自考 节能技术（二） 教材重点总结

火床上配风称为二次风。二次风从火床上方高速喷入炉膛，通过扰动炉内气流、增强相互间的混合来达到燃烧完全的目的。二次风的工质可用空气或蒸汽。空气作二次风时，需配备高压风机使设备投资增加；蒸汽作二次风时，设备简单、投资省，且锅炉低负荷时的过量空气系数也不致过大，还容易保持炉温，但蒸汽成本高，耗汽量大时会造成经济效益下降，不适用于大容量的锅炉。由于二次风起到帮助引燃、加强混合及消除黑烟的作用，广泛应用于锅炉燃烧设备改造中，尤其是对抛煤机炉效果十分明显。 2.4

自动控制用来跟随负荷的变化，保持锅炉的水位、温度、压力、炉膛负压、烟气含氧量等参数在合理的范围内，保证锅炉安全、高效和稳定地运行。通过自动调节和控制，可使锅炉运行效率提高5%以上。

锅炉运行自动控制技术包括：1.负荷控制系统；2.空燃比控制系统；3.炉膛负压控制系统；4.给水控制系统。 2.4.1

负荷控制系统：以蒸汽压力为主信号，以蒸汽流量为前馈信号。在蒸汽流量已变化，蒸汽压力尚未变化之前，控制器就提前改变送风量；当蒸汽压力发生变化时，由控制器按比例积分调节控制送风机转速或其挡板开度，调节送风量，以消除蒸汽压力偏差。 2.4.2

空燃比控制系统：锅炉合理燃烧的关键是保持最佳的空燃比，既保证煤能完全燃烧，又不因过多的不能参与燃烧的空气带走大量热量。以送风量为主信号，以炉排电机转速所代表的送煤量为反馈信号，将其偏差或将其比值与设定的风煤比的偏差作为调节信号。 2.4.3

炉膛负压控制系统：保持炉膛负压稳定是平衡通风锅炉燃烧稳定的前提。以炉膛负压为主信号，以送风量为前馈信号。 2.4.4

给水控制系统：蒸汽锅炉在运行中必须保持汽包水位稳定在规定范围内。给水自动控制系统包括：单冲量水位控制系统、双冲量水位控制系统、三冲量水位控制系统。

单冲量水位控制系统，直接以水位信号与设定值进行比较。该系统比较简单，但不能克服“假水位”现象。 双冲量水位控制系统，以水位信号为主控制信号，以蒸汽流量为前馈信号。避免了“假水位”现象，保证了水位稳定。

三冲量水位控制系统，以汽包水位为主控信号、蒸汽流量为前馈信号、给水流量为反馈信号来控制给水流量。不仅能克服“假水位”的影响，也能克服给水压力变化等因素引起的给水流量变化的影响，使整个系统保持良好的动态响应和静态特性，是较理想的水位控制系统。

2.5.1

工业锅炉用泵和鼓、引风机均为离心式，当其容量和扬程（压头）不够时一般均应更换，当其容量和扬程偏大或锅炉负荷变动大或经常在低负荷运行时，最好采用调速技术改造来替代节流调节，可大幅节约电能。 2.5.2

锅炉的给水品质是根据锅炉的蒸汽参数和结构形式确定的。 2.6.1

（单选）选择锅炉机组节能改造方案时，方案选择的基础是方案评价。

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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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