筛分造粒的块粒型煤。这样可使锅炉热效率提高4％～8％，减少烟尘排放5％。若采用固硫剂，so 2 2可下降30％～40％。因此节煤和环保效果均比较明显，是 发展 清洁煤技术中便捷和经济的途径。1台6蒸t锅炉年可节煤300t，年减少co 2 排放467t，寿命期可减排co 2 约7000t。

9、锅炉供热系统采用蓄热器。蒸汽蓄热器是一种蒸汽热能储存装置，具有均衡供汽、调节尖峰负荷的作用。用于负荷波动的供气系统，可使得锅炉负荷稳定；用于余热利用系统，能有效地回收热能。常用的蒸汽蓄热器是一种变压式蓄热器，可借助工作压力变化进行蓄热和放热。

燃烧节能技术篇(2)

关键词：蓄热式换热 蓄热体 节能环保

中图分类号：TK16 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（a）-0001-01

现代科技不断发展、工业生产不断进步及市场竞争的日益激烈，对加热炉的工艺性能要求越来越高，燃料节约率高、能源利用性好以及环保节能成为加热炉高效发展的主要性能指标。我公司设计生产的加热炉中，蓄热式高效换热燃烧技术得到了很好的发展和利用，新型内插式和外拉式等蓄热式烧嘴的研究使用更大大提高了加热炉的节能效益。

1 蓄热式高效换热燃烧技术

1.1 蓄热高效换热燃烧技术工作原理

全新型蓄热式高效换热燃烧技术是利用蓄热室换热原理，使低温空气从鼓风机通过空气管道由换向系统进入蓄热室（或蓄热烧嘴）进行蓄热，预热的高温空气通过蓄热体进入炉内与燃气混合燃烧；与此同时燃烧产生的烟气流经另一个配对的蓄热室（或蓄热烧嘴），此时蓄热体储存热能，降低烟温至低于150℃左右，低温烟气流经换向系统借助引风机的作用排出。这个过程中换向装置以一定频率进行切换（30～200 s），使得成对的蓄热室（或蓄热烧嘴）处于蓄热和放热的交换工作状态，进而节约能源，降低污染物的排放。

1.2 我国蓄热高效换热燃烧技术的发展

在我国，加热炉使用的燃料多为低热值燃料（如高炉煤气），这样就出现了大量的高炉煤气被放散的现象，能源损失严重。80年代中后期，我国热工科研人员开始研究蓄热换热燃烧技术，结合我国工业生产实际情况，着力进行陶瓷小球蓄热体燃烧技术的研究和应用，同时结合此项技术在国际上应用产生的不足开发研究成适合我国加热炉独具特色的蓄热式换热燃烧技术。

国内经济飞速发展，而在经济发展中工业产业占有重要的地位，节能环保又逐渐成为工业领域的重要课题。国内多家公司纷纷开展蓄热式燃烧技术的研究和推广应用，成功研制了新型节能蓄热燃烧器并加强了换向系统自动化控制水平。此外，蓄热式加热炉通常采用的加热方式有空气单蓄热和空煤气双蓄热两种，我国的热工工艺人员更在加热炉上研发使用了常规和双蓄热组合式的燃烧技术，并在某钢厂的生产实践中取得了良好的节能效果。蓄热式燃烧技术的逐渐成熟，使得在蓄热式换热燃烧技术方面形成了比较完善的设计理念和设计思想，蓄热式技术在加热炉上的应用实现了高产量、低热耗、少污染和高自动化的水平。

2 关于蓄热体

蓄热式换热燃烧技术的重要组成部分就是蓄热体，蓄热体的选择对于工业炉的节能效果有着至关重要的作用。随着钢铁工业的发展和工业炉设备在生产实践中的技术革新，国际上常用的蓄热体主要有陶瓷小球蓄热体和蜂窝式蓄热体。下面我们从3个重要部分对两种蓄热体在加热炉上的使用效果进行对比介绍。

2.1 通过蓄热体的透热程度分析蓄热能力

小球蓄热体通常为Φ12～20 mm球面体，以Φ15 mm小球蓄热体为例，其透热深度是7.5 mm；蜂窝式蓄热体多为密布细小孔道的立方体，以100×100×100 mm规格24×24孔、孔壁厚度为0.7 mm的蜂窝式蓄热体为例，其透热深度仅为0.35 mm；二者相差21倍多。在正常的换热周期内，蓄热体表面热流强度变化幅度很小，假定表面热流强度不变的情况下，蓄热体的蓄热深度越小，透热效果越好，蓄热能力就越好，就越能够发挥蓄热体的蓄热作用。

2.2 配合蓄热体使用的换向系统和换向时间

小球蓄热体通常采用集中换热，如果换向时间为60 s，在一个换向周期内，使用小球蓄热体的加热炉换向时炉内熄火时间约10 s左右，占换向周期时间的6%；然而当蜂窝式蓄热体也采用集中换向时，由于换向周期短，熄火时间就占换向周期时间的30%，但是以我公司为例，实际生产中通常采用蜂窝式蓄热体全分散换向控制，技术先进，蓄热效果良好，但阀数量多，系统复杂。

2.3 蓄热体的阻力损失

对于陶瓷小球蓄热体组成的蓄热室而言，小球间缝隙有大有小，有宽有窄，是不规则的。当高温烟气或被预热的空气流过这些堆积的小球时形成涡流状态，其局部阻力损失和摩擦阻力损失就大大增加。

对于蜂窝式蓄热体组成的蓄热室而言，其形状使气体的流通通道是一个个直直的格子通道，具有一定的规则性和一致性。当气体流过这些笔直的通道时形成层流状态，其局部阻力损失和摩擦阻力损失就大大减小。

在实际生产和使用中，蓄热体的比表面积、传热效率、耐热温度、抗烧性及积渣程度等都影响着蓄热体的使用情况，我们要根据不同炉型和不同的工艺需要选择合适的蓄热体。

3 蓄热式高效换热燃烧技术的节能效益

21世纪，我国钢铁工业面临的能源形式十分严峻，节约能源，提高燃料利用率，减少热损失是钢铁行业的发展方向，蓄热式加热炉的发展成为一项必不可少的重要节能技术。

从长期的生产和实践中可以看出，采用蓄热式燃烧技术后加热炉的排烟温度低于150℃，烟气的物理热得到很好的回收利用，因而与常规余热回收工业炉相比其节能潜力巨大，特别是对低热值燃料（如高炉煤气），采用单蓄热燃烧方式燃料节约率能达到25%以上，而采用双蓄热燃料节约率更达到了45%以上之多，换言之向大气环境排放的CO2量就大大的降低，大大缓解了大气的温室效应，达到了保护环境，节能减排的预期。同时我国钢铁企业高炉煤气平均放散率约为13.72%，如果将放散的高炉煤气全部加以利用的话，相当于每年节约260万吨标准煤，可见新技术带来的效益可观。

综上高效蓄热式换热燃烧技术的优势可以简单归纳为：

（1）炉温均匀，加热质量好。

（2）最终排烟温度低，节能效果好，燃耗低。

（3）烟气中NOx含量低，环境污染小。

（4）燃烧噪音低，氧化烧损少。

（5）适用于老旧炉子改造，产量提高，成本降低，效果良好。

参考文献

燃烧节能技术篇(3)

1燃气灶具

家用燃气灶具通常由燃烧器、供气系统、点火装置、安全保护装置和其他部件组成。

①燃烧器绝大多数采用大气式燃烧器，燃气经喷嘴喷出时，将空气吸入引射管内进行一次空气混合，一次空气系数一般维持在0．5～0．7。混合后的气体从火盖的火孔流出后与二次空气混合、燃烧。调风板用来调节一次空气量，进而改善燃烧工况。

②供气系统由燃气阀和燃气管道组成。其中，燃气阀用于调节火力大小和开启、关闭燃气。

③点火装置分压电陶瓷点火和电子脉冲点火两种装置。

④安全保护装置国家标准规定嵌入式灶具必须带有意外熄火保护装置。

⑤其他部件含外壳与灶面等，大多采用不锈钢、薄钢板涂不沾油涂料等材料。

2家用燃气快速热水器

家用燃气快速热水器通常由燃烧器、热交换器、点火装置、排烟系统、外壳结构、阀门、安全保护装置等7部分构成。

①燃烧器有大气式燃烧器和强鼓式扩散燃烧器两种类型。大气式燃烧器由燃烧器(火排)、气体分配器(方管)和喷嘴3部分组成。燃气进入方管分配至各喷嘴形成燃气射流，将一次空气引入火排内进行混合，然后在火排出气口处与二次空气混合、燃烧。强鼓式扩散燃烧器借助鼓风装置将空气鼓入燃烧室，依靠扩散作用与空气自然混合、燃烧。

②热交换器用于将燃气燃烧后的高温烟气与冷水进行热交换。按规定，必须使用导热性能良好的纯铜材料。

③点火装置大部分热水器采用脉冲点火器、水控式控制方式点火，要求10s内将燃烧器点燃。

④排烟系统排烟系统包括烟管与风机。

⑤外壳结构包括面壳和底壳两部分，面壳体开有火焰观察窗。

⑥阀门水阀门调节进入热水器的冷水流量，燃气阀门用以调节燃气流量大小。热水器基本上采用水气联动结构。

⑦安全保护装置a．过热保护(防干烧)装置:监控热水温度是否过高。b．意外熄火保护装置:监控火焰是否处于离焰、意外熄火等不正常状态。c．超时保护装置:连续使用时间超过20min即自动熄火。d．强排式和强制平衡式在排烟系统上增加了风压过大、烟道堵塞保护装置。e．故障报警装置，避免热水器带故障运行。

国家标准规定的燃气具主要技术参数

①热效率:按燃气低热值计算的转换效率。

②热负荷:单位时间内燃气燃烧放出的总热量。在额定燃气压力下的热负荷称为额定热负荷。

③燃烧工况:燃烧器燃烧过程中的工作状况称为燃烧工况，包括火焰稳定性、燃烧状态、烟气中一氧化碳与氮氧化物的含量。

④热水产率:表征热水器容量大小的参数，指在最大热负荷状态下，温升25℃时单位时间的出水量。分为5．5、6、6．5、7、8、10、16、20L/min等规格。

⑤判废年限:自售出之日起，燃气具的允许使用年限。人工煤气热水器为6年，其余灶具、热水器均为8年。

⑥燃烧烟气中一氧化碳体积分数φ(折算为过剩空气系数等于1．0时的值)。a．燃具使用时间在1年内:灶具φ≤0．05%;烟道式热水器φ≤0．06%;平衡式热水器φ≤0．10%。b．燃具使用时间超过1年:灶具φ≤0．14%;烟道式热水器φ≤0．28%;平衡式热水器φ≤0．28%。

我国燃气具行业发展历程与存在的问题

1国内燃气具产业发展历程

燃气具产品特别是热水器产品进入我国家庭的历史不长，1979年研制成功第一台国产燃气热水器，比世界上第一台燃气热水器的诞生(1868年)晚了100多年，但发展速度相对较快。目前，热水器市场呈现南高北低(南方地区普及率高、北方低)、电快气慢(电热水器发展速度快，燃气热水器发展速度慢)的特点。燃气具生产企业主要集中在广东、浙江、江苏等地，其中广东占据半壁江山。

从整个发展历程来看，国内燃气具产业经历了3个阶段。①发展初级阶段(1980年以前):国内部分城市家庭开始使用燃气具，但仅局限于主要大城市(北京、上海等)、工业基础较好的城市(大连、沈阳等)及紧邻天然气气源产地的城市(成都、重庆等)。

②快速发展阶段(1980—1995年):为燃气灶具与燃气热水器发展的黄金时期。燃气具生产企业猛增，进口产品开始进入国内市场，燃气具产品款式、质量、功能、安全性能等发生根本性改变，产品档次逐步提高。城市燃气及燃气具产业随着改革开放与人民生活水平提高得到同步高速发展。

③技术突破阶段(1995年至今):激烈的市场竞争，促使燃气具企业在品种、款式、材质、功能和技术性能方面不断突破和创新，开始重视高效节能与安全环保，淘汰落后的燃气具产品。在此阶段，节能理念得到了空前的加强。第一部能效等级标准GB20665—2006《家用燃气快速热水器和燃气采暖热水炉能效限定值及能效等级》于2007年7月1日正式实施，将有助于国内燃气具产业整体技术水平的提升。

2产业发展存在的问题

同国外先进水平相比，我国尚缺少环保节能的新型燃气具产品，生产制造工艺水平也有待提高。具体表现为:①无行业领头羊企业和特大规模化的品牌企业。以热水器厂家为例，目前我国销量排名第一的品牌其市场占有率不到20%。行业前3名加起来也低于50%，远低于日本和欧美国家的水平，不能形成规模和技术优势。②存在一些安全隐患，燃气具安全性能有待进一步提高。③研发经费投入不足，存在大量作坊式企业，行业整体技术水平不高。新技术应用，环保节能、控制技术的研发，关键的零部件制造技术等都有待加强。④贴牌生产、偷工减料、销售渠道混乱，价格战、无序竞争等现象普遍存在，杂牌、低劣产品充斥市场，行业管理有待进一步规范。⑤热水器市场受到电热水器、太阳能热水器的强劲冲击，市场份额存在下滑风险。

国外燃气具技术发展趋势

1家用燃气灶具发展趋势

①研制开发新的燃气燃烧和控制技术，提高燃气灶具的性能指标，促进电子技术在燃气灶具控制上的应用。②研制开发智能灶具(自动控制、无人值守灶具)，提高灶具的操作方便性。③积极采用新材料，提高产品的质量档次。④提高整机和零部件的生产质量和可靠性。⑤开发火力更猛的燃气灶具，以适应市场需求。

2燃气热水器发展趋势

①燃气热水器的安全性能将进一步得到完善。②高效、节能、环保新技术将会不断得到应用。比如热水器强化燃烧技术、低氧燃烧技术、低NOx燃烧技术、全预混燃烧新技术、强化传热技术、冷凝换热技术、智能化控制技术等。不断推出高效低污染的燃气热水器产品，产业向着更为节能的方向发展。③功能进一步多元化，舒适性不断提高。④外观美观化，款式多样化，机身超薄化。⑤促进材料技术在燃气热水器上的广泛应用，积极开发技术含量高的燃气热水器关键零部件。⑥容积式热水器、大容量快速式热水器、燃气壁挂炉、太阳能－燃气两用热水器也将成为发展趋势。

国内燃气具行业发展方向

我国已开始进入天然气能源时代，燃气具行业由此迎来了前所未有的发展机遇。纵观全球，节能化、环保化已成为共识，研究开发节能、环保型燃气具，使人类生活的环境更加舒适和安全，这是未来燃气具的发展方向，也是我国燃气具行业发展的必由之路。就燃气灶具的现有技术，热效率不高的主要原因在于热量交换环节的热损失过大。尽管节能潜力较大，但由于传热过程的局限，实现的难度较大。可见，提高燃气灶具热效率的主攻方向应拓展思维，从根本上改变灶具现行的传热方式，从变更传热结构入手，实施高效的热交换技术。燃烧稳定完全、换热充分、功率可大范围调节是提高燃气热水器热效率的3个方面，缺一不可。典型的节能技术包括:冷凝式燃气热水器、带大面积吸热导热管的燃气热水器、红外燃烧方式、全预混燃烧技术、密闭燃烧室、分段火力燃烧器等。

高效节能、环保新技术展望

①冷凝式燃气热水器

能够利用烟气中水蒸气潜热的冷凝式燃气热水器是一种节能效果十分明显的高效节能热水器，在工业发达国家，其产量一般占热水器总产量的15%左右。冷凝式燃气热水器与普通型燃气热水器在结构上的主要区别在于换热器的不同，为充分吸收高温烟气的热量，同时便于收集凝结水，冷凝式燃气热水器一般采用二次换热方式。在燃气热水器上部设置冷凝(潜热)换热器，下方安装显热换热器，两者之间设置凝结水收集器。高温烟气由下至上依次进入显热换热器和冷凝换热器，吸收显热和潜热后烟气的温度降至40℃左右，由上部烟道排出。冷凝式热水器的节气率为10%以上，几乎吸收了除散热损失以外的全部显热以及近50%烟气中水蒸气的潜热，同样耗气量条件下热水产率提高15%。以天然气热水器为例，燃烧产物水蒸汽冷凝放出热量约为燃气低热值的11%，当排烟温度控制为40℃，过剩空气系数为1．4时，天然气冷凝式热水器的热效率高达98%，比普通型热水器的热效率提高13%，其中，6%左右由潜热得到，7%左右由低温显热获得。

②灶具内燃火技术

内燃火技术把热量强制集中在燃烧室内，减少热量流失，防止火焰受外界气流影响。其特点包括:集中加热，减少对流热量损失，提高热效率;分层火焰，燃烧更充分，减少CO产生;半封闭室燃烧技术，燃烧更平稳，热量更集中，在高效率的同时还能得到高负荷;完全上进风结构，夹层设计可预热二次燃烧空气，回收燃烧热量损失。该类燃气灶具热效率比普通燃气灶提高20%以上。

③灶具三环燃烧技术

三环燃烧是指由中心火、中环火、外环火三环叠加进行燃烧，此种燃烧增大燃烧面积，使燃烧更充分，大幅提高热流量，并有效减少烟气排放。“气流三通控制+三环燃烧”技术，可实现对三环的火力进行随意调节，可较好解决灶具“跳火”、“余火”问题。“跳火”是指火焰短，火焰根部离开了灶具火孔一段距离燃烧，有时会熄灭。“余火”是指灶具的火力很猛，火焰的气流速度过快，有限的锅底面积来不及吸收大多数热量，大量的火焰在锅底旁边浪费。

④红外燃烧新技术

燃气具的红外燃烧方式是一种安全环保新技术，具有防倒风能力强、安全性能高的特点。既能够有效提高燃气具热效率，节省燃气10%以上，又能够实现低污染、低排放，产生的一氧化碳、氮氧化物等有害气体比大气式燃烧方式低65%～80%，是典型的高效、环保型技术。

⑤全预混燃烧新技术

将燃烧所需要的空气按一定的配比与燃气全部预先混合，并且确保燃气与空气配比不随负荷的变化而变化，在不增加烟气中有害物浓度的前提下，最大限度地减少烟气排量，提高燃气具热效率。可解决大负荷燃气具在低负荷工况下燃烧效率低的难题。

⑥燃气壁挂炉

供热面积在300m2以内，同时具备供暖和生活热水等多种功能。除一般热水器具有的辐射和对流受热面外，还有循环水泵、换热器、膨胀水箱等辅助设备。具有供热能力强、供热灵活等特点。

⑦燃气－太阳能热水器

燃烧节能技术篇(4)

论文关键词：微油；燃烧技术；燃烧器

一、原燃烧器设计情况

浑江发电公司两台670t/h锅炉（5号炉、6号炉）均为哈尔滨锅炉厂生产的中间仓储式热风送粉煤粉锅炉。5号炉原设计为四角切圆布置16只直流式煤粉燃烧器；6号炉原设计为四角切圆布置上两层为直流式煤粉燃烧器，下两层为双通道煤粉燃烧器。

5、6号炉各角四层燃烧器中间设计了蒸汽雾化重油点火油枪（每台炉4只重油点火油枪）。

锅炉设计煤种为浑江地区混煤。煤质设计值为：灰份：40.67%，挥发份：22.14%，低位发热量：16492kj/kg（3945大卡/kg）。从设计值可以看出，浑江发电公司燃用的煤质较劣，而实际运行中，燃用的煤种变化很大，煤质更差，远远低于设计值。特别是2004年四季度以来，由于煤炭市场紧缺，燃用的煤质偏离设计值甚远，实际燃用煤质经常在下列范围：灰份52%以上，挥发份14%以下，低位发热量13000kj/kg以下。由此带来的后果是，锅炉燃烧稳定性差，耗油量增加，灭火事件多发。

二、燃烧器改造情况

为了稳定燃烧，降低耗油量，减少锅炉灭火事件，浑江发电公司对5、6号炉燃烧器进行了多次改造。

5号炉原设计为四角切圆布置16只直流式煤粉燃烧器。2001年10月，将原设计的16只直流式煤粉燃烧器均改造为左右型浓淡煤粉燃烧器。

6号炉原设计为四角切圆布置上两层为直流式煤粉燃烧器，下两层为双通道煤粉燃烧器。2002年7月将原有的燃烧器改造成上三层为左右型浓淡煤粉烧器，下一层为直流式煤粉燃烧器。

改造成左右型浓淡煤粉燃烧器后，结果很不理想，一是对煤种适应性较差，燃烧惰性大，当灰份高于50%，挥发份低于13%时，燃烧稳定性较差，经常需要投油稳燃；二是过热器及再热器管壁超温严重。

为改变上述燃烧器不良特性，2004年起，浑江发电公司陆续将5、6号炉所有燃烧器均改造为双通道双浓淡多突扩式煤粉燃烧器（简称双通道燃烧器）。

双通道燃烧器改造后，对煤质的适应性较强，燃烧稳定性明显好转，但在节约燃油方面还不够理想，特别是启、停炉及低负荷运行稳燃耗油量还比较大。主要原因是重油点火油枪在冷态启炉初期，点火非常困难，燃烧很不完善，大量重油颗粒在没有着火或完全燃烧的情况下就被冷风带走；还有一部分重油附着在水冷壁上，在冷却过程中沿水冷壁流淌到冷灰斗而凝固结块，致使大量重油被浪费掉。

为解决这一问题，进一步适应煤质需要，最大限度节省燃油，2007年下半年，浑江发电公司陆续将5、6号炉下层4只双通道煤粉燃烧器改造为哈尔滨国能微油点火设备有限公司设计制造的柴油微油点火煤粉燃烧器。微油点火煤粉燃烧器改造同时，将各角四层燃烧器中间的4只蒸汽雾化重油点火油枪改造为4只机械雾化柴油点火油枪。

微油点火煤粉燃烧器既可作为点火燃烧器，也可作为主燃烧器使用。由于采用了微油点火技术、煤粉浓缩技术和逐级放大技术，这种燃烧器除具备微油点火节油性能外，煤粉燃烧器本身还具有良好的稳燃节油性能，所以煤粉燃烧器又称为稳燃燃烧器或节油燃烧器。

该项技术系统简单，操作方便，对煤种适应性强，运行稳定，安全可靠。

三、微油点火煤粉燃烧器系统构造及作用

1.微油点火煤粉燃烧器系统组成

微油点火煤粉燃烧器系统由微油量气化小油枪点火系统、煤粉燃烧系统、控制保护系统三大部分组成。

微油量气化小油枪点火系统由高能点火器、点火油枪、辅助油枪、燃油系统、压缩空气系统等组成。

煤粉燃烧系统由煤粉浓缩器、煤粉燃烧器、周界风冷却系统等组成。

控制保护系统由dcs系统和就地控制箱、火检保护系统、燃烧器壁温监测系统、火焰电视监测系统等组成，对点火系统和送粉系统进行控制，实现程控点火与油枪灭火联锁保护，保证锅炉安全稳定可靠运行。

2.微油点火煤粉燃烧器构造及作用

微油点火煤粉燃烧器由高能点火器、点火油枪、辅助油枪、煤粉浓缩器、一次燃烧室、二次燃烧室、周界二次风、压缩空气、高压风（压力冷风）等部分组成。

高能点火器用于点火油枪点火，点火油枪用于点燃煤粉，辅助油枪用于强化点火燃烧效果，加快煤粉的点火速度，增加煤粉的燃烧强度。

煤粉浓缩器采用双层煤粉浓缩环结构，以提高煤粉浓缩效果。煤粉浓缩率达63.4%。

一次燃烧室作用：一次风粉混合物经浓淡分离后，浓相煤粉进入一次燃烧室与微油量气化小油枪气化燃烧生成的高温火焰混合，在微油量气化小油枪高温火焰作用下析出挥发份并着火燃烧。

二次燃烧室作用：稀相煤粉进入二次燃烧室与浓相着火燃烧的煤粉混合并被点燃。被点燃的煤粉火焰在燃烧过程中喷入炉膛，火焰长度可达5米以上，可直接点燃与其相邻的主燃烧器。

周界二次风作用：冷却二次燃烧室外壁，防止燃烧器烧损和结焦，补充煤粉燃烧所需氧量。

压缩空气作用：小油枪点火初期用于燃油雾化，正常燃烧时加速燃油气化并提供燃烧所需氧量。

高压风（压力冷风）作用：为小油枪着火初期提供氧量，补充正常燃烧所需氧量。

四、微油点火煤粉燃烧器工作原理

微油点火煤粉燃烧器采用微油点火技术、煤粉浓缩技术、逐级放大技术和气膜冷却技术等先进技术。

1.微油点火技术

传统的机械雾化燃烧方式是，燃油被雾化成?200～250μm的油雾液滴，以增加燃油蒸发表面积，提高蒸发速度，实现油雾蒸汽燃烧。但是机械雾化不能从根本上改变燃油液态本质。采用燃油气化燃烧原理，气化后的燃油粒度为气体分子级，其化学反应速率远远大于机械雾化产生的油雾液滴。伴随着气化反应，油温也随之上升，根据燃烧学原理，温度每提高10℃，化学反应速度将增加2～4倍。微油点火技术就是根据这一原理设计的。

2.煤粉浓缩技术

由于炉膛结焦、煤质下降及低负荷调峰稳燃需要，近几年的电站锅炉改造中出现了各种煤粉浓缩燃烧器。为了强化燃烧效果，微油点火稳燃燃烧器创造性地引进了煤粉浓缩技术；换言之，微油点火稳燃燃烧器煤粉浓缩技术是在借鉴以往经验的基础上进行改造创新的结果。

3.逐级放大技术

能量逐级放大技术的前提是，引火源具有很高的燃烧强度和后续燃料的迅速引燃。微油点火及稳燃燃烧器点火系统中，气化雾化油枪保证了引火源的燃烧强度。浓相煤粉被引燃时，在一级燃烧室内就形成了“三高区”，即：点火温度高，煤粉浓度高，燃烧强度高。煤粉在高强度的燃烧火核引燃下迅速升温破碎并析出挥发份，进一步增强燃烧效果；浓相煤粉着火后进入二级乃至三级燃烧室与稀相煤粉混合后继续强化燃烧，达到了能量逐级放大效果。

4.气膜冷却技术

由于煤粉在燃烧器筒体内燃烧，燃烧器筒体内烟气温度高达1000℃左右，燃烧器金属壁面的工作环境比较恶劣，极易造成燃烧器结焦、烧损。为防止燃烧器结焦、烧损，在微油点火及稳燃燃烧器系统中引进了航空航天领域的气膜冷却技术，即用稀相一次风冷却一次燃烧室壁面，用送风机压力冷风作为周界二次风冷却二次燃烧室壁面。气膜冷却技术是在燃烧器壁面形成一层冷风气膜，它具有两个重要保护作用：一是将高温燃气与壁面隔开，以避免高温燃气直接对壁面进行对流换热，这是隔热作用；二是将高温燃气与火焰的辐射热量从壁面带走一部分，这是冷却作用。通过这两种保护方式可以有效防止燃烧器结焦和过热烧损。

5.微油量气化小油枪工作原理

微油量气化小油枪利用压缩空气的高速射流将燃油直接击碎，雾化成超细油滴进行点火燃烧，在极短时间内完成油滴的气化蒸发，使微油量气化小油枪直接燃烧气体燃料，从而大大提高了燃烧效率及火焰温度。气化后的燃油火焰刚性强、传播速度快，火焰呈完全透明状，根部为蓝色火焰，中间及尾部为白色透明火焰，火焰中心温度可达1500℃～2000℃。气化后的燃油火焰作为高温火核在煤粉燃烧器内直接点燃煤粉。这种点火方式点火迅速，稳燃性能好，从而实现了以粉代油，节省点火及低负荷稳燃用油的目的。

6.微油点火煤粉燃烧器工作原理

微油量气化小油枪通过燃油气化燃烧产生高温火焰，在煤粉燃烧器一次燃烧室内形成温度梯度较大的高温火核，进入一次燃烧室的浓相煤粉遇到高温火核时，煤粉颗粒温度急剧升高而破裂粉碎，挥发份迅速析出并着火燃烧。着火燃烧的浓相煤粉进入二次燃烧室时，再与稀相煤粉混合并将稀相煤粉点燃，促使煤粉分级燃烧，燃烧能量逐级放大，达到了煤粉迅速点火并强化燃烧的效果。这种点火方式可以大大减少煤粉燃烧所需的引燃能量，以满足锅炉冷态启动、滑参数停止以及低负荷稳燃需要。

五、微油燃烧技术节油原理

1.油枪布置方式节油

传统的锅炉点火大油枪一般都布置在二次风喷口内，锅炉冷态启动时，首先点燃大油枪以提高炉膛烟气温度，高温烟气通过对流将热量传给一次风射流，这种高温烟气与一次风的对流换热，约为油枪燃烧产生热量的20%。而微油点火煤粉燃烧器是将油枪布置在一次风喷口内，这种油枪布置方式最多只用大油枪的20%油量来点燃煤粉，所以可节约近80％的燃油。

2.分级燃烧方式节油

节油燃烧器针对不同煤质设计2～3级煤粉燃烧室，第一级煤粉燃烧室进口风量一般为一次风管风量的20%～30％，煤粉浓度约为风管内煤粉浓度的2～3倍。根据煤粉着火热计算公式，一次风量与风粉气流所需着火热基本成比例关系，利用分级燃烧原理，在上述基础上又可节油80%～90％。

微油点火节油燃烧器与常规煤粉燃烧器相比，其主要优点是：小油量气化燃烧着火迅速，燃烧充分，火力强大，着火后的高温火焰在燃烧器筒体内以极短的时间直接点燃煤粉并迅速燃烧，然后向炉内喷出高温火焰。相邻煤粉燃烧器煤粉喷出后被高温火焰和烟气回流加热点火燃烧，而不必使用大油枪点火。所以用油量较少。

综合上述两种节油方式，使用微油点火节油燃烧器，可直接节油95％以上。扣除因节油而多消耗煤粉的费用，综合节油率可达90％以上。

六、微油点火煤粉燃烧器改造效果

浑江发电公司微油点火煤粉燃烧器设计煤种为：灰份≤48%，挥发份≥16%，低位发热量≥14000kj/kg。微油量气化小油枪出力为40～120kg/h，大油枪出力为：0.8～1.5t/h。

微油点火煤粉燃烧器改造后收到了良好的节油效果，启、停炉及低负荷稳燃耗油量明显下降。

5、6号炉原重油点火系统冷态启炉每次耗（重）油50吨以上，最高达到过87吨；滑参数停炉每次耗（重）油10吨以上。而微油点火煤粉燃烧器改造后冷态启炉每次耗（柴）油可控制在15吨以内，滑参数停炉每次耗（柴）油不超过2吨。按经济价值计算——

冷态启炉每次至少节约资金：

0.33万元×50（t）－0.63万元×15（t）＝7.05万元

滑参数停炉每次至少节约资金：

0.33万元×10（t）－0.63万元×2（t）＝2.04万元

启停炉一次可以节约资金9万元以上。

这只是在燃用劣质煤情况下，微油点火煤粉燃烧器改造后的节油效果。如果燃用设计煤种，其节油效果会更加明显。

七、结论

通过以上分析论述，可以得出如下结论：

1.综合节油率高

微油点火煤粉燃烧器通过小油量点火油枪气化燃烧形成的高温火核直接点燃煤粉。这种点火方式点火迅速，稳燃性能好，实现了以粉代油、节省燃油的目的。在锅炉启、停和低负荷稳燃方面可节约大量燃油，综合节油率达90%以上。

2.自动化程度高

微油点火节油燃烧技术配套设计的控制系统，通过就地控制箱或plc与dcs系统联络（单独dcs组态画面），将重要参数传输到锅炉fsss保护系统。通过dcs系统独立的操作画面，结合炉内火焰监视系统，运行人员可在集控室进行远程操作，整个过程也可设定全自动完成。

燃烧节能技术篇(5)

【关键词】集中供热锅炉；燃烧节能；问题与对策

1.供热锅炉节能技术改造问题及原因

哈尔滨市现有供热锅炉型式各异，热效率普遍较低，高效、低污染、宽煤种的循环流化床锅炉还相对较少。由于种种原因，如结构设计不合理，制造质量不良，辅机配套不协调，可用的煤种与设计的煤种不符，运行操作不当等，都会造成锅炉出力不足、热效率低下和输出参数不合格等问题，结果是能源消耗量过大，甚至不能满足生产要求。对于半新以下的锅炉，采取技术改造措施解决问题，经济合理；对于接近寿命期的锅炉，则以更新为佳；究竟采取何种措施，应遵守技术先进、方案成熟、经济合理的原则，采取集中供热锅炉采暖方式是从根本上解决节能改造问题的方式。

2.供热锅炉节能技术改造措施

2.1给煤装置改造

供热锅炉都是燃用原煤，其中占多数的正转链条炉排锅炉，原有的斗式给煤装置，使得煤块和煤末混合堆实在炉排上，阻碍锅炉进风，影响燃烧。将斗式给煤装置改造成分层给煤装置。即：使用重力筛选将原煤中块、末自下而上松散地分布在炉排上，有利于进佩，改善了燃烧状况，提高煤的燃烧率，减少灰渣含碳量，可获得5%～20%的节煤率，节能效果视改前炉况而异，炉况越差，效果越好。投资少，回收快。

2.2燃烧系统改造

对于正转链条炉排锅炉，这项技术改造是从炉前适当位置喷入适量煤粉到炉膛的适当位置，使之在炉排层燃基础上，增加适量的悬浮燃烧。可以获得10%左右的节能率。但是，喷入的煤粉量、喷射速度与位置要控制适当，否则，将增大排烟黑度，影响节能效果。对于燃油、燃气和煤粉锅炉，是用新型节能燃烧器取代陈旧、落后的燃烧器，改造效果也与原设备状况相关，原状越差，效果越好，一般可达5%～10%。

2.3炉拱改造

正转链条炉排锅炉的炉拱是按设计煤种配置的，有不少锅炉不能燃用设计煤种，导致燃烧状况不佳，直接影响锅炉的热效率，甚至影响锅炉出力。按照实际使用的煤种，适当改变炉拱的形状与位置，可以改善燃烧状况，提高燃烧效率，减少燃煤消耗。现在已有适用多种煤种的炉拱配置技术。这项改造可获得10%左右的节能效果，技改投资半年左右可收回。

2.4锅炉辅机节能改造

燃煤锅炉的主要辅机——鼓风机和引风机的运行参数与锅炉的热效率和耗能量直接相关，用适当的调速技术，按照锅炉的负荷需要调节鼓、引风量。维持锅炉运行在最佳状况，一方面可以节约锅炉燃煤，又可以节约风机的耗电，节能效果是很好的。

2.5层燃锅炉改造成循环流化床锅炉

循环流化床锅炉是煤粉在炉膛内循环流化燃烧，所以它的热效率比层燃锅炉高15～20个百分点，而且可以燃用劣质煤；由于可以使用石灰石粉在炉内脱硫，所以，不但可以在大大减少燃煤锅炉酸雨气体SO2的排放量，而且，其灰渣可直接生产建筑材料。这种改造已有不少成功案例，但它的改造投资较高，约为购置新炉费用的70%，所以要慎重决策。

2.6旧锅炉更新

这项改造是用新锅炉替换旧锅炉，包括用新型节能型锅炉替换旧型锅炉；用火型锅炉替换小型锅炉：用高参数锅炉替换低参数锅炉，以实现热电联产等。如用适当台数大容量循环流化床锅炉替换多台小容量层燃锅炉，实现热电联产。由于可以较大幅度提高锅炉的能源效率，所以，节能效益可观，投资回收期较短，长则4～5年，短则2～3年。

2.7控制表统改造

供热锅炉控制系统节能改造有2类。第一，按照锅炉的负荷要求，实时调节给煤量、给水量、鼓风量和引风量，使锅炉经营常处在良好的运行状态。将原来的手工控制或半自动控制改造成全自动控制。这类改造，对于负荷变化幅度较大，而且变化频繁的锅炉节能效果很好，一般可达10%左右。第二，对于供暖锅炉，在保护足够室温的前提下，根据户外温度的变化，实时调节锅炉的输出热量，达到舒适、节能、环保的目的。实现这类自动控制，可使锅炉节约20%左右的燃煤。对于燃油、燃气锅炉，节能效果是相同的，其经济效益更高。

3.供热锅炉节能技术改造减排技术

由于大多数小型供热锅炉运行效率低于出厂效率，而产品设计效率又低于国际水平，因此具有巨大的减排潜力，要的减排技术包括以下几项：

3.1燃料预处理

根据锅炉型号和使用状况，选择合理的煤炭品种，进行煤炭的筛分、洗选和合理配煤，或者采用煤炭的炉前成型技术，从而以较小的代价实现节约煤炭和减排温室气体的效果。一般通过采用筛分、洗选和配煤处理后，煤炭中灰分的含量每降低10%，锅炉燃烧的效率可提高1%。

3.2改造和完善锅炉的燃烧系统

对现有锅炉的燃烧系统进行必要的改造和完善，可以使燃料效率提高5%～10%。其主要的技术措施是锅炉燃烧室的优化，比如安装省煤器、实行计算机控制等。这些措施已经在工业锅炉上广泛应用，其减排的代价也比较低。

3.3采用高效清洁燃烧技术

3.3.1循环流化床锅炉

该技术综合了鼓泡床和高速汽化床锅炉的优点，克服了高速床磨损严重、高温分离结构复杂、难于控制的缺点。循环流化床锅炉适用的燃料为工业煤矸石、烟煤、贫煤等，燃烧效率为89%～92%，容量35～130蒸t。1台75蒸t锅炉每年节煤1万t，年减少CO2排放1.69万t，寿命期内可减排CO225.42万t。

3.3.2抛煤机燃烧锅炉

抛煤机链条炉排锅炉是抛煤机和链条炉排相结合的产物。在抛煤燃烧过程中，煤粒细屑抛入炉膛时呈半悬浮燃烧，较大颗粒落到炉排上继续进行层状燃烧。此种燃烧具有着火条件优越、燃烧热、强度高、煤种适应范围广等优点。还配有二次风及飞灰回燃装置以充分燃烬及减少飞灰不完全燃烧热损失，提高运行效率，减少污染排放。与链条炉排相比，此种锅炉的炉排热强度、炉膛热强度及燃烧效率都比较高。锅炉热效率大于84%，容量为10～30蒸t。1台75蒸t锅炉每年节煤8100t，年减少CO2排放1.33万t，寿命期内可减少CO2排放19.97万t。

3.3.3振动炉排锅炉

振动炉排是一种全机械化、能自动拨火、分段送风的平面式燃烧系统。该炉燃烧采用烟煤时可显著提高热效率，每年可节煤500t，年减少CO2排放827t，寿命期内可减少CO2排放1.24万t。

3.3.4翻转炉排（万用炉排）锅炉

BL型万用炉排是一种用推力送料，类似于往复炉排的燃烧设备，属于一种水冷式层状燃烧装置。适用范围广，可燃用烟煤、无烟煤、褐煤或各种废料及垃圾。此种炉排与链条炉排相比，制造成本低、燃烧充分、热效率高、水冷结构、炉排寿命长。热效率可达80%～82%，锅炉容量可达4～20蒸t。1台6蒸翻转炉排锅炉，每年可节煤400t，年减少CO2排放约666t，寿命期内可减排CO2近1万t。

综上所述，对集中供热锅炉、锅炉辅机、流化床等进行节能改造，应根据具体实际问题，采取相应对策，以集中供热锅炉推动节能减排技术的应用和发展。 [科]

【参考文献】

[1]岑可法，倪明江，骆仲泱等编著.循环流化床锅炉理论设计与运行.中国电力出版社，2008.

燃烧节能技术篇(6)

[关键词]工业炉 历史 现状

中图分类号：C35文献标识码： A

一、工业炉发展历史及分类

作为将物料或工件进行冶炼、焙烧、烧结、熔化、加热等工序的热工设备，工业炉中国早在商代就已经出现了较为完善的炼铜炉，其炉温可达1200℃。在春秋时期，伴随着提高炉温技术的发展，在当时出现了铸铁。

1794年，世界上出现了熔炼铸铁的直筒形冲天炉。之后，在1864年，在西门子（英）的蓄热式炉原理基础之上，马丁（法）建造了第一台用气体燃料加热的炼钢平炉。通过使空气和煤气在蓄热室所进行的高温预热，他使炉温达到了炼钢所要求的1600℃以上的温度。

到20世纪20年代，电能供应逐渐充足，开始使用各种电阻炉、电弧炉和有芯感应炉在工业上达到了广泛的应用。与此同时机械化和自动化炉型的出现，在一定程度上提高了炉子生产率并改善了劳动条件。二十世纪50年代，无芯感应炉得到迅速发展。后来又出现了电子束炉，利用电子束来冲击固态燃料，能强化表面加热和熔化高熔点的材料。

工业炉的分类主要可根据、工艺特点、工作温度、热工操作特点、工作制度进行分类。在工业中常用炉主要有一下几大类：熔炼炉、熔化炉、加热炉、石化用炉、热处理炉、烧结炉、化工作炉、烧成炉、烧成窑、干燥炉（窑）、熔煅烧炉（窑）、电弧炉、感应炉（高温冶炼）、炼焦炉、焚烧炉、其他工业炉等。

二、工业炉节能技术发展现状

工业炉的能耗受许多方面因素的影响，但在目前节能主要措施一般都离不开热工检测、优化结构设计，采用新材料新技术、余热回收利用的实践等几个方面。

1、 热工检测技术的节能现状

在我国，部分工业炉所采用技术与世界先机技术相比，存在许多不足。同时加之更换成本高等方面因素，在很大程度上增加了能源消耗。因此，科学技改就十分重要。

进行节能技术改造，全面地了解工业炉的热工过程，分析、诊断加热炉的“病情”，找出其“病因”便离不开科学的测试方法。目前所采用的热工测试方法中，热平衡测试是受到公认的测试方法。

目前我国工业炉的能源消耗大，浪费严重，普遍存在空气过剩系数过大的问题，这主要是由于调节手段的落后，工人的劳动强度较大，难以保证理想的燃烧工况。因此提高热工检测与控制水平，具有很大的节能潜力。

通过对工业炉的热工测定，使加热炉的热效率进一步提高，单耗下降，并获得加热炉运行经济技术性能指标的各项参数，分析加热炉运行情况，及时调整加热炉工况，使其达到运行的最佳状态，从而找出节约能源的有效途径和方向。这便是热工测试的主要目标。

但是，热工测试方法在使用过程中存在一些问题，例如测试繁杂、模拟生产稳定工况易失实，这使测试在一定程度上与实际产生了不小的差距。因此，在测试技术方面在未来的发展中将会成为主要方向。

2、 优化设计、改进结构等对于节能的重要性

在设计工业炉时，首先应尽量采用符合生产工艺要求的新型节能炉。在实践中通常考虑的通常有炉型、材料、密封、热传递（燃烧）过程、温度分布等。根据相关资料，主要有以下几种节能措施:

（1）采用圆形炉膛替代箱形炉膛，可强化炉膛对工件均匀传热的效果，减少炉壁散热量，使炉膛形成一个热交换系统，在加热元件，炉衬和工件3者之间进行热交换。通过采用合理的炉膛空间和在不增大炉膛空间容积的前提下，加大炉内壁面积，以增大热交换面积的方式提高炉膛热交换从而提高热效率。

（2）在炉膛内安设风扇，加强炉内对流传热。特别是小型加热炉，高速气流可破坏停滞在工件表面阻碍传热和界面反应炉气边界底层，起到缩短加热时间和加快提高工件温度的作用。

（3）炉体密封，包括炉膛内各引出构件，炉壳，炉门等处的密封。炉体密封不严，将会造成到处跑火、漏火，造成能源大量浪费、设备烧坏、环境恶劣等状况，因此炉体密封直接影响工件品质和能耗，同时密封也是炉内气氛控制的关键。而耐火纤维制品的出现，为解决炉体密封创造了条件，实现了软密封。

（4）采用耐火浇注料整体浇注的加热炉具有强度高、整体性、气密性好、寿命长等优点。

（5）采用新型炉用材料，优化炉衬结构。炉衬在保证炉子的结构强度和耐热度的前提下，应尽量提高保温能力和减少储蓄热。单纯依靠增加炉衬厚度来降低炉外壁温度不仅会增加炉衬储蓄热和成本，而且相应地减少了炉底面积的有效利用率。选用耐火纤维、岩棉等作为保温层，用轻质砖作为炉体的内衬，减少炉体的蓄热损失，增强炉子的隔热保温，减少炉墙的散热损失。

（6）在炉围内壁涂高温高辐射涂料，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％，是近期较先进的节能方法。

（7）根据不同工况，采用不同烧嘴。例如，调焰烧嘴、平焰烧嘴、高速喷嘴、自身预热烧嘴、低氧化氮烧嘴以及近来研制成的蓄热式烧嘴，为适应煤气和柴油的使用提供了多种先进的燃烧器。正确地使用高效先进燃烧器一般可以节能5％以上。平焰烧嘴最适合在加热炉上使用，高速烧嘴适用于各类热处理炉和加热炉，自身预热烧嘴是一种把燃烧器、换热器、排烟装置组合为一体的燃烧装置，适用于加热熔化、热处理等各类工业炉。

（8）根据燃料种类，选择性能良好的节能型燃烧装置和与之相配套的风机、油泵、阀件以及热工检测与自动控制系统，保证良好的燃烧条件和控制调节功能也是行之有效的节能措施。

在燃烧技术方面，常规的节能燃烧技术有：高温空气燃烧技术，富氧燃烧技术，重油掺水乳化技术、高炉富氧喷粉煤技术、普通炉燃料入炉前的磁化处理技术等。其中应用广泛的有：高温空气燃烧技术和富氧燃烧技术。

高温空气燃烧技术是90年展起来的一项燃烧技术。该技术具有高效节能、环保、低污染、燃烧稳定性好、燃烧区域大、燃料适应性广、便于燃烧控制、设备投资降低、炉子寿命延长、操作方便等诸多优点。

高温空气燃烧技术是90年展起来的一项燃烧技术。高温空气燃烧技术通过蓄热式烟气回收，可使空气预热温度达烟气温度的95％，炉温均匀性≤±5℃，其燃烧热效率可高达80％。该技术具有高效节能、环保、低污染、燃烧稳定性好、燃烧区域大、燃料适应性广、便于燃烧控制、设备投资降低、炉子寿命延长、操作方便等诸多优点。但高温空气燃烧还存在诸如各热工参数间和设计结构间的定量关系，控制系统和调节系统的最优化，燃气质量和蓄热体之间的关系，蓄热体的寿命和蓄热式加热炉的寿命的提高等一些问题。

采用氧气浓度高于21％的气体参与燃烧的技术，叫富氧燃烧技术。富氧燃烧的技术主要是研制适合工业炉实用的燃烧器。富氧助燃技术具有减少炉子排烟的热损失、提高火焰温度、延长炉寿命、提高炉子产量、缩小设备尺寸、清清生产、利于CO2和SO2的回收综合利用和封存等优点。

3、 余热回收利用的现状及途径

余热包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热以及高压流体余压等七种。根据调查，各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17％～67％，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60％。

烟气带走的热量占燃料炉总供热量的30％～70％，因此，将烟气中的余热回收利用将会是节约能源的又重点。通常烟气余热利用途径有：

（1）装设预热器，利用烟气预热助燃空气和燃料。

（2）装设余热锅炉，产生热水或蒸汽，以供生产或生活用。

（3）利用烟气作为低温炉的热源或用来预热冷的工件或炉料。

三、结束语

综上所述，在未来的几年中，工业炉在节能、热工检测方法、余热回收方面还有很大的发展空间。

同时，如何快速的以清洁、可再生能源替代矿石燃料成为工业炉的主要能源，并减少污染物的排放必将成为今后的发展方向。

参考文献：

[1] 孙 斌陈振东. 《工业炉节能现状和发展趋势》. 湖南株洲 , 1672-9064（2007）

[2] 许广清.《工业炉节能措施探讨》.工程建设与设计,2005

[3] 李治岷,魏玉文.《工业加热炉的节能关键技术》.机械工人,2005

[4] 孔先.《我国工业炉节能发展方向》.冶金能源,2003,22

[5] 张宏丽.《对高温空气燃烧技术问题的探讨》.科技资讯,2006

燃烧节能技术篇(7)

关键字：高温低氧 节能减排 工业炉窑

在上世纪90年代初，日本人提出了高温低氧空气燃烧技术(High Temperature Air Combustion.简称HTAC) 这一概念，该技术主要由高效余热回收和低NOX生成率两部分组成。

高效余热回收是通过蜂窝状陶瓷蓄热体对工业炉窑的排烟焓进行高效热回收并对助燃空气进行高温预热来实现的。良好的换热效果，降低了排烟热损失，显著提高了烟气余热回收率。为了解决高温燃烧产生高NOX的问题，HTAC技术在保持过量空气系数α>1的情况下，通过炉内烟气再循环或两段燃烧方法，组织合理有效的炉内燃烧，降低燃烧空间中的氧浓度，创造低氧燃烧条件来降低烟气中NOX的浓度。

一、HTAC技术的重要组成部分

采用一对带蓄热体的烧嘴（蓄热体可与烧嘴布置为一体，也可置于蓄热室内与烧嘴分开布置），在换向系统的控制下交替点火工作，完成烟气与空气热交换，实现高温低氧空气燃烧。其工作原理见图1所示。

图1 高温低氧空气燃烧技术的工作示意图

当烧嘴A工作时，助燃空气经过该侧蓄热体A加热后与燃料混合燃烧，生成的烟气自烧嘴B流出，并放热给蓄热体B。经一定时间（通常为30S）后，换向阀动作，燃料和助燃空气经蓄热体B由烧嘴B射入，烧嘴B工作，产生烟气流入烧嘴A，放热给蓄热体A后排出。HTAC技术主要通过一对蓄热体，一对烧嘴和换向系统组成。

1.蓄热体

蓄热体是实现高温烟气与低温助燃空气换热的介质，是实现高效节能的关键。其材质、形状、结构尺寸直接影响工业炉窑的烟气余热回收率和燃烧的稳定性。结构合理的蓄热体可使助燃空气预热达1000°C以上，只低于入口烟气温度50°C，使排烟温度低于150°C。

蓄热体的材质应具有耐高温性、传热性、高强度等特征。目前，在烟气温度小于1200°C时多采用堇青石质陶瓷，烟气温度为1200°C以上时多采用氧化铝或氧化硅质陶瓷，材质的选择还应把排烟气体酸碱度考虑在内。现较多采用的蓄热体的形状为球体和蜂窝体。虽然蜂窝体的传热系数小于陶瓷球体的传热系数，但其比表面积较大，单位体积传热能力可比球体的高出数倍，使其能在更小的空间、更短的时间内积蓄和释放大量热量。陶瓷蜂窝体的压力损失也相当小，在同一燃烧容量，同一横截面积下，为球体的1/3，可大大减少风机的动力消耗。评价蓄热体的性能时，温度效率和压力损失特性都是重要的参数。虽然气流的往复流动使得蓄热体内不易积灰堵灰，但当烟尘中结晶析出物粘性物含量多时也会出现堵塞现象。

2.换向系统

据设定的时间或流体温度值，由控制系统操纵，同时进行燃料、空气和烟气的换向，从而实现两个烧嘴的交替工作。现普遍采用四通换向阀来实现空气和烟气的换向。换向设备的可靠性、灵敏性、同步性直接关系到炉内燃烧的稳定性、完全性，炉温的波动状态。如果实现空气、烟气换向的四通换向阀不能及时关闭，燃烧器中的助燃空气就会有部分与烟气一起被引风机抽走，导致不完全燃烧。如果燃料换向阀和四通换向阀的动作不一致，会使炉内燃烧产生波动，如果某一时刻燃料过量，就会导致不完全燃烧。要尽量缩短换向时间，使燃料、空气换向同步。选择和设计换向系统既要考虑有一定耐压，抗冲击能力也应考虑驱动换向系统所需的动力消耗。

3.燃烧器

合理的燃烧器结构，不但可以保证燃料的持续稳定燃烧，还可确保燃料在低氧浓度下燃烧，降低NOX的生成率。燃烧器的尺寸参数的优化设计，主要靠数值模拟和实验来确定。

二、影响HTAC技术应用效果的主要参数

1．蓄热体尺寸结构

蓄热体内的换热过程是包括对流、辐射和传导在内的复杂的非稳态传热。在蓄热体的材质和形状一定时，蓄热体的热交换系数与流体温度、空塔流速有关，流速、温度增加，热交换系数增加。蓄热体阻力损失与蓄热体的高度成正比，且随空塔流速、流体温度的增加而增加。把蓄热体的换热特性和阻力损失综合考虑，才能得到合理的尺寸结构。

2．换向时间

换向系统的切换时间对火焰燃烧状况、炉温波动幅度和换热效率有很大影响。换向周期愈短，预热空气温度、炉温和排烟温度波动愈小，蓄热体的蓄、放热时间愈短，使烟气余热得到充分利用，热回收效率增大。但是如果换向周期太短，换向频繁，对换向设备要求高，同时切换占用时间增多，影响炉内正常燃烧。换向时间太长又会造成排烟温度高，烟气余热回收率降低，同时预热空气温度波动大，造成炉温波动大，炉内温差增大，使换热效率降低。

三、HTAC技术的节能与环保分析

1.节能

高的烟气余热回收率，大大提高了燃料的节约率。在一定的氧浓度下，高的助燃空气温度保证了燃料的迅速燃烧。由于在HTAC条件下，随着助燃空气温度的升高及氧浓度的降低，火焰体积增大，甚至充满整个炉膛，再加上炉内烟气的回流，使得燃料与助燃空气在炉内得到很好的混合，在过量空气系数接近1的情况下也能实现完全燃烧，在完全燃烧的前提下，空气过量系数越小，节能效果越显著。

由于辐射换热能力的加强，换热效率的提高，可相对减少换热面积，缩小炉膛尺寸，节约设备资源。炉膛尺寸的缩小减少了散热面积，使得炉膛散热损失减少，相应地提高了燃料的热利用率。

2.环保

HTAC使NOX生成减少。由于节能率大大提高，生产等量产品所耗燃料量减少，生成CO2量就减少，大大降低了CO2的排放量。

由于燃烧不是在烧嘴内进行，而是在整个炉膛内进行，且在低氧条件下化学反应速度得以延缓，从而降低了噪音污染。

四、结论

目前，HTAC技术作为一项成熟的技术在日本、欧美等国家正被广泛地应用，对其的研究工作重点已转到扩大其应用范围上。上世纪90年代初，高温空气燃烧技术就已经被介绍到中国来了。但一直以来，人们都把研究重点放在了利用余热回收提高热效率的方面，对于高温燃烧所导致的大量NOX排放问题并没有重视。最近几年，由于人们环保意识的加强，我国越来越多科研院校与企业开始致力于该项研究。但目前该项技术在我国的应用还刚刚开始，我们要想更好地掌握和应用此项技术，拥有独立的设计产品，还需进行大量深入细致的研究工作。

参考文献

[1]罗国民, 张少忠, 苍大强, 郭汉杰. 高温空气燃烧系列技术在三轧厂加热炉维护与生产上的应用[J]. 冶金能源 , 2006,(04)