您的位置：工業(yè)爐是工業(yè)加熱的關(guān)鍵設(shè)備，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)，量大面廣，品種多，同時(shí)工業(yè)爐又是高能耗裝備。目前，我國(guó)共有各類工業(yè)爐約12萬(wàn)臺(tái)，年總耗能達(dá)2.5億tce，約占全國(guó)總能耗的1／4，占工業(yè)總能耗的60％。雖然我國(guó)工業(yè)爐技術(shù)自改革開(kāi)放以來(lái)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但工業(yè)爐的能源利用總體水平不高，僅相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家50～60年代的水平，工業(yè)爐的熱效率平均不到30％，而國(guó)際上工業(yè)爐的熱效率平均為50％以上。我國(guó)在工業(yè)爐節(jié)能方面，具有相當(dāng)大的潛力，如何節(jié)約能源提高能源利用水平，仍是當(dāng)務(wù)之急。工業(yè)爐的能耗受許多方面因素的影響，但是節(jié)能的主要措施一般都離不開(kāi)優(yōu)化設(shè)計(jì)、改進(jìn)設(shè)備、回收余熱利用、加強(qiáng)檢測(cè)控制和生產(chǎn)管理等幾方面。
1．熱工測(cè)試
節(jié)能必須有科學(xué)的計(jì)量與對(duì)比測(cè)試方法。目前公認(rèn)的測(cè)試方法是熱平衡測(cè)試。通過(guò)對(duì)工業(yè)爐的熱工測(cè)定，全面地了解工業(yè)爐的熱工過(guò)程，分析、診斷加熱爐的“病情”，找出其“病因”，進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，使加熱爐的熱效率進(jìn)一步提高，單耗下降，并獲得加熱爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)性能指標(biāo)的各項(xiàng)參數(shù)，分析加熱爐運(yùn)行情況，及時(shí)調(diào)整加熱爐工況，使其達(dá)到運(yùn)行的最佳狀態(tài)，從而找出節(jié)約能源的有效途徑和方向。
但也有人認(rèn)為熱平衡測(cè)試十分繁雜，還要模擬生產(chǎn)穩(wěn)定工況，然而，生產(chǎn)工況實(shí)際是不穩(wěn)定的，模擬生產(chǎn)穩(wěn)定工況易失實(shí)，熱平衡只是評(píng)價(jià)能爐等級(jí)的人為手段，與實(shí)際相差很遠(yuǎn)，甚至虛假，因此提出用空爐升溫保溫的時(shí)間、能耗作為節(jié)能對(duì)比。
2．爐型結(jié)構(gòu)與筑爐材料
對(duì)爐子進(jìn)行設(shè)計(jì)或改進(jìn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，盡量選用新型節(jié)能爐子。選擇合適的爐型結(jié)構(gòu)，提高機(jī)械化程度和能源利用率。目前通常采用的節(jié)能措施有：
（1）采用圓形爐膛替代箱形爐膛，可強(qiáng)化爐膛對(duì)工件均勻傳熱的效果，減少爐壁散熱量，使?fàn)t膛形成一個(gè)熱交換系統(tǒng)，在加熱元件，爐襯和工件3者之間進(jìn)行熱交換。通過(guò)采用合理的爐膛空間和在不增大爐膛空間容積的前提下，加大爐內(nèi)壁面積，以增大熱交換面積的方式提高爐膛熱交換從而提高熱效率。
（2）在爐膛內(nèi)安設(shè)風(fēng)扇，加強(qiáng)爐內(nèi)對(duì)流傳熱。特別是小型加熱爐，高速氣流可破壞停滯在工件表面阻礙傳熱和界面反應(yīng)爐氣邊界底層，起到縮短加熱時(shí)間和加快提高工件溫度的作用。
（3）爐體密封，包括爐膛內(nèi)各引出構(gòu)件，爐殼，爐門(mén)等處的密封。爐體密封不嚴(yán)，將會(huì)造成到處跑火、漏火，造成能源大量浪費(fèi)、設(shè)備燒壞、環(huán)境惡劣等狀況，因此爐體密封直接影響工件品質(zhì)和能耗，同時(shí)密封也是爐內(nèi)氣氛控制的關(guān)鍵。而耐火纖維制品的出現(xiàn)，為解決爐體密封創(chuàng)造了條件，實(shí)現(xiàn)了軟密封。
（4）采用耐火澆注料整體澆注的加熱爐具有強(qiáng)度高、整體性、氣密性好、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
（5）采用新型爐用材料，優(yōu)化爐襯結(jié)構(gòu)。爐襯在保證爐子的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐熱度的前提下，應(yīng)盡量提高保溫能力和減少儲(chǔ)蓄熱。單純依靠增加爐襯厚度來(lái)降低爐外壁溫度不僅會(huì)增加爐襯儲(chǔ)蓄熱和成本，而且相應(yīng)地減少了爐底面積的有效利用率。選用耐火纖維、巖棉等作為保溫層，用輕質(zhì)磚作為爐體的內(nèi)襯，減少爐體的蓄熱損失，增強(qiáng)爐子的隔熱保溫，減少爐墻的散熱損失。
（6）在爐圍內(nèi)壁涂高溫高輻射涂料，強(qiáng)化爐內(nèi)的輻射傳熱，有助于熱能的充分利用，其節(jié)能效果為3％～5％，是近期較先進(jìn)的節(jié)能方法。
3．燃燒裝置與燃燒技術(shù)
燃燒裝置是爐子的心臟部分，它工作的好壞直接影響到能源消耗量的多少。目前，國(guó)內(nèi)成功地應(yīng)用在工業(yè)爐的燃燒器有：調(diào)焰燒嘴、平焰燒嘴、高速噴嘴、自身預(yù)熱燒嘴、低氧化氮燒嘴等，近來(lái)又研制成蓄熱式燒嘴，為適應(yīng)煤氣和柴油的使用提供了多種先進(jìn)的燃燒器。正確地使用高效先進(jìn)燃燒器一般可以節(jié)能5％以上。其中應(yīng)用較廣的有：平焰燒嘴、高速燒嘴和自身預(yù)熱燒嘴。平焰燒嘴最適合在加熱爐上使用，高速燒嘴適用于各類熱處理爐和加熱爐，自身預(yù)熱燒嘴是一種把燃燒器、換熱器、排煙裝置組合為一體的燃燒裝置，適用于加熱熔化、熱處理等各類工業(yè)爐。
另外根據(jù)燃料種類，選擇性能良好的節(jié)能型燃燒裝置和與之相配套的風(fēng)機(jī)、油泵、閥件以及熱工檢測(cè)與自動(dòng)控制系統(tǒng)，保證良好的燃燒條件和控制調(diào)節(jié)功能也是行之有效的節(jié)能措施。
常規(guī)的節(jié)能燃燒技術(shù)有：高溫空氣燃燒技術(shù)，富氧燃燒技術(shù)，重油摻水乳化技術(shù)、高爐富氧噴粉煤技術(shù)、普通爐窯燃料入爐前的磁化處理技術(shù)等。這些技術(shù)在工業(yè)爐上的應(yīng)用，已取得一定的節(jié)能效果。其中應(yīng)用廣泛的有：高溫空氣燃燒技術(shù)和富氧燃燒技術(shù)。
高溫空氣燃燒技術(shù)是90年代發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)燃燒技術(shù)。高溫空氣燃燒技術(shù)通過(guò)蓄熱式煙氣回收，可使空氣預(yù)熱溫度達(dá)煙氣溫度的95％，爐溫均勻性≤±5℃，其燃燒熱效率可高達(dá)80％。該技術(shù)具有高效節(jié)能、環(huán)保、低污染、燃燒穩(wěn)定性好、燃燒區(qū)域大、燃料適應(yīng)性廣、便于燃燒控制、設(shè)備投資降低、爐子壽命延長(zhǎng)、操作方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。但高溫空氣燃燒還存在諸如各熱工參數(shù)間和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)間的定量關(guān)系，控制系統(tǒng)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的最優(yōu)化，燃?xì)赓|(zhì)量和蓄熱體之間的關(guān)系，蓄熱體的壽命和蓄熱式加熱爐的壽命的提高等一些問(wèn)題，有待進(jìn)一步去探索。
采用氧氣濃度高于21％的氣體參與燃燒的技術(shù)，叫富氧燃燒技術(shù)。富氧燃燒的技術(shù)主要是研制適合工業(yè)爐窯實(shí)用的燃燒器。富氧助燃技術(shù)具有減少爐子排煙的熱損失、提高火焰溫度、延長(zhǎng)爐窯壽命、提高爐子產(chǎn)量、縮小設(shè)備尺寸、清清生產(chǎn)、利于CO2和SO2的回收綜合利用和封存等優(yōu)點(diǎn)。但富氧燃燒含氧量的增加導(dǎo)致溫度的急劇升高，使NOx增加，這是嚴(yán)重制約富氧燃燒技術(shù)進(jìn)入更多領(lǐng)域的因素之一。另外在工業(yè)爐窯上設(shè)計(jì)采用富氧空氣助燃時(shí)，應(yīng)該避免爐內(nèi)溫度場(chǎng)不均勻。
4．余熱回收與利用
煙氣帶走的熱量占燃料爐總供熱量的30％～70％，充分回收煙氣余熱是節(jié)約能源的主要途徑。通常煙氣余熱利用途徑有：
（1）裝設(shè)預(yù)熱器，利用煙氣預(yù)熱助燃空氣和燃料。
（2）裝設(shè)余熱鍋爐，產(chǎn)生熱水或蒸汽，以供生產(chǎn)或生活用。
（3）利用煙氣作為低溫爐的熱源或用來(lái)預(yù)熱冷的工件或爐料。
回收煙氣余熱的最有效和應(yīng)用最廣的是換熱器。我國(guó)近年來(lái)開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用的高效換熱器有片狀換熱器，各種噴流換熱器，各種插入件管式換熱器，旋流管式換熱器，麻花管式換熱器，各種組合式換熱器，煤氣管狀換熱器和蓄熱式換熱器等。蓄熱式換熱器是今后技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，其余熱利用后的廢氣排放溫度在200℃以下，節(jié)能效益可達(dá)30％以上。
5．熱工檢測(cè)與控制
目前我國(guó)工業(yè)爐的能源消耗大，浪費(fèi)嚴(yán)重，普遍存在空氣過(guò)剩系數(shù)過(guò)大的問(wèn)題，這主要是由于調(diào)節(jié)手段的落后，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度較大，難以保證理想的燃燒工況。因此提高熱工檢測(cè)與控制水平，具有很大的節(jié)能潛力。
采用先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)，特別是采用微機(jī)控制系統(tǒng)，已經(jīng)成為工業(yè)爐自動(dòng)控制的發(fā)展方向。通過(guò)設(shè)置自動(dòng)控制系統(tǒng)，以各相關(guān)系統(tǒng)的及時(shí)精確配合和控制來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。諸如加熱爐各主要過(guò)程變量的定量控制，爐溫與燃料流量的串級(jí)控制，燃料與助燃空氣的比值控制以及煙道廢氣的含氧量控制等。
6．能源管理
工業(yè)爐節(jié)能除了從設(shè)備和技術(shù)方面挖掘潛力外，還應(yīng)從能源管理方面人手。從組織、生產(chǎn)、操作3方面著手，加強(qiáng)能源管理工作。高效組織生產(chǎn)，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，發(fā)揮設(shè)備的能力，使?fàn)t子高效運(yùn)行。提高操作水平，加強(qiáng)計(jì)劃調(diào)度，并對(duì)能源使用過(guò)程中造成的跑、冒、滴、漏等能源浪費(fèi)現(xiàn)象進(jìn)行檢查和處理，有效杜絕各種有形損失。
７.工業(yè)爐節(jié)能的發(fā)展趨勢(shì)
（1）調(diào)整燃料結(jié)構(gòu)。盡管煤炭在相當(dāng)階段內(nèi)仍是我國(guó)的主力能源，但其既污染嚴(yán)重，又不利實(shí)施高溫空氣燃燒技術(shù)。所以用油、氣取代煤等固體燃料，是我國(guó)工業(yè)爐節(jié)能發(fā)展的戰(zhàn)略性方向。
（2）進(jìn)一步開(kāi)發(fā)、完善先進(jìn)的燃燒技術(shù)。大力完善和推廣高溫空氣燃燒技術(shù)仍是今后工業(yè)爐節(jié)能發(fā)展的方向。在保證高溫、高效火焰的基礎(chǔ)上提高爐膛溫度的技術(shù)，使?fàn)t膛溫度均勻分布的技術(shù)，以及N0x控制技術(shù)，是推動(dòng)富氧燃燒的核心技術(shù)，也是未來(lái)的發(fā)展方向。同時(shí)C02的減排和封存問(wèn)題將成為重要的研究熱點(diǎn)，余熱回收及充分利用低熱值燃料是工業(yè)爐節(jié)能發(fā)展的重點(diǎn)。
（3）砌筑將向整體化和輕型化方向發(fā)展。隨著不定形耐火材料的發(fā)展，整體澆注和輕型結(jié)構(gòu)將獲更廣泛的發(fā)展。采用新型耐火材料，用耐高溫陶瓷和陶瓷纖維代替耐火磚，使?fàn)t子升溫快，熱損失小。
（4）節(jié)能和環(huán)保并重。在進(jìn)行節(jié)能改造的同時(shí)，應(yīng)進(jìn)行污染治理，努力降低或消除有害廢氣和煙塵的排放。對(duì)中國(guó)而言節(jié)能是最大的環(huán)保措施之一。
（5）提高工業(yè)爐的“綠色度”。通過(guò)凋整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，改善能源結(jié)構(gòu)；采用世界上最先進(jìn)的科學(xué)治污方法，從源頭上根治污染：不斷開(kāi)發(fā)適合中國(guó)工業(yè)爐的新技術(shù)、新設(shè)備，強(qiáng)化余熱回收和資源的循環(huán)利用；強(qiáng)化立法和執(zhí)法力度；健全環(huán)保組織和提高全民環(huán)保意識(shí)等途徑提高“綠色度”。
８.結(jié)束語(yǔ)
我國(guó)能源的緊張與短缺已成定局，嚴(yán)重影響了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。節(jié)能是中國(guó)能源戰(zhàn)略和政策的核心，解決能源和資源問(wèn)題，最根本的還是要靠科技進(jìn)步。工業(yè)爐的節(jié)能，應(yīng)當(dāng)抓技術(shù)創(chuàng)新，尋找、探索新的節(jié)能機(jī)理和途徑，走出傳統(tǒng)節(jié)能方法的老路，走科技含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少的可持續(xù)發(fā)展道路。
