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行业知识

冶金工业炉窑生物质燃烧机存在的问题

冶金工业炉窑生物质燃烧机存在的问题

    生物质燃烧机是工业一归窖的重要组成部分,其基本用途是在炉窑中合理组织燃烧过程限证,≯窑工作适宠工艺,技1:和经济上的要求。在调查摸清冶金厅业工业乒窑生物质燃烧机技术现状的基础上,分忻7口讨论了当前我国冶金行业,导窑燃烧j志置昕存书的#要问:!,中据此提出了改进-T-作的7点建议。

    1.前    言

    根据国家经能局(198r)4号文件精神和全国工业炉窑生物质燃烧机联合调查组第一次协调会的决定,在冶金部能源办的领导下组成了冶金行业生物质燃烧机调查组。调查组采用函调(向主要企业发调查表,向有关设计院、研究院所及高等院校发函),现场调查(曾对冶金行业的35个厂矿企业进行了调查),召开专家座谈会等方式,对冶金行业燃烧装置进行了调查,在调查的基础E,现就冶金行业工炉窑生物质燃烧机分析其存在的主要问题,并结合当前的现状提出解决途径。

    2.冶金炉窑生物质燃烧机存在的主要问题

    70年代以后,我国工业炉窑生物质燃烧机的技术开发、装备条件和操作管理水平都有很大的进展和提高,但发展很不平衡,与国外相比仍有很大差距。为了进一步提高我国工业炉窑的技术装备水平,茌生物质燃烧机的开发制造和使用方面还有很多工作要做。通过这次调查,我们认为冶金炉窑生物质燃烧机面临的主要问题是:

    (1)生产能力薄弱,与社会要求不相适应

    据有关部门调查,我国l9个产业部门县级以上企业共拥有各种工业炉窑113653台,年总耗能量为1.62亿吨标煤,其中燃料炉为61736台,占54.32%,燃料总耗最为1.49亿吨标煤,占92.12%。冶金行业(包括钢铁和有色冶金)共拥有各种炉窑7527台,年耗能量约8000万吨标煤,i与全国各产业部门的首位。

    我国各个产业部门所用的生物质燃烧机和工业炉窑一样,多数是使用单位自行开发和制造,设计研究单位也仅仅是结合工程项目研制开发所需要的生物质燃烧机,由专业制造厂生产的是少数,与耗能量相比,生产能力极其、薄弱。到目前为止,全国只有很少几家是生产生物质燃烧机的专业工厂,而且没有归口部    .门,以致生产规模很小,技术力量薄弱。就全国总的情况来讲,工业炉窑的燃烧技术和装备条件基本上尚处在50~60年代的水平,远远不能适应工业炉窑技术发展的需要。

    (9)品种太少,规格不全,不能和炉予

    任何一种生物质燃烧机都有一定的使用范围参加冶金部工业,p窑生物质燃烧机调查组的还有张王谟(鞍山热能研究所),关宗㈦(鞍钢钢铁研。:所),汤树洁(北京钢铁设计研究总院)和牛译群(冶金部能源办)等同志.

    在整个调查过程中,得到冶金部能源办、常熟喷嘴厂,上海、天津冶金局、太钢能源处和有关同志大它协助和支持,至此丧承i基心感谢。E和使用条件。不同的燃料和燃烧特性,不同的生产工艺和炉型结构,不同的监测控制要求,都应当;生用与之相适应的生物质燃烧机。冶金生产的特点是工艺复杂,炉窑类型多,燃烧技术要求高。因此更应根据不同的工艺技术要求选用相应的生物质燃烧机。

    到目前为止,我国工业炉窑常用的煤气饶嘴基本上还是50年代的“老三样”,即高压喷射式、低压涡流式和套筒式烧嘴。燃油装置在品种规格上也是残缺不全。国外已经广泛使用的平焰、高速、火焰可调式新型生物质燃烧机,在国内尚系少数,没有形成定型系列。至于按行业、按炉型开发研制的燃烧装置则更是凤毛麟角。因此当前除了继续改进提高现有生物质燃烧机的技术水平外,还应组织力量按行业需要,从性能、结构、材质等方面开发具有本行业特色的生物质燃烧机,与炉子配套,便于用户选用。

    (3)性能和质量尚待提高

    现代燃烧技术的发展趋势之一是严格控制燃料与空气的配比和实行低氧燃烧,这就要求生物质燃烧机具有良好的调节性能(指调节比、调节精度、响应时间、调节平稳度等)。目前国内开发的一些新型生物质燃烧机在这方面还没有给予充分注意。以致在设计性能和加工质量上都还有一定差距,不能与自控系统匹配使用。例如,某厂加热炉襞有16个凤油比例调节式低压喷嘴,1985年投资40万元装备了计算机控制系统。下位机采用日本横河北展公司的YEW-PACK小型集散式仪表系统,主要有8个控制回路,采用双交差限幅控制。上位机采用美国DG公司的DEKSTOP计算机,按浙江大学提供的数学模型运行。调试过程中发现:①喷嘴的流量特性不稳定。在给定流量下,每个喷嘴的阀门开度不完全一致,这样就难以实现计算机分段实现控制,减火时有的喷嘴会熄火,升温时有的喷嘴火太大,所以每次变温时都得人工再去调火,③调节比太小,当负荷减半时,如仍用原有数量的喷嘴,就不能保证所有的喷嘴都燃烧正常,而必须关掉两个。③调节灵敏度差。一般情况下,微分时间为2 ---3秒,积分时间为15秒,由系统分段控制,各段中再由喷嘴自己调节。这就要求灵敏度必须适应,调节精度和响应时间要互相匹配,但现在二者之间相差达几个数量级。④吸入冷风量多达48%.用原来设定的空燃比温度上不去,不得不把大量3500℃的热凤放掉,将均热段的空气系数降到0.68,加热段降到0.72.才解决了问题。

    加热炉实行计算机控制是今后的发展方向,这需要有结构简单、调节比大、性能稳定、灵敏度高的生物质燃烧机与之相遁应,否则,先进的控制系统将无法实现其控制意图和取得应有的经济效益。

    (4)缺乏先进的燃烧系统及其附属装置

    国外先进的工业炉窑不仅装有性能良好的生物质燃烧机,而且还配备了与该种生物质燃烧机相适应的管路阀件和检测计量装置,如专用凤机、油泵、调压阀、稳压阀、流量调节阀、切断阀、自动点火和火焰监测装置等。而且管路阀件和检测计量装置品种规格齐全,可以组成各种不同性能的燃烧管路系统供用户选用。国内近年来在这方面虽然有所发展,但在技术水平和生产规模上仍远远不能满足需要。可以这样认为,与国外先进燃烧技术的差距,主要不在生物质燃烧机本身,而在各种检测控制阀件和自动调节系统。目前国内特别缺乏各种小规格的流量阀、控制阀和高质量的一次测试元件。这个问题不解决,任何先进的生物质燃烧机,往往由于供油压力不稳定或管路阀件调节性能太差而影响了自动控制系统的正常工作。因此,在大力开发各种先进生物质燃烧机的同时,还应注意对整个燃烧系统及其附属设备的研究和配套,形成各种系列的燃烧控制检测系统,以保证发挥燃烧装置的正常功能。

    (5)燃烧自动控制程度不高

    工业炉窑燃烧控制的主要目的之一是保持最佳的燃料与空气的配比,或称最佳空气消耗系数。从我国一些轧钢加热炉的热平衡测试结果来看,排烟中的含氧量有的高达6~8%,这就是说空气消耗系数约为1.4~1.6,燃料被大量浪费。一般来说,空气消耗系数减小到1.02—1.03时,烟气中的含氧量约为0.5%,这时CO含量就达到不足以有损炉子热效率的程度。

    国内最早使用的燃烧控制系统是燃料流量单独调节系统和燃料空气流量调节系统,由操作人员用比值设定器设定空燃比。这种系统在稳定时能保证既定的空燃比,但当系统受到干扰,如将燃料流量加大时,空气流量要经过一段滞后时间才能相应跟}。这样就会造成在一段时间内处于欠氧燃烧状态。反之在燃料负荷减少时,则会出现过氧燃烧。显然,这种控制系统只适合用在负荷比较稳定的炉子上。

    目前国内使用比较多的是由DZ-Ⅱ型仪表组成的所谓常规串级控制系统,它是以炉温作为热负荷间接指令组成的温度流量的串级调节。又将燃料和空气按一定比例构成比例调节系统。这类系统尽管上述系统的适应性好,但在负荷波动时仍不能动态地保持所给定的空气淌耗系数。

    为了确保低氧燃烧和克服常规控制系统在动态过程中的空燃比失控问题,近来又研究制出对燃料和空气流量实行交差限制的所谓交差限幅控制系统,并有单交差和双交差两种类型,其中单交差限幅控制系统投资较少,功能基本也能满足要求,比较适应目前的国情。

    在实行低氧燃烧时,关键问题是确认炉内的实际空气消耗系数。在生产条件下,使空气消耗系数偏离理论.匕的给定值,往往是某些难以掌握的因素,如燃料和空气测量仪表引入的误差,流量控制回路的参数整定不合适,燃料热值的波动,烧嘴特性的变化,炉膛漏风或吸风等。70年代中,国外开始使用带氧量校正装置的燃烧控制系统,用氧化锆氧量分析器测出烟气中的含氧量,并与氧量设定值反馈对比,从而能更准确地实现低氧燃烧,达到节能的目的。据日本新日铁君津厂报导,在均热炉中,如将排烟中的含氧量控制在0.5±0.3%范围内,可使燃料消耗量减少5%。对加热炉,燃料消耗则可减少3%。

    从这次调查来看,国内多数工业炉窑的燃料装置都没有装备相应的燃烧控制系统。有些较先进的炉子虽然配备了必要的控制系统甚至微机系统,也很少能正常运行,因此难以实行低氧燃烧。造成这种现象的原因,除了燃料和生物质燃烧机的某些技术牲能不能与先进的控制系统相适应外,检测仪表和一次元件的质量不稳定,品种规格不能满足需要,以及使用单位维修技术力量不足和管理不善等也是导致燃烧控制水平不能迅速提高的重要原因。

    (6)燃料质量低劣

    长期以来,我国的燃料供应和管理部门不能为工业炉窑提供符合要求的商品燃料,在煤炭和燃料油的供应上这一问题尤为突出,加之有些企业对燃料质量的要求不高,认识不足,管理不严,因此我国工业炉窑的燃料质量始终处于低劣混乱状态,企业靠吃百家饭过日子,给提高燃烧技术水平造成很大困难。调查发现,重油来源不一,煤气热值波动,压力不稳,以及清洗不够的情况相当普遍。这种情况已成为燃烧器不能正常工作和自控系统失灵的一个重要原因。

    3.对今后工作的建议

    综上所述,我们提出以下改进工作的建议:

    (1)整体规划,加强领导,全面开发,综合治理,从燃烧系统的角度全面提高燃烧技术和装备水平

    现代工业炉窑的技术经济指标在很大程度上要取决于所用燃料装置的技术装备水平和对燃烧过程检测控制水平。随着生产技术的发展,工业炉窑生物质燃烧机的主要作用除了组织实现高效率的燃烧外,还应满足不同炉窑的工艺、节能、安全操作和环境保护等多方面的技术经济要求。因此,在开发或推广某种生物质燃烧机时,不仅应考虑到所用燃料的燃烧特性,而且还要密切结合该种炉窑的结构特点和生产工艺制度的某些特殊要求。总之,今天的工业炉窑的生物质燃烧机已不再只是一种能量转换装置,它在完成燃烧过程的同时,还应当提供具有某些热工特性的火焰。因此,在各种工业领域内,不同用途的燃烧装置各有各的特殊要求和技术问题。必须强调指出,那种无视使用条件或不考虑工艺特点,片面推行某种生物质燃烧机和试图用一两种新型生物质燃烧机对其它生物质燃烧机取而代之的作法,既不符合现代工业对燃烧技术的要求,也不利于燃烧技术本身的发展。恰恰相反.生产技术越发展?对燃烧技术和生物质燃烧机的要求就越严密,生物质燃烧机的分工和类型就越多。当前,燃烧技术和生物质燃烧机正面临一个新的更新换代昀发展时期,必须更广泛地对燃烧技术的一些主要问题进行研究和探讨,使燃烧技术向系统性和综合性方向发展,使生物质燃烧机逐步成为一种具有燃料功能的和可以精确控制的特殊机械装置。

    为了更好地促进燃烧技术的发展,有关部门应当就燃烧技术涉及的领域,当前燃烧技术存在的主要问题?今后燃烧技术的发展方向等进行全面的探讨,并从燃料韵质量管理,新型生物质燃烧机的开发,管路阀件和检测仪表的配套,名词术语的统一,技术规范的制定等各个方面进行整体规划,综合治理.以期全面提高工业炉窑生物质燃烧机的技术装备水平。

    (9)扩大生物质燃烧机的品种规格,形成定型系列产品

    根据燃料品种质量、炉型结构特点和工艺上的技术要求,开发具有不同性能和用途的生物质燃烧机,特别是对一些温度制度要求比较严格和加热工艺上有特殊要求的炉子,例如烧结机、均热炉和各种热处理炉等,更应开发专用的生物质燃烧机,并逐步完成标准化和系列化。当前应重点开发和推广使用节能效果比较显著的平焰、高速、火焰可调等类型的燃烧装置,开发管路系列所需要的各种职能阀件,改善风机、油泵和检测元件的工作特性,提高整个燃烧系统的调节稳定性和灵敏度。

    (3)开发新型燃烧技术和生物质燃烧机

    以煤代油是我国已往确定了的蠛烧技术政策。在煤的气化和液化技术尚未普遍推广以前,燃煤加热炉和工业锅炉仍将占相当比重,因此进一步提高原煤散烧技术和开发新型燃煤技术具有重要的意义。在这方面值得倡导的有:①液态排渣粉煤生物质燃烧机。这是80年代刚刚兴起的一种燃煤新技术,国外已进入工业性试验阶段。据美国TRW公司的资料报导,最大搞渣率已达76■,碳燃烧率超过99.5%。国内冶金系统已有北京钢铁学院和东北工学院等单位在进行这方面的研究。②煤水浆燃烧技术。现已列为国家重点开发项目.并已进入工业性试验阶段。其它如“清洁型生物质燃烧机”的开发,即低NO。低SO,和低噪音生物质燃烧机,国外已有定型产品问世,国内也应及时抓起来,以适应工业发展和燃烧消费急剧增长的形势。超高粘度油和胶体燃料的燃烧技术对我国也具有实际意义。目前石油加工程度日益深化,河北任邱油田又是世上少有的超高粘度油,今后向工业炉窑提供的渣油,其石腊和沥青质的含量将越来越大,根据我国燃烧资源的匕特点,应尽甲组织力睦开展这方面的研究工作。

    (4)加强对引进技术国产化工作的领导

    近几年来,很多企业从国外引进了一些先进的生物质燃烧机及其监测控制系统,对吸收和掌握国外先进技术起了一定作用。有关部门应组织力量进行消化翻版和配套,责成引进电位定期完成引进技术的国产化工作,以进一步发挥国外先进技术的经济效益和社会效益。

    (5)有关部门应抓紧解决工业炉窑燃料质量低劣的问题。

    燃料质量太差.波动大大,已成为工业炉窑燃烧技术进步的主要障碍之一,建议有关部门从产、供、销三方面研究解决,尽早实现按商品标准牌号供应燃烧。这是提高1二业炉技术水平和深入开展节能工作的基础。企业内部电应加强对燃料质量的技术管理,制定并严格执行燃料质量标准规范,以保证先进生物质燃烧机和控制系统发挥其应有的作用。

    (6)确定技术归口部

    为了统筹规划,促进燃烧技术向系统化和综合化方向发展,建议应明确此项工作的技术归口部门,并成立专门机构,制定必要的检测标准和技术规范,建立专业性的检测机构,对生物质燃烧机的性能质量进行标定和管理,组织科技学术界统一定义有关燃烧技术的名词和术语。

    (7)发展生物质燃烧机的专业性开发制造工业

    燃饶装置日益向高技术精密装置的方面发展,但国内目前除少数几家乡镇企业外,与工业炉窑的巨额耗能量相比,基本上还处于萌芽状态。为了适应生物质燃烧机更新换代的发展形势,建议大力发展这方面的开发和制造能力。优先对一些有一定生产经验和技术基础的生物质燃烧机制造厂,例如常熟喷嘴厂和铁岭燃油设备厂,从资金和技术方面给予扶持,并逐步形成品种规格完整的生产能力。

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点击次数:  更新时间:2018-10-18 21:22:18  【打印此页】  【关闭