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我國工業爐節能減排現狀及未來趨勢分析

瀏覽次數: 日期:2015-06-12 10:37

  采取有效措施降低爐窯生產造成的資源浪費和環境污染問題是我國政府近年來對工業化生產道路改革和探究的重點問題之一,在工業生產領域大力推廣節能改造項目已經成為了破解工業生產和環境之間緊張關系的主要途徑。國內外在工業節能生產領域的技術研發和運用已經取得了顯著的成果,但由于我國起步較晚,在該領域還存在諸多問題急需改進和完善,因此政府部門和科研人員還需要不斷努力,以保證在不遠的將來真正形成一個完善的,同時具有中國特色的工業生產節能體系。
  
  使用新型環保能源作為燃料,降低對環境的污染。
  
  傳統工業生產的能量來源主要是以煤炭和石油為主,全球范圍內工業生產規模的擴大使得能源危機問題日益加重,致使能源價格大幅上漲,超出了各國的承受范圍;與此同時,工業生產難免會引起環境污染問題惡化,工業廢棄物的排放所引發的惡果正在影響著人類的正常生產生活。為了緩解上述問題,各國都在致力于新型替代能源材料的開發和應用,目前受到普遍認可的新型替代能源非生物能源莫屬,生物能源的造價成本低廉,且原材料隨處可見,是工業節能生產的最佳選擇。
  
  新型生物燃料近年來受到全球的廣泛關注,各國相繼進行生物燃料的研發以替代傳統的煤炭石油等高耗能高污染的原料。生物燃料的制造機理是通過對機體自身能夠利用光合作用制造能量的有機物加以開發和利用,從中提取可以被人們有效利用的能源的一種新型可再生能量來源。在生物能源制造過程中,無論是動植物還是微生物都可以用于能源的開發與制造,目前國外主要以開發乙醇物質來作為新型能量來源,我國則致力于從農業生產中獲取生物能源 。生物能源較傳統能源來說具有如下幾方面優勢:其一,能源的來源具有多樣性且較容易獲取。例如,農業生產所產生的農作物秸稈,動物的糞便,工業生產和生活中所排放的有機垃圾,大量的富含能源的動植物等,這些原料在自然界中含量豐富,獲取方便,且具備可以再生的優點。其二,能源成品種類豐富,可為工業生產提供多種選擇。通過生物轉化技術所制造出來的能源可以呈現不同種類的表現形式,例如沼氣,乙醇。能源以及各種固態能源物質,這些能源可以廣泛應用于工業生產中,而且不會對環境造成任何污染,同時使工農業生產中的廢棄物實現循環再利用,真正實現了變廢為寶。其三,新型生物能源的生產和制造過程中,能夠有效帶動相關生產行業的發展,不僅能夠降低工業生產成本,而且還能促進農民的增產增收,有利于縮小農村和城市的貧富差距。最后,生物能源具有可循環再利用的優點,由于其原料來源是自然界中的有機生物,因此,可以促進植物對于二氧化碳的吸收,將不利化為有利。
  
  開發和利用新型燃燒技術
  
  采用新型的工業燃燒技術也不失為節能減排的有效途徑。目前我國廣為使用的燃燒技術主要包括如下幾種。
  
  高溫空氣燃燒技術也叫蓄熱式燃燒技術,是一項高效的廢熱回收節能技術。蓄熱燃燒技術是指交替切換空氣或氣體燃料與煙氣,使之流經蓄熱體,能夠在最大程度上回收高溫煙氣的顯熱,排煙溫度可降到 180℃ 以下,可將助燃介質或氣體燃料預熱到1000℃ 以上,形成與傳統火焰不同的新型火焰類型,并換向燃燒使爐內溫度分布更趨均勻。目前,我國已在軋鋼加熱爐 玻璃窯爐、熔鋁爐、鍛造爐和鋼包烘烤器等工業窯爐上成功應用蓄熱式燃燒技術。
  
  脈沖燃燒技術是一種間斷燃燒的方式,使用脈寬調制技術,通過調節燃燒時間的通斷比實現窯爐的溫度控制。這種技術對加熱爐的爐溫控制較為容易,所以爐內的溫度場均勻且溫度波動極小、而且還能節約燃料。近年來,該技術在冶金、陶瓷等工業窯爐燃燒系統控制方面得到逐步推廣應用,效果良好。
  
  富氧燃燒技術是以助燃空氣中氧含量超過常規值得一種高效強化燃燒技術。富氧燃燒技術能夠降低燃料的燃點,加快燃燒反應速度,促進燃燒完全,降低過量空氣系數,減少燃燒后的煙氣量,從而提高熱量的利用效率。富氧燃燒技術比較適合應用在高溫工業爐,如金屬加熱爐和玻璃溶化爐等等,有資料表明鍛造加熱爐若采用23%~25%的富氧空氣助燃,可節省1/4的燃料。分級燃燒技術是指通過改變送風方式將不足量的空氣送人主燃燒區,形成缺氧的燃料過剩燃燒,然后剩余的空氣在第二級燃燒區加入,形成燃料稀薄燃燒區,完成整個燃燒過程。分級燃燒可減少氮氧化物的排放,據項目運行結果表明,采用分級送風燃燒技術后,尾氣中的氮氧化物排放量降低35%左右。
  
  對生產過程中產生的副產品進行有效再利用
  
  工業爐余熱主要是指排出的燃燒產物的顯熱與加熱制品帶走的顯熱。這些顯熱所帶走的熱量數量較大,如果能很好地加以利用,其經濟效益和社會效益、都是顯著的中高溫煙氣余熱。主要利用方式包括:利用余熱鍋爐產蒸汽或者加熱導熱油直接利用,利用換熱器預熱助燃空氣,還有通過余熱鍋爐產蒸汽并利用蒸汽汽輪機發電 以軋鋼加熱爐為例,軋鋼加熱爐的出爐煙溫1000℃ 左右,在煙道內設置高效空氣和煤氣預熱器對助燃空氣和煤氣進行預熱,可將空氣預熱到600℃ ,煤氣預熱到300℃ ,噸鋼燃耗可降低0.3GJ。
  
  低溫煙氣余熱一般是指溫度低于400℃的煙氣的余熱,這種余熱雖然品位低,但余熱數量很大,現在一般采用純低溫余熱發電技術來進行節能降耗并產生經濟效益。例如,水泥廠將400℃ 以下低溫廢氣余熱轉換成電能并用于生產,可使水泥熟料生產綜合電耗降低約60%, 或水泥生產綜合電耗降低約33%。
  
  余壓回收發電技術是指利用工業窯爐產生的廢氣余壓直接用來發電。例如,鋼鐵廠高爐爐頂煤氣余壓透平發電裝置 ,是利用高爐爐頂煤氣具有的壓力能,經透平膨脹做功,驅動發電機進行發電的裝置。
  
  結束語
  
  近些年來,我國在工業爐窯生產中的技術水平已經有了顯著的提高,但與其他國家相比,在節能減排方面還是存在有待完善的地方,要想從根本上實現能源的充分利用,同時達到對空氣的零污染排放,還需要很長的一段時間,為此我們應該在已經取得效果的節能技術的基礎上,進一步加大研發和改進力度,最終實現技能減排的目標,實現人類社會的可持續發展。

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