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作为高耗能产业的石油和化学工业,60%的能源是通过工业炉(窑)消耗的。我国石油和化工产品生产采用的工业炉(窑)量大面广,提高工业炉(窑)能效,是石化工业节能降耗、减少二氧化碳和粉尘排放的重要途径。因此,业内企业非常重视采用先进的节能技术,提高工业炉(窑)的能源利用率。而且,工业锅炉窑炉节能改造既是工信部提出的“十二五”重点节能工程,也被列入了国家发改委支持的5项节能工程。减小工业炉的能耗虽然不易,但只要多想一想,往往一个小细节上的改动,就能在经济效益和社会效益方面取得大收获。
优化设计,源头节能是关键
目前,化学工业每年消耗能源3亿吨标准煤,且60%是通过工业炉(窑)消耗的。比如:生产乙烯的裂解炉和加热炉约有200个;电石炉包括密闭炉和内燃炉,约有400个,其中60%是内燃炉;生产黄磷的电炉,不同容量的约有150个,大多数是小型电炉;纯碱生产所使用的煅烧炉和石灰窑,约100个(座);合成氨生产用煤气发生炉、变换炉、气化炉、一段转化炉、二段转化炉,约有4500个;生产钙镁磷肥的高炉约有60个;生产炭黑的工业炉约有100个;生产硫酸以硫黄为原料的焚硫炉和以硫铁矿为原料的沸腾焙烧炉约有2000个;生产盐酸的合成炉约有150个;生产泡花碱的工业炉约有60个;生产其他无机化工产品、有机化工产品的工艺炉和加热炉,更是量大面广。工业炉的能耗受多个因素的影响,但是节能的主要措施一般都离不开优化设计、改进设备、回收余热利用、加强监测控制和生产管理等。
沈阳东大工业炉有限公司在提高工业炉系统效率方面,也摸索出一些宝贵经验。公司自成立以来以产学研联合为特色,以高水平、高技术、高端市场为目标,将目前工业炉领域最新的蓄热式燃烧技术、富氧燃烧技术、脉冲式燃烧技术及煤的洁净燃烧技术的最新成果应用于各行的工业炉中。公司承担完成了多项国家、部委重大科研项目和横向节能减排技术开发、服务项目。
加强监测,处处找寻节能点
我国工业炉的能源消耗大,浪费严重,普遍存在空气过剩系数过大的问题,这主要是由于调节手段的落后。因此,提高热工检测与控制技术水平,特别是采用微机控制系统,及时精确配合和控制对减小工业炉的能耗非常重要。诸如加热炉各主要过程变量的定量控制,炉温与燃料流量的串级控制,燃料与助燃空气的比值控制以及烟道废气的含氧量控制等,具有很大的节能潜力。
沈阳东大工业炉有限公司专业从事加热炉计算机控制系统的编程和调试。带有二级控制(以数学模型为基础的加热炉计算机控制决策系统SCC级)的加热炉计算机控制系统代表了加热炉控制系统的最高水平,是实现加热炉科学操作的标志。沈阳东大工业炉有限公司联合东北大学在这一方向上培养了多名硕士,博士,同时取得理论和应用上的多项突破。加热炉计算机监督控制系统主要是通过现场实时炉温采集,以及加热炉内的物料信息(钢种、规格和布料等),作为传热数学模型的定解条件,较准确地计算全炉钢坯温度分布。在此基础上,建立了基于机理模型的炉温在线预示模型,实现了钢温在线预报,构造了多项炉温在线决策控制模型,能够实现在大动态工况下实时进行炉温最佳决策。此外,对于大幅度动态操作,如待轧等,采取专题控制策略。
提高热效,回收余热也节能
烟气带走的热量占燃料炉总供热量的30%~70%。回收烟气余热的最有效和应用最广的方式是采用换热器。我国近年来开发和推广应用的高效换热器有片状换热器、喷流换热器、插入件管式换热器、旋流管式换热器、麻花管式换热器、组合式换热器、煤气管状换热器和蓄热式换热器等。
沈阳东大工业炉有限公司“菱镁矿熔炼过程余能综合回收关键技术与装备”列为2011年国家高技术研究发展计划。在余热余能回收方面公司获得了三项发明专利:2011年1月,电熔镁熔砣余热回收利用技术及装置,2014年9月, 一种水冷壁式镁熔砣余热回收装置,2014年9月,一种带有余热回收装置的镁熔砣生产工艺及设备。
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