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| 鍛造加熱爐煙氣余熱利用節(jié)能改造方案探討 |
| （時(shí)間:2014-4-8 14:30:07） |
臺(tái)車式鍛造加熱窯爐是鍛壓工序的重點(diǎn)耗能設(shè)備，使用的主要燃料為焦?fàn)t煤氣，其耗量占公司煤氣消耗總量的70%。為降低加熱爐的能耗，近兩年來，進(jìn)行了多次節(jié)能改造：首先，結(jié)合爐窯的大修，進(jìn)行全纖維內(nèi)襯及蓄熱式改造;其次，采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，提高控制精度;再次，針對(duì)高溫?zé)煔庥酂岬幕厥绽茫剿鬟m用于高溫?zé)煔獾目諝忸A(yù)熱器。經(jīng)以上幾個(gè)方面的改造，取得了顯著的節(jié)能效果。因全纖維內(nèi)襯或蓄熱式改造所需費(fèi)用較高，且對(duì)爐型的改造量大，只能結(jié)合大中修進(jìn)行;對(duì)于一些不到大修期的爐窯，對(duì)其進(jìn)行空氣預(yù)熱器的節(jié)能改造，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
1、存在的問題
鍛造加熱爐爐溫高達(dá)1300℃，排煙溫度在900℃以上，過去使用的空氣預(yù)熱器材質(zhì)為不銹鋼。不銹鋼材質(zhì)在高溫環(huán)境中，長期處于氧化氣氛會(huì)氧化，在煙氣的沖刷下剝落，使得金屬管變薄，出現(xiàn)燒毀、彎曲變形的情況，使用壽命短。所以在實(shí)際使用時(shí)不得不在換熱器前增加冷風(fēng)裝置，將高溫?zé)煔饨禍睾笤俳?jīng)過空氣預(yù)熱器，造成了高溫?zé)煔鉄崃康拇罅繐p失，空氣只能預(yù)熱到300℃以下，不能充分回收利用鍛造加熱爐余熱，造成鍛造加熱爐熱效率偏低。
2、改造方案分析
2.1余熱回收方式對(duì)比
煙氣余熱回收通常采用三種方法：一是預(yù)熱工件;二是預(yù)熱助燃空氣;三是預(yù)熱煤氣。煙氣預(yù)熱工件需占用較大空間進(jìn)行熱交換，往往受到作業(yè)場(chǎng)地的限制(間歇生產(chǎn)的臺(tái)車式爐窯還無法采用此種方法)。而預(yù)熱煤氣不需要使用如此高溫的煙氣，且出于安全性考慮，暫不實(shí)施。預(yù)熱助燃空氣是一種較好的方法，加熱爐上一般都有安裝，可提高燃料的理論燃燒溫度、改善燃燒條件及提高燃燒氣體的速度，從而達(dá)到節(jié)能的目的。
2.2空氣預(yù)熱器選擇
在空氣預(yù)熱器的選擇方面，經(jīng)大量的市場(chǎng)調(diào)研，與多家預(yù)熱器制造廠家進(jìn)行技術(shù)交流，最終選擇了碳化硅質(zhì)陶瓷換熱器。與金屬換熱器相比，碳化硅質(zhì)陶瓷換熱器具有耐腐蝕、耐高溫等特點(diǎn)，在金屬換熱器使用受限的情況下得到了很好的發(fā)展，成為回收高溫余熱的新型換熱器。改造兩年多來，碳化硅質(zhì)陶瓷換熱器使用效果良好，主要優(yōu)點(diǎn)是：導(dǎo)熱性、抗氧化性、抗熱震性能好，高溫狀態(tài)下強(qiáng)度高，壽命長，維修量小，性能穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)便等。尤其解決了各種高溫工業(yè)窯爐排煙溫度過高、余熱無法有效利用的難題。碳化硅質(zhì)陶瓷換熱器與金屬換熱器性能對(duì)比：
(1)耐高溫。碳化硅質(zhì)陶瓷換熱器使用溫度為1350℃～1450℃;金屬換熱器使用溫度為700℃。
(2)使用環(huán)境。碳化硅質(zhì)陶瓷換熱器在1350℃條件下可長期使用，不需要高溫保護(hù);在煙氣溫度高于700℃時(shí)，金屬換熱器就必須摻入或鼓入冷風(fēng)進(jìn)行高溫保護(hù)。
(3)使用壽命。由于碳化硅質(zhì)陶瓷換熱器具備耐高溫、耐腐蝕、抗氧化性能等特點(diǎn)，在同等使用條件下，其使用壽命是金屬換熱器的數(shù)倍。
(4)缺點(diǎn)。抗震性差，因碳化硅材質(zhì)脆性大，故預(yù)熱器不能經(jīng)受較大的震動(dòng);可維護(hù)性也較差，如有損壞需整體更換，無法進(jìn)行局部修補(bǔ)。
2.3改造方案
(1)為最大限度地提高熱回收效率，將碳化硅質(zhì)陶瓷換熱器放置在鍛造爐煙道出口附近、溫度較高的地方，同時(shí)將原雙行程改為四行程，增大換熱面積。當(dāng)窯爐溫度為1250～1450℃時(shí)，煙道入口的煙氣溫度為1000～1300℃，空氣預(yù)熱溫度可達(dá)到450～750℃，把熱空氣作為助燃風(fēng)送入窯爐與燃?xì)膺M(jìn)行混合燃燒，大大減少了助燃空氣所吸收的熱量。考慮到管道及閥門的安全使用，以及供風(fēng)系統(tǒng)與原燒嘴的設(shè)計(jì)能力，在僅更換空氣預(yù)熱器而不對(duì)鍛造加熱爐進(jìn)行大面積改造的情況下，將空氣預(yù)熱溫度控制在500℃以下。
(2)對(duì)原煙道進(jìn)行局部修整，使碳化硅質(zhì)陶瓷換熱器與煙道內(nèi)壁緊密貼合，有效防止了漏風(fēng)現(xiàn)象，提高了熱回收率。
(3)由于換熱面積的增加，碳化硅質(zhì)陶瓷換熱器長度比原不銹鋼換熱器長度加長700mm，并對(duì)換熱器的空氣管道進(jìn)出口進(jìn)行相應(yīng)改造。
(4)考慮到換熱器長度增加后，煙道排煙阻力將會(huì)有所增加，造成爐膛壓力升高，因而在改造后的煙道基礎(chǔ)側(cè)增加了一個(gè)寬250mm的備用輔助煙道，用于調(diào)節(jié)爐膛壓力;另外在空氣預(yù)熱器損壞時(shí)，可作為備用煙道，而不影響加熱爐的正常生產(chǎn)。
3、節(jié)能效果
3.1計(jì)算數(shù)據(jù)
根據(jù)工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)中空氣預(yù)熱溫度與燃料節(jié)約量的關(guān)系圖可查得，空氣預(yù)熱溫度由300℃提高到500℃后，節(jié)約燃料率可由16%提高至25%，節(jié)約率增加56.25%。
3.2實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)
經(jīng)過半年的使用，預(yù)熱空氣溫度在460～490℃之間，改造前后的煤氣消耗對(duì)比數(shù)據(jù)如下：
(1)800℃保溫段，煤氣耗量平均下降約60m3/h，下降15.7%;
(2)1230℃升溫段(以4h升至需要溫度為例)，煤氣耗量平均下降約75m3/h，下降9.16%;
(3)1230℃保溫段，煤氣耗量平均下降約130m3/h，下降35.12%。
3.3效益分析
通過對(duì)改造后的使用統(tǒng)計(jì)，一臺(tái)加熱爐共生產(chǎn)57爐次，比改造前共計(jì)節(jié)約煤氣42.87萬m3，按正常生產(chǎn)量推算，全年可節(jié)約煤氣費(fèi)用76.48萬元，一臺(tái)空氣預(yù)熱器的改造的投資在15萬元左右，半年可收回投資。
4、結(jié)論
(1)采用碳化硅質(zhì)陶瓷換熱器進(jìn)行高溫?zé)煔獾挠酂崂霉?jié)能改造，是一種在設(shè)備不必進(jìn)行大改造時(shí)的投資小、見效快的節(jié)能改造好方法。
(2)碳化硅質(zhì)陶瓷換熱器具有耐高溫、耐腐蝕、長壽命等優(yōu)點(diǎn)，但也有抗震性差、不易維修等缺點(diǎn)，不適合用于震動(dòng)大的場(chǎng)合。
(3)碳化硅質(zhì)陶瓷換熱器因其材質(zhì)的特殊性，需要現(xiàn)場(chǎng)施工，設(shè)備停修時(shí)間長。
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