自考 节能技术(二) 教材重点总结(2)

2.6.2

锅炉设计的最大特点是每种锅炉都对应着一个设计煤种。 各种燃烧技术特性表 技术名称 特性 可燃用烟煤、贫煤。煤层在链条上随链链条炉排 条边前行边燃烧，风从煤层下穿过煤层助燃 链条炉排分层燃烧 炉前给煤斗通过机械装置使给煤在炉排面上分层，改善煤层透气性 在炉排上部空间布置二次风，促使氧气二次风装置 与不完全燃烧产物少不完全燃烧损失和消除冒黑烟 在链条炉排上方，增加一台煤粉燃烧器，适用于劣质煤燃烧，双重燃烧 实现火床和火球复应性和负荷适应性 2.6.4

（多选）烟风系统的主要设备是鼓风机和引风机，另外还有烟、风道和各种档板阀。

2.6.5

锅炉烟气余热一般由省煤器和空气预热器进行回收，减少排烟热损失。 新型烟气余热回收装置替代传统的省煤器，该换热器分为三级换热：

1.第一级换热将低温烟气吸收，加热温度在87～95℃之间，用于热力除氧及对水预热。

2.第二级换热将较高温的烟气加热一级换热的热水然后进入锅炉。锅炉进水，换热系统配备了全自动控制系统设备。

3.第三级换热将高温的烟气加热第一级换热的热水，所产生的蒸汽经过汽水分离器将冷凝水分离后，蒸汽直接进入低压分气缸，供用热设备使用。

（简答）锅炉烟气余热回收装置换热的特点： 1.使用翅片管换热，有效面积大，换热效率高；

2.采用逆流换热的方式，系统最终排烟温度逼近常态空气温度； 3.余热回收效果比原系统提高15%以上；

4.总体上降低了引风机的负荷，改善了风机的工况条件。 2.7

（多选）工业窑炉节能改造的内容有：热源改造、燃烧系统改造、窑炉结构改造、窑炉保温改造、烟气余热回收利用、控制系统节能改造。

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适用范围 煤粒度3mm以下含量应≤30%，且最大颗粒≤40mm。不宜烧结焦性强的煤 用于细煤比例>30%及<60%的烟煤、贫煤及煤含水率≤15% 节能效果 改造费用 备注 煤质变化需改造炉拱，好 低 其他燃烧设备改为链条炉排装置 提高热效率5～8% 中 对燃用细粒煤多的燃料有节能效果，但飞灰量增加 用于细煤多、挥发分混合，促进燃烧，减高的煤 好 低 适用于抛煤式链条锅炉 可提高锅炉出力和提高热效率15% 较高 合燃烧，提高煤种适效率 2.7.1

节能必须有科学的计量与对比测试方法，目前公认的测试方法是热平衡测试。通过对窑炉的现场热工测定，全面地了解窑炉的热工过程，计算窑炉收入和支出的能量、供给能量、有效能量及损失能量的平衡关系，从而了解窑炉的热工状况，判断其能量有效利用程度，查明各项损失的分布情况。

热平衡有正平衡和反平衡两种测试方法。通过反平衡测试，能够了解窑炉的主要能量损失，为节能改造提供科学依据。 2.7.2

热源改造的内容视窑炉种类而定，以电为热源的窑炉，按其产品工艺要求，有的是将工频电源改为低频电源，有的是将交流电源改成直流电源，对送电短网进行节电改造，对电极进行自控改造等；有的窑炉由燃油改成燃用各种回收的可燃气，有的由燃油、燃气改为电加热，总之，都是为了减少能源消耗。

2.7.3

在窑炉工艺过程认定后，关键是外部热交换过程及内部热交换的紧密配合。 2.7.4

炉型结构改造的目的：改善燃烧状况、缩小散热面积、增大炉窑的有效容积。其效果：既可减少能源消耗，又可提高产品质量和增加产量。 2.7.5

（多选）节能燃烧技术包括：高温空气燃烧技术、富氧燃烧技术、重油掺水乳化技术、高炉富氧喷粉煤技术、普通炉窑燃料入炉前的磁化处理技术。其中应用广泛的有高温空气燃烧技术和富氧燃烧技术。

高温空气燃烧技术：让燃料在高温低氧体积浓度气氛中燃烧。技术措施：1.采用温度效率高、热回收率高的蓄热式换热装置，极大限度地回收燃烧产物中的显热，用于预热助燃空气，获得温度为800～1000℃，甚至更高温的助燃空气；2.采用燃料分级燃烧和高速气流卷吸收炉内燃烧产物，稀释反应区的含氧体积浓度，获得浓度为1.5%～2%的低氧气氛。作用：1.使燃烧室内的温度整体升高且分布更趋均匀，使燃料消耗显著降低，也就减少了温室气体的排放；2.抑制了热力型氮氧化物的生成。

富氧燃烧技术：助燃空气中氧气含量大于21%所采取的燃烧技术。分为整体增氧（特点：投资大、成本高）和局部增氧（特点：用于各种窑炉的节能与环保）两大类。富氧燃烧的技术主要是研制适合工业炉窑实用的燃烧器。

（简答）富氧燃烧技术的特点：

1.可以提高燃烧区的火焰温度；

2.改变了燃料与助燃气体的接触方式，降低了燃料的燃点温度，可明显缩短火焰根部的黑区，增大有效传热面积；

3.可以加快燃烧速度，改善燃料的燃烧条件，使燃烧在窑内充分完成，减少了在蓄热室内的残余燃烧，因而能充分地利用燃料；

4.使燃烧所需空气量减少，废气带走的热量下降。以含氧量27％的富氧空气与含氧21％的普通空气燃烧比较，在空气过剩系数m＝1时的排气体积减小20％；

5.可以增加热量利用率。用含氧量2l％的空气燃烧，加热温度为1300℃时，其可利用的热量为42％，而用含氧量26％的富氧空气燃烧时，可利用热量为56％，增加14％。而且随加热温度升高，所增加比例增大，节能效果更明显； 6.提高了传热效率。 2.7.6

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炉体采用轻质耐火材料的作用：1.降低炉墙的容积比热容；2.减小墙体的蓄热损失。在炉墙内壁设置反射系统，减少炉墙吸收的辐射热，从而减小墙体的散热与蓄热损失。使用耐火纤维等绝热材料降低炉墙的当量导热系数，减小炉体导热的散热损失，实现炉墙与受热物之间辐射与吸收的良好匹配。

窑炉内壁涂刷辐射率（黑度）大的涂料或黑体材料，可以强化炉内的辐射传热，有助于热能的充分利用，其节能效果可达3%～25%。 2.7.7

余热是工业窑炉回收利用潜力最大的一部分热损失。目前中国的工业余热占总工业能源耗费的15%。在中、高温炉窑中，热损失的绝大部分都由烟气带走，主要指烟气的显热损失（潜热损失和化学热损失是少量的），而少量的热能则由炉体、燃烧系统等通过辐射、气体泄漏（物理热）的方式给损失掉。 （多选）烟气余热利用的途径：

1.装设预热器，利用烟气预热助燃空气和燃料； 2.装设余热锅炉，产生热水或蒸汽，供生产或生活用；

3.利用烟气作为低温炉的热源或用来预热冷的工件或炉料。

回收烟气余热的最有效和应用最广的是换热器。蓄热式换热器是今后的技术发展趋势，其余热利用后的废气排放温度在200℃以下，节能效益达到30%以上。 2.7.8

（多选）热处理炉节能技术的实现途径：1.采用合适的炉型；2.改进炉子结构；3.合理控制燃料燃烧过程；4.废热、余热的利用；5.采用节能热处理工艺；6.管理措施。

（多选）从节能方面考虑，炉型的选择需要考虑炉子的热效率、热量损失、燃料消耗等指标。 （单选）周期作业比连续作业热处理炉效率低。

从形状考虑，在相同条件下，同容积的圆柱形炉体较方型炉体节能，圆形炉对节能最为有利。

热处理火焰炉的节能技术：高温炉膛：900℃以上，溶炼炉及加热炉型，传热方式以辐射为主；中温炉膛：介于600～900℃之间，绝大部分热处理炉，传热方式主要依靠热辐射与对流换热，特点是火焰不与加工件接触，同时要求炉内气氛能循环，保持炉温均匀；低温炉膛：不超过600℃，所有干燥炉及部分低温热处理炉，传热方式以对流换热为主。 热处理火焰炉的节能途径：

1.采用集中生产方式，减少热损失（炉衬的热损失包括炉衬的散热损失和炉衬的蓄热损失）；2.改进燃烧与控制技术；3.回收排烟余热。

流化床热处理炉技术：一种利用化工生产中的流态化原理来组织燃烧的技术。可实现金属加热、冷却和化学热处理的新型热处理电炉，与传统热处理炉相比具有升温快、能耗小、工件处理后的质量好等优点，是传统热处理电炉的理想替代设备。

（简答）流化床热处理炉技术的优点：

1.可广泛应用于中性硬化、热化学、碳化、氮化或其结合过程； 2.具有良好的负荷调节性能；

3.良好的环保性能，基本无环境污染；

4.升温速率快、升温时间短，具有良好的温度均匀性，可自由选取淬火介质。 2.8.4

（多选）加热炉强化辐射黑体技术：关键技术：1.高辐射系数黑体元件；2.黑体元件烧结安装固定技术。主要技术指标：1.黑体元件辐射系数大于0.95；2.寿命大于3年；3.节能率10%～20%。

第三章 余热利用技术 3.1

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余热资源：在目前条件下有可能回收和重复利用而尚未回收利用的那部分能量。

余热资源的利用不仅决定于能量本身的品位，还决定于生产发展情况和科学技术水平，也就是说，利用这些能量在技术上应是可行的，在经济上也必须是合理的。 3.1.1

余热资源的分类：

按来源划分：1.高温烟气的余热；2.高温产品和炉渣的余热；3.冷却介质的余热；4.可燃废气、废液和废料的余热；5.废汽、废水的余热；6.化学反应的余热。

按温度划分：1.高温余热（高于500℃）；2.中温余热（200～500℃之间）；3.低温余热（低于200℃的烟气及低于100℃的液体）。 3.3.3

余热回收方式分为热回收（直接利用热能）和动力回收（转变为动力或电力回收后再用）两大类。 （简答）余热回收的原则：

1.对于排出高温烟气的各种热设备，其余热应优先由本设备或本系统加以利用。

2.在余热无法回收用于加热设备本身，或用后仍有部分可回收，应用来生产蒸汽或热水，以及产生动力等。 3.要根据余热的种类，排出的情况，介质温度、数量及利用的可能性，进行企业综合热效率及经济可行性分析，决定设置余热回收利用设备的类型及规模。

4.应对必须回收余热的冷凝水，高、低温液体，固态高温物体，可燃物和具有余压的气体、液体等的温度、数量和范围制定利用的具体管理标准。 （简答）余热利用应注意的问题：

1.在能源管理中，企业的注意力首先要放在提高现有设备的效率上，尽量减少能量损失，决不要把回收余热建立在大量浪费能源的基础之上。

2.余热资源很多，不是全部都可以回收利用，余热回收本身也还有个损失问题。（在目前的技术和经济条件下，一部分余热资源是应该而且可以利用的，另一部分目前还难以利用，或利用起来不合算。）

3.余热的用途从工艺角度来看有两类：一类是用于工艺设备本身，另一类是用于其他工艺设备。（通常把余热用于生产工艺本身比较合适。）

（若把余热回收后利用到其他工艺设备上，而它又是不易或不能储存的，余热的回收与利用一定要很好配合，否则相互牵扯难以发挥效果。这是因为，余热的多少随余能发生设备的运行条件而变化，余热供应一般不太稳定；发生能量需求变化时，余热发生设备不能随之变化，即余热回收与利用无法保持同步。 3.2.1

蒸汽有一个特性，就是用过以后还可继续使用，用的次数越多，能量的利用就越充分。因此，使用蒸汽的热力设备，要根据蒸汽的压力和温度合理使用。品位较高的蒸汽，尽量多次利用，以发挥蒸汽的效能。 为了有效利用蒸汽，要根据不同的需要选择合适的蒸汽参数，用过的蒸汽不要轻易排掉，应想方设法继续使用，最好直到无法利用为止，尽量做到一汽多用的目的。 3.2.2

蒸汽余热的利用方式：1.热利用，即把余热当做热源来使用；2.动力利用，即把余热通过动力机械转换为机械能输出对外做功。

举例：1.在热利用方面，可通过换热器、加热器等设备去预热燃料、空气、物料，干燥物品，加热给水，生产蒸汽，供应热水。2.在动力利用方面，主要是通过蒸汽透平（汽轮机）等设备带动水泵、风机、压缩机等直接对外做功，或带动发电机转换为电力。

（单选）无论是余热的热利用还是动力回收，都离不开换热设备。因此各种类型的热交换器仍是余热利用最主要和最基本的设备。

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3.3

一般用汽设备利用的蒸汽热量，只不过是蒸汽的潜热，而蒸汽中的显热，即冷凝水中的热量，几乎没有被利用。冷凝水温度相等于工作蒸汽压力下的饱和温度。蒸汽压力越高，冷凝水热量越多。如果不加以回收，不仅损失热能，而且也损失了高度洁净的水，导致锅炉补给水和水处理费用增加。 用汽设备（如蒸发器、烘燥机）排出的凝结水，其热量占蒸汽能量的12%～15%。 用100℃的凝结水代替30℃的锅炉给水，约可节约燃料12%。 凝结水是品质良好的锅炉给水，使锅炉热效率提高2%～3%。

（单选）凝结水的排放过程由蒸汽疏水器完成。蒸汽疏水器：使蒸汽与凝结水分开并使后者自行排出的疏水装置。在放走凝结水的同时，又能防止蒸汽漏出。 （简答）蒸汽疏水器必需具有的能力和性质：

1.在排出疏水时蒸汽不会逃逸，要求快开快闭，蒸汽漏失应少于排水量的3%。 2.排放疏水的同时能排走空气。

3.适用于较广的压力范围。

4.耐久、价廉、质轻、部件少、容易维修和检查其动作元件。 （多选）蒸汽疏水器的分类：

按使用压力分为：低压、中压、高压、超高压。 按容量分为：小容量、中容量、大容量。 按连接方式为：螺旋式、法兰式、插套式。 按结构分为：机械式、热静力式、热动力式。 3.3.1

凝结水回收的主要障碍是水泵输送高温凝结水时的汽蚀现象。

防止气蚀的措施：提高水泵入口处的压力，使凝结水温度低于该处压力对应的饱和温度。 按防气蚀原理分类，凝结水回收装置的种类：

1.蒸汽加压法（工作原理：排水冲程、进水冲程。特点：无电动泵的汽蚀现象，无须电力，适于危险作业区。但是消耗动力蒸汽，属开式回收，存在二次闪蒸汽排放，冷凝水回收温度在80℃左右。）；2.位差防汽蚀法；3.喷射增压防汽蚀法；4.往复式压缩机输送汽水两相流装置；5.无疏水阀回收系统。

3.3.2

凝结水回收技术的选择：

按用汽设备使用蒸汽的压力和温度选择：

1.用汽设备疏水压力小于0.15MPa时，凝结水可以利用重力自流回收。尽量用集水罐水泵吸入口的液位差提供防汽蚀压头，（如果工艺布置不能保证必要的防汽蚀压头，要采取专门的防汽蚀装置。） 2.用汽设备疏水压力为0.15～0.6MPa时，多数采用增压回收方式回收凝结水。

3.用汽设备凝结水压力大于0.6MPa时，采用高压、中压回水系统闪蒸装置，闪蒸汽供中压或低压用汽设备。（闪蒸量小于或等于低压热用户蒸汽使用量，具有周期使用系数时，直接利用。无中低压热用户时，设中压或低压热交换装置，加热其他工艺介质，以达到相同的热能利用效果。采用喷射热泵方式，增压增量利用。） 按冷凝水用途选择： 1.冷凝水作锅炉补水 2.冷凝水作低温热源 3.4.1

常压二次蒸汽回收的汽源： 1.余热蒸汽

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