燃烧节能技术教学课件PPT 38页

'§1-5燃烧节能技术§1-6换热节能技术§1-7余热余压利用技术苏州大学祝贺副教授13913528731 §1-5燃烧节能技术一、概述燃烧：指燃料中的可燃成分与空气中的氧在一定的温度条件下，发生剧烈的化学反应，发出光并产生大量热的现象。燃料：固体、液体、气体。燃烧热利用形式：①直接利用：直接利用高温产物推动发动机。②间接利用：燃烧热加热介质——动力、取暖、等。③直接加热：冶炼、锻造、成型等。P1§1-5燃烧节能技术 一、概述燃烧装置的型式：①锅炉；②工业炉窑；③民用燃气具。P2§1-5燃烧节能技术 二、燃烧技术P3（一）分层燃烧分层燃烧技术主要应用于燃煤工业锅炉，是针对链条妒排存在缺陷面发明的一项改进技术——提高锅炉热效率。1.分层燃烧原理给煤滚筒出口→机城筛分→上小下大、层次分明且疏松的煤层结构→半沸腾状态燃烧§1-5燃烧节能技术 二、燃烧技术（一）分层燃烧2、分层燃烧特点①减少锅炉漏煤量：煤块在下，煤粉在上；②煤层厚度平整均匀：杜绝了堵塞的现象，同时通过双辊拨煤，使每次落在炉排上的煤量均匀，煤层厚度平整，从而使煤在炉排上的燃烧进度也基本相同。③提高燃烧效率。P4§1-5燃烧节能技术 二、燃烧技术（二）富氧燃烧（二）富氧燃烧1、富氧燃烧的基本概念通过提高助燃空气中氧气浓度所完成的燃烧过程称为富氧燃烧(OxygenEnrichedCombustion.简称OEC)，OEC技术能提高生产热负荷，提高热效率，降低废气及NOX排放。富氧燃烧是一种高效燃烧技术，更是一项最有效的强化燃煤燃烧技术。广泛应用于工业锅炉和工业窑炉等，可以取得显著的节能减排效果。P5§1-5燃烧节能技术 二、燃烧技术（二）富氧燃烧2、富氧燃烧的特点①富氧燃烧可以提高燃烧温度；②降低燃料的着火温度，促进完全燃烧；③降低空气系数（空气总量）：氮气量减少，排烟量相应减少。P6§1-5燃烧节能技术 二、燃烧技术（三）蓄热式燃烧（三）蓄热式燃烧通过蓄热室回收废气的余热来助燃空气或预热煤气，使排烟温度由1000℃以上降至200℃以下，将烟气中绝大部分热量回收，并返回至炉膛内，降低设备能耗，显著减少氮氧化物排放。蓄热式燃烧技术主要用于钢铁、冶金、机械、建材等行业。P7§1-5燃烧节能技术 二、燃烧技术（三）蓄热式燃烧P81、原理图：§1-5燃烧节能技术 二、燃烧技术（三）蓄热式燃烧2、关键设备技术问题：①蓄热能力；②换热速度；③热震稳定性；蓄热体需要在反复加热和冷却的工况下运行，在巨大温差和高频变换的作用下，很容易脆裂、破碎和变形等。④抗氧化和腐蚀性；⑤压力损失；⑥经济性；⑦换向阀：工作寿命和可靠性；⑧烧嘴。P9§1-5燃烧节能技术 二、燃烧技术（四）燃煤添加化学助燃剂燃烧（四）燃煤添加化学助燃剂燃烧1、概念：依据煤炭燃烧化学反应原理，在燃煤中加入少量化学助燃剂，通过催化、活化等作用，促进氧化及离子交换的作用，改善煤炭燃烧性能，可以提高燃烧效率。P10§1-5燃烧节能技术 二、燃烧技术（四）燃煤添加化学助燃剂燃烧2、应用效果：①降低煤炭的着火温度：适当的添加剂可以降低碳氧化反应的活化能，降低燃煤的着火温度。一般着火温度会降低50—80℃。可以使入炉煤实现早着火，延长在炉排上的燃烧时间。②改善煤炭的燃烧特性：添加剂对煤在燃烧过程中的放热速度、强度以及放热峰的温度区间、面积等燃烧特性有明显的改善。§1-5燃烧节能技术P11 二、燃烧技术（五）磁化燃烧节能技术（五）磁化燃烧节能技术1、概念：在液体燃料进人燃烧室或炉膛燃烧之前，对液体燃料进行磁化。被磁化后的燃料分子的微观状态发生改变，液滴粒径减小，增大了液滴的表面积，增加了与氧分子充分结合的几率，使液体燃料的燃烧效率提高。§1-5燃烧节能技术P12 二、燃烧技术（五）磁化燃烧节能技术2、外加磁场对喷嘴燃烧的影响：使分子间的内聚力削弱而发生松弛，从而使喷出的油滴更加细小，雾化效果变好，油滴跟空气之间的蒸发及混合变好。油滴微粒化后，增大了油与空气的接触面积，有利于与空气的充分混合，使燃料燃烧充分，排烟中CO的含量减少，提高燃烧效率。§1-5燃烧节能技术P13 二、燃烧技术（六）脉冲燃烧（六）脉冲燃烧1、概念：脉冲燃烧控制采用的是一种间断燃烧的控制方式，使用脉宽调制技术，通过调节燃烧时间的占空比（通断比）实现窑炉、加热炉等工业炉的温度控制。§1-5燃烧节能技术P14 二、燃烧技术（六）脉冲燃烧2、特点：①优点：传热效率高，大大降低能耗；提高炉内温度场的均匀性；可实现燃烧气的精确控制；②缺点：调节比小，容易产生噪声震动；启动必须使用风机，需要设置燃烧稳定后自动停止风机的装置。§1-5燃烧节能技术P15 二、燃烧技术（七）低氧燃烧（七）低氧燃烧1、低氧燃烧原理常温下的普通空气，将燃烧区的含氧体积浓度降低到15％以下，是不可能实现稳定燃烧的。因此，实现低氧燃烧的前提是必须先将助燃空气预热到燃料自燃点温度以上。助燃空气的高温预热，扩大了燃料的稳燃范围。预热温度越高，稳燃范围越大。§1-5燃烧节能技术P16 二、燃烧技术（七）低氧燃烧2、低氧燃烧特点①扩散燃烧或扩散燃烧为主，与助燃空气中的氧分子充分混合接触后发生燃烧。②火焰温度场分布均匀，炉内平均温度升高，对钢铁行业钢坯加热质量好，氧化烧损率低。③低氧燃烧过程燃烧充分。④低燃烧噪声。燃烧噪声与燃烧速率的平方和燃烧强度成正比。⑤能满足多种工艺要求。§1-5燃烧节能技术P17 二、燃烧技术（八）其他燃烧技术（八）其他燃烧技术1、触媒燃烧：①概念：触媒（催化剂）存在的情况下，燃料分子的活化能被大幅度降低，因而使用触媒燃烧，就可能在着火温度以下燃烧，发生火焰。②特点：能用理论空气量进行燃烧，可用低发热量的燃料作补助燃料。§1-5燃烧节能技术P18 二、燃烧技术（八）其他燃烧技术2、乳化燃烧：§1-5燃烧节能技术P19油中加水微爆：油包水受热爆炸→小油包水→细化后与空气混合充分。水煤气反应:在高温条件下，部分水分子与未完全燃烧的炽热的炭粒发生水煤气反应，形成可燃性气体。C+H2O→CO+H2 二、燃烧技术（八）其他燃烧技术3、流化床燃烧：①概念：流化床燃烧是指把煤与石灰石加入燃烧室床层上．在通过布置在炉底的布风板送出的高速气流作用下，形成流态化翻滚的悬浮层，进行流化燃烧，同时完成脱硫。②适用：燃煤锅炉、废弃物焚烧、煤的气化等领域。③优点：燃料适应性广、燃烧效率高、氮氧化物排放低、低成本石灰石炉内脱硫等。§1-5燃烧节能技术P20 §1-6换热节能技术综述：强化与削弱传热过程：辐射传热：温度、灰度、角系数§1-6换热节能技术P21 §1-7余热余压利用技术一、概述1、概念：余热是指一个过程中产生出来的，本来可以利用，但实际上被废弃不用而排放至周围环境的那一部分热量。2、余热资源的分类：①高温余热：高于650℃。如工业窑炉、冶炼高炉的废气、炉渣的余热等（表7-1）；②中温余热：介于650—200℃。如一般立式、卧式烟火管锅炉的烟气余热（表7-2）③低温余热：温度低于200℃的烟气和低于100℃液体。§1-7余热余压利用技术P22 §1-7余热余压利用技术一、概述2、余热资源的分类§1-7余热余压利用技术P23设备名称温度／℃设备名称温度／℃镍的精炼炉1350-1650平炉650—700铝的精炼炉650-750水泥窑600-730锌的精炼炉750-1100玻璃熔化炉980-1500铜的精炼炉750-800制氢设备650-1000钢的加热炉900-1000固体垃圾焚化炉650-1000表7-1各种工艺设备的高温余热 §1-7余热余压利用技术一、概述2、余热资源的分类§1-7余热余压利用技术P24表7-2各种工艺设备的中温余热设备名称温度／℃设备名称温度/℃蒸汽锅炉的烟气230-480干燥炉和烘炉230-600燃气轮机的排气370-540石油催化裂化器420-650活塞式发动机的排气310-600退火炉冷却系统420-650热处理炉420-550 §1-7余热余压利用技术一、概述2、余热资源的分类§1-7余热余压利用技术P25表7-3各种工艺设备的低温余热没备名称温度／℃设备名称温度／℃工艺生产用蒸汽的凝结水55-90内燃机65-120炉门冷却水30-55空凋冷凝器30-45轴承冷却水30-90干燥炉、烘炉95-230焊接机冷却水30-90液体蒸馏冷凝器30-90退火炉冷却水65-230加工后的热液体30-230定型冲模冷却水25-90加工后的热固体95-230 二、余热利用的基本方法（一）高温余热的利用□高温余热的利用途径：主要有余热发电、空气预热、进料预热、预热锅炉给水等。1、高温余热锅炉：通过相应规格的余热锅炉生产出各种压力温度的蒸汽，用于发电以及供生产生活用热，有的还可用于工艺流程本身，强化生产。§1-7余热余压利用技术P26 二、余热利用的基本方法（一）高温余热的利用2、加换热器，利用余热预热助燃空气和进料：目前，我国钢铁冶炼行业的高温余热的利用情况较好。但机械加工行业的余热利用相对较差，例如，铸件熔炼炉和锻件加热炉的烟气温度高达1000℃，这部分余热大都没有得到充分利用。像这样高品位的余热资源可以采用余热锅炉和加装换热器预热空气并行的方法，实现高温烟气的分级利用。还可以利用废气烘烤泥芯、铸型和型砂等。§1-7余热余压利用技术P27 二、余热利用的基本方法（一）高温余热的利用3、高温固体余热的利用：①炽热焦炭、锅炉煤渣和炼钢厂的钢坯等余热的回收比较困难。②对于颗粒较小的高温固体，近来多采用流态化过程来回收余热。③对大块的高温固体，现在多使用气体或液体载体进行余热回收。如干熄焦工艺，它是利用惰性气体来冷却赤热的焦炭，再使吸热后的高温气体流至余热锅炉，产生蒸汽进行发电。§1-7余热余压利用技术P28 二、余热利用的基本方法（二）中温余热的利用1、概况：□中高温这一范围的热烟气，差不多都是用来作为预热空气和燃料的热源。□中低温的余热资源多数作为预热锅炉给水或预热锅炉补充水的热源。§1-7余热余压利用技术P29 二、余热利用的基本方法（二）中温余热的利用2、利用排污膨胀器回收余热将锅炉连续排污的炉水，通过降压阀接入排污膨胀器中，由于压力的降低，过热的排污水便有一部分汽化为蒸汽，这些蒸汽可以引入给水箱中加热给水，提高进入锅炉的进水温度。而膨胀器中的热水再引到交换器中，加热生水，排污废水的温度降低到40～50℃以下，这样绝大部分热量得到了回收利用。§1-7余热余压利用技术P30 二、余热利用的基本方法（二）中温余热的利用3、引入换热器加热给水：将排污水直接引进换热器加热给水，加热后的给水再送人锅炉。然后视排污水的出水温度情况，冬季还可以供热和加热生活用水。§1-7余热余压利用技术P31 二、余热利用的基本方法（三）低温余热的利用1、来源：蒸发、干燥、蒸煮、漂洗等设备设备的绝大部分热损失都是以低温余热的形式排放到大气中或水中。2、冷凝水的余热利用：①间接加热设备的冷凝水余热回收；②直接加热设备的余热回收。3、其他低温余热的回收利用：热管、热泵等。§1-7余热余压利用技术P32 三、余热利用设备（一）换热器：间壁式、混合式、蓄热式。（二）余热锅炉1、烟道式余热锅炉：与一般工业动力锅炉相似，是一种水管式的蒸汽锅炉。2、管壳式余热锅炉管壳式余热锅炉在结构上与管壳式换热器类似。§1-7余热余压利用技术P33 三、余热利用设备（三）热管1、特点：导热能力强、构造简单、没有运动部件、工作可靠、质量轻，尤其对低温余热的回收更显出它的优越性能。2、用途：①干燥、硫化和烘烤装置的余热回收；②低温蒸汽的凝结热回收；③蒸汽锅炉的空气预热；④空气干燥设备；⑤暖通空调系统。§1-7余热余压利用技术P34 三、余热利用设备（四）热泵热泵的工作原理与制冷机相同，只是它们使用目的不同。热泵系统主要有蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四大部件构成。§1-7余热余压利用技术P35 四、余压利用钢铁和冶金行业的烟气、工业窑炉产生的废气等，不仅含有高温的余热资源可以利用，还含有较高的压力。这部分余压可以直接用来发电。§1-7余热余压利用技术P36 谢谢！'