热煤气在工业炉上的应用技术分析.pdfVIP

热煤气在工业炉上的应用技术研究 1国内外热煤气在工业炉上应用技术的研究现状 1．1引言 我国的一次能源结构存在着煤炭资源丰富，石油、天然气资源不足的现 实问题。虽然石油、天然气是一种优质能源，在国外被广泛利用，但煤炭在 我国能源消耗总量中仍然占到75％以上。因此，以煤炭为主要一次能源依然是 我国长期能源政策的基础。 工业炉是我国能源消耗大户…，据有关部门统计，我国工业炉消耗的一 108t，耗油 次能源约占我国能源总消耗量的20％左右，其中耗煤每年1．2X 约g．6X 106t。目前，我国工业炉的燃煤状况大多以直接燃煤为主。只有少 数大企业利用煤的气化技术，将煤气化成发生炉煤气，并经净化处理变成冷 煤气，用于工业炉燃烧。这种冷煤气的工艺流程不但投资大，运行维修费用 高，而且存在着能源利用率低，含酚污水难以有效处理，易造成二次污染问 题。因此，一直无法在工业炉上广泛应用。 热煤气是利用空气和水蒸汽作为气化剂，在煤气发生炉内气化成热值较 高的发生炉煤气，经干法除尘，在热态状态下，直接经热煤气管道输送到工 业炉内燃烧，为工业炉提供热源。这种煤炭气化方法及燃气方式热效率高， 不存在污水的二次污染问题，而且投资规模相对较小，运行维修费用较低， 适应性强。现已在不少企业的工业炉上应用，促进了企业节能降耗，环保达 标工作的开展。随着该项技术的不断完善，它的市场前景将更为广阔。 1．2我国工业炉的现状 我国工业炉量大、面广、种类繁多，并大多以火焰炉为主，按火焰炉所 利用的燃料种类不同分为：燃煤工业炉、燃气工业炉和燃油工业炉。1。 1．2．1燃煤工业炉 目前，我国中小企业大多采用直接燃煤方式为工业炉提供热源。按煤的 燃烧方式不同可分为：层煤燃烧式工业炉、粉煤燃烧式工业炉及水煤浆燃烧 式工业妒。 1．2．1．1层煤燃烧式工业炉 层煤燃烧是我国大多数燃煤工业炉所采用的一种燃煤方式，包括原始的 手烧煤以及下饲燃煤机、往复炉排、链条炉排等各种机械燃煤方式。煤的燃 烧过程主要由两部分组成：一部分是燃料层内部的可燃成分与空气中的氧进 行燃烧的过程；另一部分燃料层中的可燃气体与氧在燃烧层上方的炉膛内燃 烧的过程。煤的这种燃烧过程存在的主要问题在于： (1)助燃空气的增减及分稚，不能很好地适应可燃成分的变化，使炉 温不易控制，造成炉温分布不均。这也是{j}烟黑度超标的根本原因。 (2)由于煤中含有相当数量的不可燃灰份，这些灰份在燃烧过程中， 有一部分随可燃气体从燃料层飘出，同烟气一起排入大气中，造成烟气尘含 量超标。 (3)煤粒的反应表面积少，燃烧强度低，高负荷运行时，热效率低。 (4)烟气余热无法通过预热一次助燃空气加以回收，造成能源的浪费。 原因在于，预热助燃空气，将使火层的温度超过煤的灰份熔点，形成结渣问 题，阻碍了助燃空气与煤的燃烧。 1．2．1．2粉煤燃烧式工业炉 粉煤燃烧的过程是在燃烧前将煤粉碎研磨至微粉级，并与空气混合，再 将粉煤与空气的混合物经粉煤燃烧器喷入燃烧室燃烧。粉煤燃烧技术最早应 用于水泥窑，现已在电站锅炉广泛使用。但在冶金、机械等工业炉上应用受 到制约，主要在于： (1)为了保证粉煤的稳定燃烧，煤粉的细度是关键因此操作费用高， 特别是干燥、破碎、研磨、筛分及输送设备的投资相对较高。 (2)高温的火焰燃烧是保证粉煤稳定燃烧的关键。 (3)粉煤燃烧过程中，～部分粉尘覆盖在工件表面，不但影响了工件 的加热，也影响了工件的质量。 (4)大量粉尘随烟气排入大气，污染严重。 近几年开发应用的水煤浆燃煤技术，经过实际应用，也存在着雾化燃烧 不易控制，排烟黑度及粉尘含量超标的实际阅题。原因在于，煤的燃烧过程 本质上都是煤的固体颗粒表面燃烧，无法与空气稳定均匀地混合达到完全燃 烧的浓度。因此，煤直接燃烧的热效率都不高。另一方面，灰份是煤固有的 一种成份，无法在直接燃烧前消除掉，造成排烟环保超标。 1．2．2燃油工业炉 工业炉常用的液体燃料，主要是石油加工的副产品重油。重油经过过滤、 加热、加压之后，通过油烧嘴进入炉膛燃烧。 1．2．2．1重油燃烧的方法 现有一般工业炉燃烧重油，都是采用雾化燃烧法。按重油雾化方法的不 同，可