蓄热式燃烧加热炉.ppt

蓄热式燃烧加热炉工作原理示意图 蓄热燃烧技术原理 蓄热式高温空气贫氧燃烧技术的工作原理如图所示 常温空气由鼓风机送入 在通过已蓄热的燃烧器蓄热体时被迅速加热至高温 温度一般可高到仅比炉膛温度低100 左右 如此高温的空气喷入炉膛时将卷吸燃料气形成贫氧 2 20 的高温气流 燃料就在这种贫氧的气氛下燃烧 并将热量传递给被加热的工质 与此同时 高温烟气从炉膛另一侧流出 将热量传递给蓄热体 降温后经换向阀 引风机 烟囱排入大气 换向阀按一定的频率切换 使两侧的燃烧器在蓄热和放热的状态下交替工作 电除尘器工作原理电除尘器的原理是含尘烟气通过高压电场时 与电极间的正 负离子和电子发生碰撞或在离子扩散运动中荷电 带上电子和离子的尘粒在电场力的作用下向异极性电极运动并吸附在异极性电极上 通过振打等方式使电极上的灰尘落入集灰器中 实践证明 静电场强度越高 电除尘器的效果越好 且以负电晕捕集灰尘之效果最好 所以 本类设备设计为高压负电晕电极结构型式 旋风除尘器的工作原理旋风除尘器的结构由进气口 圆筒体 圆锥体 排气管和排尘装置组成 旋风除尘器的工作原理如图所示 当含尘气流由切线进口进入除尘器后 气流在除尘器内作旋转运动 气流中的尘粒在离心力作用下向外壁移动 到达壁面 并在气流和重力作用下沿壁落入灰斗而达到分离的目的 它具有结构简单 体积较小 不需特殊的附属设备 造价较低 阻力中等 器内无运动部件 操作维修方便等优点 旋风除尘器一般用于捕集5 15微米以上的颗粒 除尘效率可达80 以上 近年来经改进后的特制旋风除尘器 其除尘效率可达95 以上 旋风除尘器的缺点是捕集微粒小于5微米的效率不高 烟气除尘 除尘器按其作用原理可分为 机械式除尘器 重力沉降室 惯性除尘器 旋风除尘器 湿式除尘器 冲击式除尘器 泡沫除尘器 文氏管水膜除尘器 喷雾式除尘器 过滤式除尘器 袋式除尘器 颗粒层除尘器 和静电除尘器 浓淡燃烧 在装有多只燃烧器的大型锅炉上 把燃烧器分成两组 一组 下层 使其燃料过量 富粉 另一组 上层 使其空气过量 贫粉 这样 前者在低氧状态下燃烧 后者因空气过量 燃烧温度不高 就使总的NOx生成减少 要较大幅度降低NOx的排放量 需要采用设计性能良好的低NOx燃烧器 目前国外已采用了多种低NOx型燃烧器 它们的机理主要是采用分级火焰 延迟混合 烟气再循环以及它们的复合形式 低NOx燃烧技术低NOx燃烧技术包括抑制NOx生成的运行方式 抑制NOx的燃烧技术和低燃烧器 低NOx运行方式可以通过下述各种措施来实现 采用低过量空气系统运行 降低热风温度 增加烟气再循环 改变多只燃烧器各层喷嘴的燃料量和配风情况 对油炉进行喷水或喷蒸汽等 石灰石 石膏湿法脱硫技术石灰石 石灰 石膏湿法脱硫是目前世界上技术最为成熟 工程应用业绩最多的脱硫工艺 适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫 脱硫效率可达到95 以上 世界上有多家公司开发研究这种工艺 如德国的Bischoff公司 奥地利的CE公司 日本的三菱重工 川畸重工 石川岛播磨 美国的B W公司等等 应用此脱硫工艺最多的国家是美国 日本及德国 该工艺的机组容量约占电站脱硫装机总容量的90 单塔容量适用于1000MW机组 脱硫技术脱硫技术分为燃烧前脱硫 燃烧中脱硫和燃烧后脱硫三类 燃烧前脱硫的目的减少参与燃烧过程的硫分 减轻后续脱硫处理工艺的压力 煤的洗选用于脱除含无机硫的黄铁矿 FeS2 利用其比重比煤的比重大得多的特点 将煤破碎至0 5mm大小的颗粒 就可以利用洗选法除去30 50 的FeS2 将煤颗粒的细度进一步提高 可以将煤中大部分的FeS2脱除 洗选法不能脱除有机硫 有毒有害气体 工业炉烟气中的有害气体主要有二氧化硫 SO2 一氧化碳 CO 氮氧化物 NOx 氟化氢 HF 和光化学烟雾 二氧化硫 SO2 主要来自于含硫燃料的燃烧氮氧化物 NOx ThermalNO FuelNO 一氧化碳 CO 主要来源于燃料的不完全燃烧和输气管道的泄露光化学烟雾 碳氢化合物在阳光作用下与氮氧化合物相互作用而形成的烟雾氟化氢 含氟矿石冶炼或者加热中产生的 若大气污染物是从污染源直接排出的原始物质 则称为一次污染物 若是由一次污染物与大气中原有成分或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应而生成的与一次污染物性质不同的新污染物 则称为二次污染物 在大气污染中 受到普遍重视的二次污染物主要有硫酸烟雾和光化学烟雾等 硫酸烟雾为大气中的二氧化硫等硫化物 在有水雾 含重金属的飘尘或氮氧化物存在时 发生一系列化学或光化学反应而生成的硫酸雾或硫酸盐气溶胶 光化学烟雾是在阳光照射下大气中的氮氧化物 碳氢化合物和氧化剂之间发生一系列化学反应而生成的蓝色烟雾 其主要成分有臭氧 过氧乙酰基硝酸酯 PAN 酮类及醛类等 热污染 热污染是指现代工业生产和生活中排放的废热所造成的环境污染 热污染可以污染大气和水体 火力发电厂 核电站和钢铁厂的冷却系统排出的热水 以及石油 化工 造纸等工厂排出的生产性废水中均含有大量废热 这些废热排入地面水体之后 能使水温升高 在工业发达的美国 每天所排放的冷却用水达4 5亿立方米 接近全国用水量的1 3 废热水含热量约2500亿千卡 足够2 5亿立方米的水温升高10 随着近代工业的发展 环境污染也随着产生 噪声污染就是环境污染的一种 已经成为对人类的一大危害 噪声污染与水污染 大气污染被看成是世界范围内三个主要环境问题 噪声污染按声源的机械特点可分为 气体扰动产生的噪声 固体振动产生的噪声 液体撞击产生的噪声以及电磁作用产生的电磁噪声 工业噪声指工厂的各种设备产生的噪声 工业噪声的声级一般较高 对工人及周围居民带来较大的影响 噪声污染 氨的氧化物 NOx 锅炉工业炉窑排烟中的氮氧化物也是主要的污染物质 它是最难处理的有害气体 燃烧燃料所产生的氮的氧化物主要是一氧化氮 NO 二氧化氮 NO2 很少 不过 NO 排到大气后 很快地被氧化成 NO2 NO 和 NO2 都是有毒气体 其中 NO2 的毒性很大 大大高于 NO 在燃烧过程中产生的氮氧化物主要来自两个方面 一是助燃空气中带来的氮 在高温下与氧反应而生成的 它被称为 热力型NO ThermalNO 二是来自燃料中固有的氮化合物 经过复杂的化学反应而生成的氮的氧化物 称为 燃料型NO FuelNO 这两部分氮的氧化物的形成机理是不相同的 烟尘按其粒径大小可分为降尘和飘尘两种 粒径在10 m以上容易沉降的称为降尘 小于10 m的因粒径小而长期飘浮在空中 称为飘尘 其中0 05 1 m的极细粉尘根本就不沉降 长期飘浮在空中 它是由燃料中的挥发物在高温缺氧状况下分解游离出来的碳粒 这些碳粒从烟囱排出 就会出现滚滚黑烟 污染环境 飘尘中除了碳粒外 还有灰粒 灰粒是燃烧中的不可燃物质 含量最多的是二氧化硅 三氧化铝 少量的氧化铁 氧化钙 以及微量的金属微粒 轧钢加热炉炉子温度在1150 1350 有推钢式和步进式之分 其规模大小不一 大的每小时一二百吨 小的只有数吨 通常烧油或气 包括低热值煤气 烧油时 废气中虽含有一定量的SO2 但一般认为还是属于清洁气流 所以这类炉子几乎都有余热回收装置 大多是对流金属管式换热装置和余热锅炉 余热利用率约为20 少数间歇式炉子 其烟气余热用于加热物料 所用各种换热型式 效率差别较大 转炉炼钢过程中最大的节能潜力一是提高废钢比 二是回收吹炼时发生的富含CO的煤气及其显热 即所谓OG OxygenGasprocess 1 提高废钢比通常电炉以100 废钢为原料 而转炉却以高炉或化铁炉铁水为主要原料 适当地加入一定比率的废钢 若以矿石炼成的铁水作原料时 吨钢总能耗达23 33GJ 而以废钢为原料时 吨钢总能耗仅6 42GJ 两者相差甚巨 烟煤在隔绝空气的条件下 加热到950 1050 经过干燥 热解 熔融 粘结 固化 收缩等阶段最终制成焦炭 这一过程叫高温炼焦 高温干馏 由高温炼焦得到的焦炭用于高炉冶炼 铸造和气化 炼焦过程中产生的经回收 净化后的焦炉煤气既是高热值的燃料 又是重要的有机合成工业原料 焦炉用于使煤炭化以生产焦炭 其主要节能措施有如下几个方面 回收焦炭的显热湿熄焦此法以水作熄焦介质 利用1000 以上红焦的显热把水转换成具有一定压力的蒸气供厂内使用干熄焦 CDQ 这是20世纪70年代由前苏联发明的一种当今世界上最卓有成效的余热回收技术 该技术以氮气为熄焦介质 将红焦的热量带至余热锅炉 把锅炉中水加热成蒸气 然后以此高温压的蒸气推动透平机发电 喷吹天然气在一些天然气丰富地区 高炉喷吹天然气从经济上也是合算的 特别当追求高产时 天然气加富氧喷吹对在提高产量的同时大幅度降低焦比有明显的成效 喷吹水煤浆水煤浆因其制备和输送设备投资低于喷煤系统且无爆炸之虞而受到重视 水煤浆是一种由70 左右的煤粉 30 左右的水和少量药剂混合制备而成的液体 可以象油一样泵送 雾化 储运 并可直接用于各种锅炉 窑炉的燃烧 它改变了煤的传统燃烧方式 显示出了巨大的环保节能优势 喷吹各种燃料从高炉风口喷吹燃料的目的是用廉价的燃料 煤粉 重油 天然气等 部分替代价格昂贵的焦炭 重点大中型钢铁企业的喷煤比 2000年平均为118千克 吨 喷煤随着天然气和重油价格的上涨和对环保的严格苛求 因此大量推广喷煤技术是必然趋向 伯利恒钢铁公司伯恩斯钢厂投资1 04亿美元在C高炉 2976M3 安装喷煤设备 计划喷煤从最初时的113kg t铁 直达181kg t铁 同时减少天然气和焦炭的用量 高炉高炉生产时从炉顶装入铁矿石 焦炭 造渣用熔剂 石灰石 从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气 在高温下焦炭 有的高炉也喷吹煤粉 重油 天然气等辅助燃料 中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳 在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧 从而还原得到铁 炼出的铁水从铁口放出 铁矿石中未还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣 从渣口排出 产生的煤气从炉顶排出 经除尘后 作为热风炉 加热炉 焦炉 锅炉等的燃料 高炉冶炼的主要产品是生铁 还有副产高炉渣和高炉煤气 炼铁高炉是钢铁联合企业中的耗能大户 而高炉节能的重点在于降低焦比或燃料比 高炉节能技术主要有 产品重热是指炉窑中被加热工件本身所含有的可回收热量 例如钢厂炼钢炉冶炼出来的钢水和钢锭 炼焦厂生产的赤焦等所含有的热量 通常 钢锭的温度范围为1200 1500 赤焦的温度范围为1000 1200 分块压延的金属材料温度范围为1000 1100 显而易见 这些工件都含有大量的显热 可回收的能量叫做余能资源 其中以热能形式回收的能量叫做余热资源 目前习惯上把余能资源统称为余热资源 余热资源由余热和重热两部分组成 余热资源是工矿企业中一种很普通的二次能源 它在工业能耗中占有相当大的比重 过去许多余热资源未能得到合理的利用 浪费现象十分惊人 在能源日趋紧张的今天 如何合理地 有效地进行余热资源的回收将是一件十分紧迫的大事情 第一节余热资源概述 减少传热与泄漏的热损失工业炉炉体外表面温度 为了减少泄露损失 规定 热设备的砌体应具有完好的效的绝热层 提高隔热性能 尽量减少水冷或汽化冷却构件的数目及尺寸 并可靠地进行绝热 炉墙必须有良好的气密性 尽可能包以钢板 热设备中的连接 旋转部分应可靠密封 防止热载体泄漏热损失 国家标准GB T3486 93规定了企业合理用热的技术管理原则 分 燃料燃烧的合理化 传热的合理化 减少传热与泄漏的热损失和余热回收利用四个部分 燃料燃烧的合理化工业炉使用不同燃料时助燃用的空气系数应符合下表的规定 锅炉设备工作过程简述锅炉由 锅 和 炉 两部分组成 炉是放热部分 燃料在其中燃烧 将化学能转化为热能 锅是吸热部分 高温烟气通过锅的受热面将热量传给锅内工质 水或汽 锅炉设备工作过程可分为如下两部分 1 炉内过程炉子包括炉膛 燃烧器 燃料及空气供应系统 要求有良好的燃烧条件 使燃料的化学能量大限度地转化为热能 并最有效地将热能传给工质 以节约燃料 2020 3 15 28 耐火泥耐火泥是砌筑耐火制品用泥浆的干料成分 耐火泥的化学成分 抗化学侵蚀性 热膨胀率等应接近于被砌筑的耐火制品的相应性质 2020 3 15 29 2 5耐火纤维耐火纤维又称陶瓷纤维 是由焦宝石或矾土为原料 在2000 电弧炉熔化后以细股流出 用压缩空气或蒸汽吹成散状纤维 即耐火纤维原棉 原棉中含有凝固液滴 称为渣球 含量一般达20 40 除去渣球 加入0 3 5 结合剂 硫酸铝 磷酸铝甲基纤维素 聚丙烯等 可压制成毡 毯 板 纸 绳等多种制品 2020 3 15 30 1 2工业锅炉和炉窑节能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