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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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设备节能

 

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


 

 

 


2012 年 8 月第 4 期          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      · 33 ·  坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚坚

 


℃ ~ 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

 

项目

单位

改造前

改造后

锅内介质


电解铅

电解铅

燃料


天然气

天然气

锅内电铅加热温度

℃

470 ~ 520

470 ~ 520

空气预热温度

℃

150

450 ~ 650

烧嘴形式


普通烧嘴

蓄热式烧嘴

熔化电铅天然气单耗

m3 / t

8. 7

6. 2

 

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)


 

 

 


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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

 


无功调节

优化配合      ( 无功功率) / kvar

削峰填谷       ( 节约电费) / 万元

工艺优化

耗电量 /

( kW·h / t)

cosφ

电量 / kW·h

功率 / kW

处理量 / ( t / d)

改进前

0. 90




590

980

15

改进后

0. 98

0. 278 6 万

0 ~ 150

172

565

1 150

11. 4

 


[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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