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我国工业炉节能减排现状及未来趋势分析

浏览次数: 日期:2015-06-12 10:37

  采取有效措施降低炉窑生产造成的资源浪费和环境污染问题是我国政府近年来对工业化生产道路改革和探究的重点问题之一,在工业生产领域大力推广节能改造项目已经成为了破解工业生产和环境之间紧张关系的主要途径。国内外在工业节能生产领域的技术研发和运用已经取得了显著的成果,但由于我国起步较晚,在该领域还存在诸多问题急需改进和完善,因此政府部门和科研人员还需要不断努力,以保证在不远的将来真正形成一个完善的,同时具有中国特色的工业生产节能体系。
  
  使用新型环保能源作为燃料,降低对环境的污染。
  
  传统工业生产的能量来源主要是以煤炭和石油为主,全球范围内工业生产规模的扩大使得能源危机问题日益加重,致使能源价格大幅上涨,超出了各国的承受范围;与此同时,工业生产难免会引起环境污染问题恶化,工业废弃物的排放所引发的恶果正在影响着人类的正常生产生活。为了缓解上述问题,各国都在致力于新型替代能源材料的开发和应用,目前受到普遍认可的新型替代能源非生物能源莫属,生物能源的造价成本低廉,且原材料随处可见,是工业节能生产的最佳选择。
  
  新型生物燃料近年来受到全球的广泛关注,各国相继进行生物燃料的研发以替代传统的煤炭石油等高耗能高污染的原料。生物燃料的制造机理是通过对机体自身能够利用光合作用制造能量的有机物加以开发和利用,从中提取可以被人们有效利用的能源的一种新型可再生能量来源。在生物能源制造过程中,无论是动植物还是微生物都可以用于能源的开发与制造,目前国外主要以开发乙醇物质来作为新型能量来源,我国则致力于从农业生产中获取生物能源 。生物能源较传统能源来说具有如下几方面优势:其一,能源的来源具有多样性且较容易获取。例如,农业生产所产生的农作物秸秆,动物的粪便,工业生产和生活中所排放的有机垃圾,大量的富含能源的动植物等,这些原料在自然界中含量丰富,获取方便,且具备可以再生的优点。其二,能源成品种类丰富,可为工业生产提供多种选择。通过生物转化技术所制造出来的能源可以呈现不同种类的表现形式,例如沼气,乙醇。能源以及各种固态能源物质,这些能源可以广泛应用于工业生产中,而且不会对环境造成任何污染,同时使工农业生产中的废弃物实现循环再利用,真正实现了变废为宝。其三,新型生物能源的生产和制造过程中,能够有效带动相关生产行业的发展,不仅能够降低工业生产成本,而且还能促进农民的增产增收,有利于缩小农村和城市的贫富差距。最后,生物能源具有可循环再利用的优点,由于其原料来源是自然界中的有机生物,因此,可以促进植物对于二氧化碳的吸收,将不利化为有利。
  
  开发和利用新型燃烧技术
  
  采用新型的工业燃烧技术也不失为节能减排的有效途径。目前我国广为使用的燃烧技术主要包括如下几种。
  
  高温空气燃烧技术也叫蓄热式燃烧技术,是一项高效的废热回收节能技术。蓄热燃烧技术是指交替切换空气或气体燃料与烟气,使之流经蓄热体,能够在最大程度上回收高温烟气的显热,排烟温度可降到 180℃ 以下,可将助燃介质或气体燃料预热到1000℃ 以上,形成与传统火焰不同的新型火焰类型,并换向燃烧使炉内温度分布更趋均匀。目前,我国已在轧钢加热炉 玻璃窑炉、熔铝炉、锻造炉和钢包烘烤器等工业窑炉上成功应用蓄热式燃烧技术。
  
  脉冲燃烧技术是一种间断燃烧的方式,使用脉宽调制技术,通过调节燃烧时间的通断比实现窑炉的温度控制。这种技术对加热炉的炉温控制较为容易,所以炉内的温度场均匀且温度波动极小、而且还能节约燃料。近年来,该技术在冶金、陶瓷等工业窑炉燃烧系统控制方面得到逐步推广应用,效果良好。
  
  富氧燃烧技术是以助燃空气中氧含量超过常规值得一种高效强化燃烧技术。富氧燃烧技术能够降低燃料的燃点,加快燃烧反应速度,促进燃烧完全,降低过量空气系数,减少燃烧后的烟气量,从而提高热量的利用效率。富氧燃烧技术比较适合应用在高温工业炉,如金属加热炉和玻璃溶化炉等等,有资料表明锻造加热炉若采用23%~25%的富氧空气助燃,可节省1/4的燃料。分级燃烧技术是指通过改变送风方式将不足量的空气送人主燃烧区,形成缺氧的燃料过剩燃烧,然后剩余的空气在第二级燃烧区加入,形成燃料稀薄燃烧区,完成整个燃烧过程。分级燃烧可减少氮氧化物的排放,据项目运行结果表明,采用分级送风燃烧技术后,尾气中的氮氧化物排放量降低35%左右。
  
  对生产过程中产生的副产品进行有效再利用
  
  工业炉余热主要是指排出的燃烧产物的显热与加热制品带走的显热。这些显热所带走的热量数量较大,如果能很好地加以利用,其经济效益和社会效益、都是显著的中高温烟气余热。主要利用方式包括:利用余热锅炉产蒸汽或者加热导热油直接利用,利用换热器预热助燃空气,还有通过余热锅炉产蒸汽并利用蒸汽汽轮机发电 以轧钢加热炉为例,轧钢加热炉的出炉烟温1000℃ 左右,在烟道内设置高效空气和煤气预热器对助燃空气和煤气进行预热,可将空气预热到600℃ ,煤气预热到300℃ ,吨钢燃耗可降低0.3GJ。
  
  低温烟气余热一般是指温度低于400℃的烟气的余热,这种余热虽然品位低,但余热数量很大,现在一般采用纯低温余热发电技术来进行节能降耗并产生经济效益。例如,水泥厂将400℃ 以下低温废气余热转换成电能并用于生产,可使水泥熟料生产综合电耗降低约60%, 或水泥生产综合电耗降低约33%。
  
  余压回收发电技术是指利用工业窑炉产生的废气余压直接用来发电。例如,钢铁厂高炉炉顶煤气余压透平发电装置 ,是利用高炉炉顶煤气具有的压力能,经透平膨胀做功,驱动发电机进行发电的装置。
  
  结束语
  
  近些年来,我国在工业炉窑生产中的技术水平已经有了显著的提高,但与其他国家相比,在节能减排方面还是存在有待完善的地方,要想从根本上实现能源的充分利用,同时达到对空气的零污染排放,还需要很长的一段时间,为此我们应该在已经取得效果的节能技术的基础上,进一步加大研发和改进力度,最终实现技能减排的目标,实现人类社会的可持续发展。

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