冶金炉热能的合理利用.pptVIP

5 冶金炉热能的合理利用 冶金炉是优质燃料及电能的大量消耗者。如生产一吨钢需消耗1.87吨标准燃料，需消耗965度电。生产一吨锌(火治法)需消耗2~3.5吨标淮燃料。要得到一吨的金属镍则需要50~55吨标准燃料。钢铁生产成本中能耗占23%。有色金属产品的成本中，热能消耗平均占10%左右，可见，在确定炉子供热方案和组织炉子供热的过程中，如何尽可能地提高热能的利用率，具有重大的国民经济意义。 5.1 炉子能源的合理选择 确定冶金炉能源时，应从以下原则出发： (1) 满足工艺过程技术上的要求：如温度水平，杂质含量，温度控制的精确程度等； (2) 从能源生产、输送及使用各个过程出发，保证最高的热利用率(称为能量总利用率)； (3) 国家资源的综合利用； (4) 减轻劳动强度，便于操作的机械化和自动化。 混合煤气配用比计算。 配用比就是指配用燃料在混合煤气中所占的体积比例。根据生产要求，首先确定混合煤气的发热量。若以x代表配用比，则可由下式求得： 式中： x——配用燃料在混合煤气中所占的体积； 1—x——高炉煤气在混合煤气中所占的体积； ——配用燃料的发热量； ——高炉煤气的发热量; ——混合煤气的发热量。 1、高炉燃料的选用 为了保证高炉生产顺行，在矿石原料中必须配比一定量的固体燃料。 高炉生产高炉使用的固体燃料人工制造的冶金焦(一定的块度(25~125mm)和机械强度 )。但焦炭的来源有限，故是贵重燃料。目前在高炉风口处喷吹一些辅助燃料以降低焦比(kg/吨铁），天然气、焦炉煤气、重油和粉煤都可做为喷吹燃料。 目前国内外多采用喷吹重油(置换比为1:2)或粉煤(置换比1:0.8)。 2、熔炼冰铜的反射炉燃料 反射炉所用燃料能在炉头处迅速燃烧，形成短火焰 (1)天然气是反射炉的理想燃料，但它受产地的限制 (2)重油由于它的发热量高，燃烧过程易于控制，燃烧设备简单，操作方便，它亦是反射炉的理想燃料。 (3)粉煤目前仍是我国一些炼铜反射炉尚在采用的燃料。 5.2 节约燃料的途径 1.1、炉子热平衡 所谓炉子的热平衡即指炉子的热量收人必等于其热量支出 说明： (1)在编制热平衡时，必须划定热平衡的区域。 （2）同一热平衡中各项热量的单位必须是一致的。 (3) 计算热量的起始温度，采用0℃(绝对温度273K)较为方便。 (4) 物料平衡是热平衡的前提。 a、炉膛热平衡 把炉膛作为一个区域。凡进入这个区域的热量都是炉膛的热收入，而离开的都是热支出(参看图5—1)。这样得到的热平衡，便是炉膛热平衡，它是炉子备区域热平衡中最主要的一环 如果忽略物料在炉内的放热或吸热反应，通常火焰炉炉膛热平衡包括以下各项： 热收入： (1) 物料入炉时带入的物理热； (2) 燃料的燃烧热； (3) 空气(煤气)的物理热； 热支出： (1) 产品出炉时带走的物理热 (2) 炉膛废气带走的物理热； (3) 炉膛废气中残余可燃体的化学热； (4) 热损失；包括： I) 通过炉膛的砌体散热； Ⅱ) 冷却水带走热； Ⅲ) 炉门等处潺气带走热； Ⅳ) 炉门、窥孔等打开时向外辐射热。 炉膛的热收入必等于热支出，所以 Q料 +Q烧+Q空= Q品+Q废膛 +Q化 +Q失膛 热收入 热支出 这便是热平衡式。 考虑Q效= Q品 - Q料，并将Q化并到项Q失膛中，或因微小而略去 ，上式可简化为 Q烧+Q空= Q品 +Q废膛+Q 失膛 按上式概括地表达了炉膛热平衡的全貌。炉膛的热收入包括两项：燃料的燃烧热、空气物理热。热支出包括三项：有效热、炉膛废气带走的热，炉膛热损失。 b、空气预热器的热平衡式 C、热平衡图 炉子的热平衡可以用图形表示出来(如图5—2)。 2、燃料的节约 节约燃料的一些基本途径：即提高空气(及煤气)的预热温度，提高燃料的发热量，改善燃料和传热条件以减少废气带走的热量，减少炉子的热损失，确定合理的热负荷等。 A、余热回收 炉尾废气带走的热量，一般占热平衡支出的40~50%，充分利用这部分热量有巨大的潜力。首先应该用来预热空气或煤气(或炉料)将这部分热量回收到炉内，其次才生产蒸汽或其它用途。 近年来国外采用一种新技术，即利用低温的废气来加热一种低沸点的溶液。如制冷机中用的氟利昂等液体， B、减少冷却水带走的热量