关于我国工业炉窑节能环保技术的行业状况.版本

关于我国工业炉窑节能环保技术行业状况调查和分析 概述工业炉和工业窑通称工业炉窑，主要是指那些利用燃烧反应进行热利用的装置。炉多用于冶金和机械系统；窑则多用于硅酸盐工业系统。在工业炉窑的能源结构中，主要以烧煤为主，在冶金工业中约占70%1,其次是电力，另有一部分炉窑以油、天然气为燃料。对燃油、燃气的炉窑而言，其燃烧效率较高；而对燃煤炉窑而言，其燃烧效率较低，且燃烧稳定性较差，不易使气氛与温度稳定近10年来我国工业炉窑的生产和节能技术进步成绩显著，例如轧钢加热炉节能约30%，均热炉节能约35%，锻造炉节能约33%，但与国际水平相比仍有差距，轧钢加热炉的能耗比国际水平高15%左右，锻造炉多耗能30%-40%，我国工业炉窑的热效率平均为30%左右，而国际水平则为50%以上。由此可见，我国工业炉窑的节能仍有很大潜力必须大力推广生产上行之有效的成熟技术。一、工业炉窑节能的目的和意义目前全球90%的工业燃料来自于化石燃料（石油、天然气、煤炭），这种形势在今后30年内将不会改变。而石油和天然气的储量主要集中在中东地区。一些工业发达国家清楚地认识到，其经济的发展在很大程度上依赖于能源，而这些能源又大量地由它国控制。为了减少在能源上对别国的过分依赖，节能作为一项切实可行的技术措施，受到各国政府的普遍重视。同时降低燃料消耗及有害气体的排放，是实现可持续发展战略的必然要求。我国工业炉窑是能耗大户，全国90年代中期工业炉窑装备总数已达12万余台，年耗能占全国25%，其中燃料炉占工业炉窑总数的55%，能耗占92%，占全国23%。燃料结构不合理，约62%炉窑仍以煤为燃料，炉窑总体水平较低，虽有部分炉子达到国外当代先进水平，但尚属少数。炉窑热效率与国际平均水平差距很大，因此节能空间广阔。二、工业炉窑能源结构、能耗现状和节能状况1.能源结构我国工业炉的能源结构具有以煤等固体燃料为主、液体和气体燃料次之的基本特征。燃煤工业炉窑占了约64%，而燃油、燃气炉窑仅为20%左右，总的趋势是燃油、燃气炉窑比例在逐步增加。但我国以煤为主的能源结构今后50年内不会有太大的变化。这种结构的不合理，给节能带来了很大的压力。2.能耗现状 据统计，我国主要工业炉先进水平的单位能耗指标已接近或超过国外先进国家的水平，但先进和落后指标差距较大，说明我国的工业炉节能潜力很大。3.节能状况从#$年代中期到%$年代中期的近十多年中，我国取得了相当的节能进步。例如轧钢加热炉节能39%，均热炉35%，锻造炉33%，平均热效率已经达到30%以上，尽管如此，与国际先进水平50%相比，差距还很大，节能潜力还很大。三、工业炉窑节能发展方向1.逐步优化燃料结构我国以煤为燃料的工业炉窑所占比例很大，约占全国工业炉窑总数的.64%，与发达国家相比，燃料结构不合理。受燃料的限制，燃煤工业炉窑炉体庞大，燃烧过程不稳定、温度不均匀，气氛不能控制，烟尘危害大，余热不能充分利用，不完全燃烧热损失大。能耗远远高于燃油和燃气炉。而在燃煤工业炉窑节能技术上，国际上无法取得重大的突破，因此应逐步以液体、气体燃料取代固体燃料。随着我国对能源和环保的重视，逐步优化燃料结构应是我国今后能源战略的重要方面。2.高温空气燃烧技术随着各企业工艺逐步优化，控制和管理水平的提高，以及新型保温材料的采用，工业炉窑最大的节能潜力就是实现烟气余热的极限回收。排烟损失对炉窑热效率影响最大，烟气余热随炉温变化，约占总供给热的30%-70%不等，每提高预热空气100，可节约燃料5%，因此最大限度地回收废气余热是工业炉窑节能发展的主要方向。目前，工业炉窑的助燃空气预热90%是采用换热器，但是换热器受其固有结构的限制，效率不高，换热器的空气预热温度一般为400-600，废气排放温度仍有600-700，而且使用寿命短，维修时间长，费用高。大量的烟气余热得不到充分利用。此外，换热器满足不了某些热工设备高风温的预热要求，有些企业不得不花高价购买高热值燃料，而来源丰富、价格低廉的热值较低的燃料往往得不到充分利用，甚至被放散。充分利用低热值燃料，实现燃料的合理配置，是节约燃料的另一个有效途径。为提高低热值煤气的理论燃烧温度，扩大低热值煤气的应用范围，也需要开发一种先进的余热回收装置。由此，日本学者田中良一等人于80年代末提出一种全新概念的高温空气燃烧技术，把回收烟气余热与高效燃烧及降低伴NOx排放等技术有机地结合起来，从而实现了极限节能和极限降低NOx排放量的双重目的。3.高温空气燃烧技术的主要特征是：（1）采用蓄热式烟气余热回收装置，交替切换空气与烟气，使之流经蓄热体，能够最大限度回收高温烟气的物理热，从而大幅度节约能源（一般节能10-70%）、提高热工设备的热效率。（2）通过组织贫氧燃烧，扩展了火焰燃烧区域，火焰边界几乎扩展到炉膛边界，使得炉温分布均匀，同时减少钢坯氧化烧损。（3）通过组织贫氧燃烧，大大降低了烟气中的NOx排放量。（4）炉内平均温度增加，加强了炉内的传热，使相同尺寸的热工设备，其产量可以提高20%以上，大大降低了设备的造价。（5）低热值的燃料通过高温预热的空气或高温预热的煤气可获得高的炉温，扩展了低热值燃料的应用范围。到目前，国际上已有近千余台炉窑应用高空气燃烧技术。这项技术已日趋成熟，处于大力推广阶段，并得到了国际工业界和科学界的广泛关注，显示了广阔的应用前景。我国高温空气燃烧技术的研究开发起步于90年代中期，近几年在该技术领域已开发出数种蓄热式烧嘴、燃烧器、辐射管及装置系统，并成功应用于几十家企业近130套设备上，其中蓄热式连续加热炉50余座，蓄热式钢包烘烤装置30余套，蓄热式均热炉40余座。蓄热式技术在工业炉上的应用，实现了高产、优质、低耗、低污染和高自动化，达到了燃烧工业炉三高一低（高炉温、高烟温、高余热回收和低惰性）的要求。由于,-./技术的众多优越性，其应成为未来工业炉窑节能技术发展的方向。四、合同能源管理用市场机制节约能源合同能源管理，是指节能项目提供单位通过与客户签订节能服务合同，为客户提供节能改造相关服务，并从客户节能改造后所获得的收益中收回投资和取得利润的一种商业运作模式。合同能源管理通过市场机制来实现能源节约，其基本运作机制为：通过合同约定节能指标和服务以及约定投融资和技术保障，整个节能改造过程如审计、设计、融资、施工、管理等由节能服务公司统一完成；在合同期内，节能服务公司的投资回收和合理利润由产生的节能效益来支付；在合同期内项目的所有权归节能服务公司所有，并负责管理整个节能项目工程，如：设备保养、维护和节能监测等；合同结束后，节能服务公司将全部节能设备无偿移交给企业并负责培训节能技术和管理人员，此后，有耗能企业自己负责经营管理； 在此，必须指出的是在合同能源项目的操作过程中，商业信用起着非常重要的作用，因为在此过程中，节能服务公司承担全部技术风险和投资风险，如果耗能企业在诚信方面除了问题而导致不能按期支付节能服务公司对项目的投资，很可能给节能服务公司带来巨大的损失，甚至血本无归。五、总论1.节能事业战略发展方向的确定，燃煤炉窑由于先天的缺陷，能耗必然高于燃油、燃气炉窑，而且燃气、燃油炉窑节能技术更易发展和实现，因此改变能源消费结构，以油、气取代煤等固体燃料，是我国工业炉窑节能发展的战略性方向。2.随着各企业工艺逐步优化，控制和管理水平的提高，以及新型保温材料和常规技术的采用，余热回收及充分利用低热值燃料是炉窑节能今后发展的重点。,-./技术为此找到了突破口。虽然该项技术还存在一些问题，有待我们去探索，如各热工参数之间和设计结构之间的定量关系、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。但大力完善和推广该项技术仍是今后工业炉窑节能发展的方向。3.我国燃油、燃气炉比例仅在20%左右，这意味着节能技术将主要集中在20%的炉窑上，虽然比例不大，但其能耗总量却很高。如果运用这项技术节约能源50%，则在全国工业炉窑领域可取得10%的节能效益，成效是很可观的。并且随着能源消费结构的逐改善，西气东输的实施，燃气炉窑比例逐步增加是必然趋势。因此，我国政府和工业界对此项技术的研究和推广应引起足够的重视。参考文献1.王秉铨等工业炉设计手册 。北京：机械工业出版社，20062.萧泽强高风温无焰燃烧技术在日、欧几国的开发应用近况0日中钢铁节能技术发言稿资料集，2005 北京3.祁海鹰，徐旭常中国开发应用高温空气燃烧技术的前景2005 北京