锻造车间室式燃油加热炉节能改造

收稿日期 : 1999205230锻造车间室式燃油加热炉节能改造李贵君 王殿宏 大连大起集团有限责任公司动能公司 (邮编 : 116022)摘要 本文总结了大连大起集团公司 3 t 自由锻锤用室式燃油加热炉改造的经验及效果。通过对炉体结构、燃烧系统、排烟系统等改造以及回收烟气余热 , 降低了能耗 , 改善了操作环境 , 减少了设备维修量 , 取得了满意的经济效益和社会效益。关键词 室式燃油加热炉 节能 效益Energy- sav ing Reform of Box- type O il-burn ingFurnace in Forg ing workL i Gu ijun W ang D ianhong(D a lian D aqi G roup L td. E nergy com p any , 116022)Abstract T he paper summ arized the experience and effect of refo rm on box2type o il2bu rn ingheating fu rnace u sed in 3 t free2fo rging hamm er. By refo rm ing fu rnace body structu re, com bu stionand exhau st system and recoverying w aste gas heat, the energy con sum p tion is low ered, the oper2ating envirom en t is im p roved, the m ain tenance of equ ipm en t is reduced and satisfacto ry econom icbenefits and social benefits are ob tained.Key words box2type o il2bu rn ing heating fu rnace, energy2saving, benefits1 前 言锻造车间燃油加热炉是大连大起集团公司主要耗能设备 , 每吨锻件耗重油近 300 kg, 居全公司炉窑能耗之首。为进一步挖掘加热炉节能潜力 , 提高炉子热效率 , 降低炉子单耗 , 必须对其进行综合改造。2 3 t 锻锤用加热炉改造前状况该加热炉主要用于 3 t 自由锻锤毛坯加热 , 燃料为大连石油七厂渣油 , 热值 9500 4. 18 kJ kg。在运行中发现其主要存在以下问题 :(1)炉子结构不合理。炉底面积过大 , 炉膛偏高 ,炉子基本上处于低负荷工作状态 , 能耗高 ;(2) 炉体耐火、保温材料选用不合理 , 使得炉体的蓄散热损失较大 ;(3) 约占炉子热负荷 60% 以上的烟气余热没有得到充分的利用 ;(4) 烟道地势较低 , 长期处于潮湿状态 , 雨季甚至积水 , 导致烟道抽力不足 , 从而使炉膛正压很大 ,炉门及门框烧损较快 , 不仅浪费了大量能源 , 而且增加了维修费用 , 同时也使操作环境恶化 ;(5)重油预热温度达不到要求。重油采用蒸汽套管加热 , 由于受输送距离远、保温难等具体条件的限制 , 烧嘴前油温常常低于 90 , 远低于我厂所购重油最佳燃烧所需的 115 125 , 造成雾化效果不好 , 燃烧不完全 , 冒黑烟。3 改造措施及效果针对以上存在的问题 , 结合以往经验和生产实际 , 主要采取了以下措施 :3. 1 炉膛结构改造根据锻锤生产能力和车间生产实际情况得知该炉的最大生产能力应为 G = 1500 kg h, 参考有关资03工 业 炉 第 21 卷 第 4 期 1999 年 11 月料选取炉底强度 P = 300 kg m 2 h, 则炉底面积 A= G P = 1500 300= 5 m 2。根据被加热工件尺寸和现场实际情况 , 最后确定炉底有效长度 L 为 3. 016 m , 炉底有效宽度 B 为1. 624 m , 则实际炉底面积为 : A = L B = 3. 0161. 624= 4. 9 (m 2)。改造前该炉的炉底面积为 6. 9 m 2, 若按炉底强度 P = 300 kg m 2 h 计算 , 则改造前该炉的生产能力 G = P A = 300 6. 9= 2070 (kg h) , 明显高于锻锤所需的最大生产能力 , 炉子在低负荷下运行 , 单位热耗较高。炉膛高度同样是一个重要的结构参数 , 它对炉子热工过程有很大影响。适当降低炉膛高度可以减少炉顶下的低温气层 , 使火焰接近工件表面 , 加速炉气对锻件的传热 , 从而缩短加热时间。综合考虑本炉装料高度、烧嘴安装高度等因素 , 并参考有关文献 ,最后确定炉膛高度 H 为 1. 124 m。表 1 为炉体结构尺寸改造前后数据对比。由表可见 , 改造后炉底面积减少 2 m 2; 在生产能力相同情况下 , 炉底强度提高了 90 kg m 2 h。表 1 炉体结构尺寸改造前后数据对比炉子生产能力kg h- 1有效长度m有效宽度m炉膛高度m炉底面积m 2炉底强度kg m - 2 h- 1改造前 1500 3. 712 1. 856 1. 294 6. 9 217改造后 1500 3. 016 1. 624 1. 124 4. 9 307在改造炉体结构尺寸的同时 , 我们还通过加强生产管理 , 合理安排锻件生产 , 确保加热炉长期在满负荷下工作 , 切实有效地提高炉子效率。3. 2 加强炉体保温 , 减少蓄散热损失改造前 , 炉砌体采用耐火粘土砖加硅藻土砖保温结构 , 炉体蓄散热损失都较大 , 炉外壁温度达到130以上 , 超过国家标准很多。本次改造炉墙采用复合保温方式 , 并在炉内壁喷涂 1 mm 厚 GJ 型高温涂料。改造前、后炉墙结构见图 1 和图 2, 测试数据见表 2。图 1 改造前炉墙结构从表 2 中可以看出 , 炉墙外壁温度明显下降 , 散热损失也大大减少。同时 , 改造后砌体的体积和重度均有所减少 , 所以炉体的蓄热损失也减少 , 冷炉升温时间较改造前减少近 20 m in。图 2 改造后炉墙结构表 2 炉砌体改造前后数据对比散热损失 kJ h- 1 外壁温度 改造前 79056 130改造后 40128 853. 3 采用喷流辐射式换热器回收烟气余热根据锻炉出炉烟气温度很高的特点 , 我们采用喷流辐射式换热器回收烟气余热 , 使用后节能效果显著 , 有关测试数据见表 3。由于空气被预热至 300以上 , 使重油的着火条件得以改善 , 加快了燃烧反应速度 , 缩短了燃烧火焰 , 并保证该炉在较小的过剩空气系数 (n = 1. 11. 2)下完全燃烧 , 有效地解决了由于燃烧不完全造13经验交流 : 锻造车间室式燃油加热炉节能改造表 3 烟气余热回收效果项 目烟 气 空 气进口温度出口温度流量m 3 h- 1进口温度出口温度流量m 3 h- 1热效率%数据理论 950 650 1876 20 350 1788 28实测 965 675 1894 15 346 1760 26. 4成的冒黑烟现象 , 取得了明显的经济效益和社会效益。3. 4 改造排烟系统改造前该炉只在燃烧器对侧设置两个大排烟口 , 无法保证炉内温度均匀。本次改造采用多个小排烟口合理布置的方式 , 确保了炉温的均匀性。设于炉口区域的排烟口减少了炉门冒火 , 延长了炉门及门框的使用寿命。炉内排烟口分布见图 3。图 3 炉内排烟口分布示意图该炉地下烟道由于地理位置较低 , 长年潮湿积水 , 严重影响烟囱的抽力 , 造成炉内正压较大。本次改造我们采用喷流辐射式换热器 , 将烟道由地下改为地上 , 从根本上解决了这一问题。图 4 为改造后的排烟系统示意图。3. 5 燃烧系统改造重油燃烧的好坏与重油的雾化效果有着直接的关系 , 而影响重油雾化质量的重要原因之一就是油温。为了解决喷嘴前重油温度偏低这一难题 , 我们在喷嘴前油管路上设置了一台重油磁电加热器 , 对重油进行高磁场磁化 , 再对磁化后的重油进行二次电加热 , 并将油温始终控制在 115 125 范围内。在提高油温的同时 , 将原采用的高压油喷嘴改为低压比例调节热风喷嘴 , 该喷嘴用少量蒸汽伴送 ,风温达 400 时不结焦 , 且雾化良好 , 并能实现油风比例调节 , 保证炉子在空气过剩系数较小的情况下达到最佳的燃烧。12加热炉 ; 22热风管路 ; 32燃烧器 ; 42换热器 ; 52铁皮烟囱 ; 62原排烟道 (已废除 ) ; 72改造后排烟管路图 4 排烟系统示意图在采取以上措施后 , 炉内燃烧质量大为改善 , 解决了由于燃烧不完全导致的冒黑烟现象 , 炉子的热效率明显提高 , 节油率达到 20% 以上。燃烧系统改造前后有关测试数据见表 4。表 4 燃烧系统改造前后有关参数对比喷嘴前油温重油压力M Pa 喷嘴类型风温过剩空气系数n改造前 85 0. 6 高压喷嘴 15 2. 1改造后 120 0. 3 低压喷嘴 346 1. 24 改造后节能效果4. 1 经济效益根据改造前后炉子热平衡测试数据可知 : 炉子热效率由原来的 9. 31% , 提高到 28. 53% ; 炉子单耗由原来的 390 kg (重油 ) t, 降为 170 kg (重油 ) t。若按锻件年产量为 2500 t 计算 , 年可节约重油(下转第 38 页 )23工 业 炉 第 21 卷 第 4 期 1999 年 11 月表 2 热 泵 与 其 它 干 燥 方 法 能 耗 的 比 较数据来源 林产工业 设计院 沈阳甲厂 沈阳乙厂 沈阳丙厂 沈阳丁厂 沈阳戊厂 林产工业 82 年第一期 该热泵干燥方式 蒸汽 蒸汽 蒸汽 蒸汽 煤气远红外 真空 电远红外 热泵初含水率 40 30 40 56. 5 40 54终含水率 12 13 15 12 9. 2 10 14材厚 20 30 40 20 30 20 30 27 17 38单位能耗原煤301 kg m 3电30 kW h m 3蒸汽1. 5t m 3电40 50 kW h m 3原煤400 kg m 3电36 kW h m 3蒸汽1. 5 t m 3电66 kW h m 3煤气100 m 3 m 3电50 kW h m 3原煤125 kg m 3电23 kW h m 3电244 kW h m 3电79. 4 kW h m 3折合费用元 m - 3 27. 4 34. 9 37. 5 37. 3 33. 0 12. 5 15. 88 8. 7通过对大量实测数据进行统计后 , 得出该高温热泵的系统性能系数 CO PS= 3. 2, 当取热电转换效率 G= 0. 33 时 , 一次能源利用系数 PER = 1. 06, 这也说明了电动热泵是合理可行的。把热泵和其它几种干燥方式均以转换后的一次能源消耗进行比较 ,热泵干燥相对常规人工干燥节能 50% 左右 , 与蒸汽干燥相比节能超过 80%。5 结论通过以上分析 , 高温热泵无论在木柴干燥质量还是在能耗方面 , 都具有明显的优越性 , 因此研制开发应用电动热泵在木柴干燥中的系列产品十分必要。(上接第 32 页 )300 t, 每吨重油按 0. 1 万元计算 , 则每年可节约燃料费用 30 万元。综合考虑炉子使用寿命延长、维修费用减少等因素 , 年可节约资金 30. 7 万元。炉子改造投资为 21. 5 万元 , 则投资回收期约为 9 个月。4. 2 社会效益(1)炉子重油燃烧质量明显提高 , 彻底解决了烟囱冒黑烟的难题 , 烟气林格曼黑度达到一级水平 , 减少了炉窑对大气环境的污染 ;(2)由于减少了炉门的冒火 , 使操作环境大为改观 , 工人的劳动条件得以改善。5 结束语对 3 t 室式燃油加热炉的节能改造实践 , 为我公司锻造加热炉的节能改造提供了经验 , 我们已陆续对其它锻造加热炉进行了改造 , 同样取得了令人满意的效果。当然