我国工业炉窑的施工技术与节能措施的研究

我国工业炉窑的施工技术与节能措施的研究

王莉莎

王莉莎（七冶炉窑建筑工程有限责任公司）

摘要：近年来我国工业炉窑生产和节能技术进步显著，但与国际先进水平相比仍有差距，为此我们要提高烧成效率，降低烧成能耗。窑炉的烧成能耗、烧成效率与许多因素有关，涉及窑炉的施工方法、施工的规范程度、余热充分回收和利用、建造窑炉所使用的材料等。

关键词：工业炉窑施工技术节能途径

0引言

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20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64%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。

1工业炉窑的能源结构和节能状况

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。

从80年代中期到90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。

2节能途径

2.1提高炉窑施工的质量窑炉施工时，应该按照一定的顺序进行，依据科学的施工方案，按照《窑炉施工规范》、《建筑工程施工规范》的要求，完成各部位的施工。首先，施工窑炉的基础，包括基础中的风道口、检查口、设备基础、预埋件。其次，进行窑墙、窑顶施工，同时安装窑上的加固件。在进行窑墙、窑顶施工时，注意保温材料的施工方法和施工质量。第三，安装窑上的各种通风管道和通风设备。

窑炉内墙根据使用温度不同，采用不同的材料分段砌筑，低温部分用一般建筑材料或低温耐火材料，高温部分用耐火材料或较高级的耐火材料。一般建筑材料砌体用泥浆即可，用耐火材料砌筑的窑墙，则要用耐火泥浆砌筑，如果用粘土质耐火材料，则用粘土质火泥砌筑，如果用高铝质耐火材料砌筑窑内墙，则用高铝质火泥作为砌筑材料。窑外墙一般用红砖砌筑，用其他材料砌筑外墙时，应该在满足要求的情况下使用。内外墙之间的保温材料，应按照各段之间的不同要求，分别使用不同材料。进行保温材料施工时，应按照保温材料的施工规范进行施工，并要保证其密封性能。

如果施工时没有严格按照规范的要求进行，那么首先是窑墙、窑顶的施工质量可能达不到使用要求；其次，窑墙、窑顶的密封性就没有办法保证。所以，要使窑炉的质量达到设计要求，真正能够降低窑炉的烧成能耗，提高烧成效率，必须严格按照施工规范进行施工。

2.2余热充分回收和利用工业炉窑余热资源主要包括气态余热资源，即烟气余热；固态余热资源，即炉料的显热和潜热；液态余热资源，主要是热水。

2.2.1烟气余热烟气带走的热量占工业炉窑总热量的30%~70%，回收烟气余热的方法有：①在换热器中用烟气加热助燃空气和煤气；②设置预热段，用烟气加热炉料；③设置预热锅炉用烟气热量生产蒸汽。对工业炉窑而言最有效和应用最广的是换热器。

2.2.2炉料余热的回收与利用对工业炉窑来说主要指入炉前炉料本身所具有的显热和潜热的合理利用。例如连铸系统的钢坯有可供回收利用的显热和潜热，连铸坯不要放冷，送入保温设备中保温，然后再进入加热炉中加热后轧制，这一流程为连铸坯热装工艺，热装温度为400℃~700℃，该工艺可提高加热炉产量30%~40%，节能20%~40%。如热坯不经过保温设备而直接送至加热炉内加热，称之为连铸坯直接热装工艺，热装坯温可达700℃~1000℃，加热炉产量可提高40%~50%，节能40%~60%。如果连铸坯经边角补充加热后直接送入轧机轧制，则为直轧工艺，这就从根本上取消了炉子加热这个环节，当然是最高效、最经济的工艺。

一些优质钢材成型后要进行热处理调质，如果在轧制过程中合理地控制温度，完成或局部完成热处理工艺从而取代或部分取代热处理过程，这一过程称之为控制轧制，即利用钢材自身显热进行热处理，可节省热处理再加热时的耗能。

2.2.3液态余热资源的回收与利用工业炉窑的液态余热资源主要是冷却部件热水能量的利用，属低温余热利用，目前主要用于生活、供暖、浴室和炊事方面。有些冷却部件采用汽化冷却，产生的蒸汽也大多用于生活方面。汽化冷却可大量节约冷却水量，水耗量仅为水冷时的1/30~1/60。

2.3炉窑的更新改造施工技术炉窑的更新改造应以优质、高效、节能、环保、安全、智能化、多工种、工序联动及自动化为主。通过对炉窑的更新改造，不断提升炉窑现代化水平，进而促进可持续发展，加强资源节约与环境友好型和谐社会的建设。

如某钢厂将钢锭退火设备更新改造为自控联动线后，由于充分利用余热，节能35%～70%，且使生产效率提高10%。还有形变热处理是利用铸造、热轧、锻造后的余热有机结合进行直接处理的新技术，但需设备的更新改造并形成联动生产线才能实现。于是某厂对柴油机连杆生产装备进行更新改造，将锻造设备—热处理炉窑—淬火冷却装置—清洗—回火炉窑—检验等工序组成新的生产线后，按年产40万件测算，可节电44.7万kW·h，节约3.8万个工时，取得22万元的综合效益。

采用硅酸铝耐火纤维和远红外高温涂料，是炉窑节能改造的有效途径。前者以玻璃和陶瓷为主要原料，经高温熔化分解，高压喷吹成蓬松柔软的如同棉花的丝状物，其气孔率大于70%，导热系数仅为118.63W/m·k，是普通耐火砖的1/9，重量极轻，为轻质耐火砖的25%，使用温度为1300℃～1500℃。现有硅酸铝耐火纤维毡、棉等上市，经炉窑粘贴改造后，一般可节电30%、节煤35%、节燃油70%，冷面炉壁温度减少25%，热损失减少40%，生产效率提高30%。如某厂对80台炉窑用此耐火纤维改造后，取得平均节能25%，年节电800万kW·h，节约煤气900万的明显效益。

高温远红外涂料由于使用方便、效果明显、成本低而倍受欢迎。如某厂大型工件退火处理，原来每炉耗煤5t，全程需11h，经远红外涂料喷涂改造后，每炉耗煤仅为4.6t，耗时缩短1h，取得可喜的节能环保效益。

2.4施工过程采用新材料新材料在工业炉窑中的节能至关重要，这也是从源头截流的关键，是直接节能的有效途径。如采用陶瓷纤维代替传统的耐火砖隔热保温材料以及塑料高合成陶瓷和金属化合物、碳纤等在炉窑中的应用，都为炉窑的节能环保、提高热效率、增加蓄热能力、加快升温速度、使炉窑保温性能更佳开拓新途径。

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.1996.

[2]萧泽强.高风温无焰燃烧技术在日、欧几国的开发应用近况.日中钢铁节能技术发言稿资料集.1997.北京.

[3]侯长连等.纯高炉煤气的双预热高温空气燃烧技术应用.第三界国际HTAC技术研讨会.Stochholm.Sweden.2000.