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蓄热式燃烧节能技术在熔铅锅上的应用
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蓄热式燃烧节能技术在熔铅锅上的应用 方帅领 赵高峰 王文胜 ( 河南豫光金铅股份有限公司，河南 济源 454650) [摘 要] 介绍了高效蓄热式燃烧节能技术的组成及工作原理 。蓄热式燃烧技术在电解车间熔铅锅上应用后，取 得了较好的效果，节约天然气 25% 以上。 [关键词] 熔铅锅 ; 高效蓄热 ; 节能 ; 环保 [中图分类号] TF066. 2 ; TF812 [文献标识码] B [文章编号] 1008－5122 ( 2012) 04－0032－02
Application of Regenerative Combustion Energy Saving Technology in Lead Melting Kettle FANG Shuai-ling，ZHAO Gao-feng，WANG Wen-sheng Abstract : This paper introduces the structures and working principles of high efficiency regenerative combustion energy saving technology，after using in lead melting kettle of electrolysis workshop，it ob- tained good effects，saving nature gas of more than 25%． Key words : lead melting kettle ; high efficiency regeneration ; energy saving ; environmental protection
0 前言 河南豫光金铅股份有限公司精炼厂有 4 个电解 车间，年产铅 32 万 t，每个车间有 3 台除铜锅、2 台 电铅锅、1 台始极片锅，均采用天然气做燃料。 现用熔铅锅为传统常规燃烧器，在其进气端加 装空气预热器，利用排出烟气间接加热助燃空气，这 种燃烧形式能耗较高 。为了达到节约能源，提高燃 料热能效率，降低消耗，降低生产成本，减少对大气 污染的目的，对第 4 车间的 2 台电铅锅进行改造。 与天津某公司共同设计、生产、安装了较为先进的高 效蓄热式燃烧系统 。经过 2 年的生产实践，高效蓄 热式燃烧系统运行稳定，节能效果显著。
[收稿日期] 2012－02 －10 [作者简介] 方帅领( 1982— ) ，男，河南襄城人，大学本 科，助理工程师，主要从事项目管理工作． 1 高效蓄热式燃烧系统工作原理 高效蓄热式燃烧节能系统由蓄热体、换向系统 和控制系统组成，其工作原理是蓄热式烧嘴成对工 作，二者交替变换燃烧和排烟，烧嘴前的蓄热体相应 间断处于放热和吸热状态，作为加热空气和降低烟 气温度的媒介 。成对的烧嘴安装于锅台同一侧的 A 位和 B 位，当 A 位烧嘴燃烧时，空气流经已积蓄热 量达到 750 ℃ 的蓄热体而被加热到 450 ~ 650 ℃ 左 右参与烧嘴燃烧助燃，与此同时，B 位烧嘴排烟，烟 气热量被蓄热体吸收，排烟温度被降到 100 ℃ 左右 排放 ; 换向工作后，B 位烧嘴燃烧，空气同样被蓄热 体加热到 450 ~ 650 ℃ 左 右 参 与 燃 烧，A 位 烧 嘴 排 烟，烟气热量被蓄热体吸收排烟温度被降到 100 ℃ 左右排放 。如此周而复始，通过蓄热体这一媒介，出 炉烟气的余热被转换成空气的物理热而得到回收利 用，具有较好的传热能力和蓄热能力的蓄热体，能使 烟气余热得到充分的回收，将空气充分预热到 450
℃ ~ 650 ℃ 左右，不仅可以节约能源，还可以大大提 高燃料的理论燃烧温度，缩短熔炼时间，减少热损 率，提高产量 。其工作原理见图 1 。 1. 1 蓄热式烧嘴 蓄热式烧嘴将燃烧器与蓄热室余热回收装置集 成一体配成一对类似常规烧嘴的燃烧系统，每个蓄 热式烧嘴周期性使用 。特点是蓄热式烧嘴采用新型 高温空气蓄热式燃气燃烧器，调节更灵活、设计更优 化，燃烧更充分，可最大限度的节约燃料。 1. 2 蓄热体 蓄热体作为蓄热室余热回收设备的核心材料承 担着冷热介质热量传递的任务 。蓄热体采用刚玉蜂 窝体，该蓄热体可自清洗防尘防结渣，阻力小，可反 复使用，蓄热效率高，正常寿命保证 1 年以上。 1. 3 换向周期 蓄热燃烧系统从一次供风经蓄热室预热开始， 到经过一次换向后该蓄热室一次排烟结束所需要的 时间为一个换向周期 。经过多次摸索，公司的换向 周期定为 120 s。 1. 4 换向阀 蓄热燃烧系统中承担空气或煤气介质方向改变 的阀门称为空气换向阀或煤气换向阀 。换向阀同时 是连接蓄热室管道供气和排烟的切换阀门，其使用 切换频率非常高。
图 1 A 位烧嘴工作示意图 2 蓄热式燃烧器控制系统 燃烧控制系统由就地 PLC 和远程微机集中控 制组成，每台炉都有独立的控制系统，互不干涉 ; 每 台炉温度可任意设定 。PLC 控制系统在输入设定值 后根据炉膛内温度、天燃气压力及流量、空气压力及 流量等参数的检测可实现自动控制无人值守，具体 控制功能如下 : 2. 1 吹扫功能 在点火前系统设有 3 ~ 5 min 的吹扫时间，以保 证在点火时炉膛内不再有残留天燃气，避免发生爆 燃情况。 2. 2 自动点火功能 操作人员可在远程微机上进行点火操作，也可 就地进行点火操作。 2. 3 自动调节功能 根据炉温设定控制天燃气和空气的比例进入 量，使燃料充分燃烧，达到最佳的燃烧效果，进一步 降低能耗，实现节能减排减少对环境污染 。 自动熔 铅锅升温过程及保温过程实现自动控制。 2. 4 自动切断功能 在突然熄火，火焰监测器监测不到火焰时进行 烧嘴前天然气切断 。三通换向阀系统正常运行状态 按照换向周期作定时周期换向，排烟温度超出设定 值时强制换向 。天然气的压力用压力变送器检测， 并显示在微机上，当检测压力异常时进行报警，必要 时进行燃烧切断 。鼓、引风机启停及风机和燃气快 切阀之间进行连锁保护 。当风机出现异常时进行报 警和连锁保护。 3 使用高效蓄热式燃烧系统后的运行 情况及效果 2009 年 9 月 15 日改造后的第 4 精炼车间的 2 台电铅锅正式投产 。经过运行，操作工人普遍反映 这套系统操作简单易学，劳动强度和系统故障率有 明显降低 。改造前后各项参数对比如表 1 。 表 1 改造前后参数对比
4 经济效益及环保效益 本项目实施后所创造的综合效益十分明显，不 仅可为公司带来可观的经济效益，而且在环保方面 ( 下转第 42 页)
有 色 冶 金 节 能 □设备节能
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表 4 改进前后的各项指标的比较
[参考文献] [1] 李时东，李建钊．凸极同步电机 V 形曲线的解析计算 [J] ．中国电机工程学报，2008，28 ( 18) : 110 －113． [2] 宋银宾．电机拖动基础 [M] ．北京 : 冶金工业出版社， 1984． [3] 胡景生．电网经济运行与能源标准化 [M] ．北京 : 中国 标准出版社，2001． [4] 许红兵．并联电容器无功补偿的经济运行 [J] ．电力电 容器，2006 ( 2) : 12 －17． [5] 汤胜清，程小华，廖华平．同步电机实现谐波补偿的研 究 [J] ．电机与控制应用，2006，33 ( 1) : 17 －19． [6] 唐新民．提高磨机处理能力和能源利用率的研究 [J] ． 矿山机械，2003 ( 1) : 16 －19．
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(上接第 33 页) 也有效地减少烟气对大气的污染，大大改善了人们 的生活和工作环境。 4. 1 经济效益 原有电铅锅的单耗为 8. 7 m3 / t，改为蓄热式后， 单耗为 6. 2 m3 / t，比改造前降低单耗 2. 5 m3 / t ，按天 然气价格 2. 1 元/ m3，吨铅可节约 2. 5 × 2. 1 = 5. 25 元 。两台电铅锅每年生产电解铅 8 万 t，改造后每年 节约费用 5. 25 元/ t × 8 万 t = 42 万元。 4. 2 环保效益和社会效益 由于实现自动化控制，其操作人员由原来每个 车间 6 个人看守燃烧系统，减少到现在每个车间 2 个人在控制室监控燃烧系统，降低了工人劳动强度， 改善了工人操作环境，并且减少了用工量。 蓄热式燃烧是一种先进的燃烧方式，其炉温均 匀，能提高加热质量，由于空气可预热到 450 ~ 650 ℃ ，使排烟温度降低到 100 ℃ 左右，既节约了燃料， 又降低了碳排量，具有良好的环保效益和社会效益。 5 存在问题和不足 将蓄热式燃烧技术应用于熔铅锅毕竟是第一 次，改造之前，虽然在烧嘴结构、燃气换向控制系统 及燃烧系统控制等方面做了很多的分析研究和试验 工作，也对其在燃烧过程中可能出现的问题做了充 分细致的考虑，但将其真正应用于生产实践，也还是 出现了一些问题，如 : 初选的风机风量不足、蓄热体 换热面积不够、升温缓慢等，这些问题在后来的项目 改造中通过不断调整、总结经验并加以改进和解决， 成功的对剩余系统进行了节能改造，目前应用效果 良好。 6 结束语 公司采用高效蓄热式燃烧技术的节能改造是成 功的，从两台电铅锅的运行状况看，达到了原设计中 要求的各项指标，节约天然气可达到 25% 以上 。这 种高效蓄热式燃烧技术值得推广使用。
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