叢 偉

(營口理工學(xué)院)

摘 要：豎爐是重?zé)趸V的主要生產(chǎn)裝置，通過對某新型重?zé)V豎爐進(jìn)行熱工測試與分析，掌握了豎爐的能源利用狀況，并對測試中產(chǎn)生的問題進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：重?zé)?；化鎂；豎爐；測試

鎂質(zhì)耐火材料是高溫工業(yè)的重要基礎(chǔ)材料和支撐材料，遼寧鎂質(zhì)耐火材料占全國總量的40％ 以上。依托于鎂資源優(yōu)勢，遼寧鎂質(zhì)材料行業(yè)不斷發(fā)展壯大，已發(fā)展成為遼寧省獨(dú)具特色的優(yōu)勢資源性行業(yè)。 

菱鎂礦在1800℃ 煅燒時(shí)，二氧化碳完全放出，氧化鎂形成方鎂石致密塊體，稱為重?zé)V(又稱燒結(jié)鎂砂)。這種重?zé)V具有很高的耐火度，其主要成分為氧化鎂，豎爐是重?zé)趸V的主要生產(chǎn)裝置。 

遼南地區(qū)某機(jī)械化新型鎂砂豎爐，采用獨(dú)特的啞鈴形結(jié)構(gòu)，改變了傳統(tǒng)的豎爐型式，取得良好的保溫及經(jīng)濟(jì)效果。對其進(jìn)行熱工測試可以定量分析豎爐熱量利用現(xiàn)狀，確定熱效率及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，完善熱工性能的評價(jià)，為進(jìn)一步提高豎爐的熱工操作、 生產(chǎn)及能源利用提供依據(jù)和參考。 

由于重?zé)V豎爐尚無熱平衡測試標(biāo)準(zhǔn)，故測試參考 «中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)» GB9934 －88 «石灰機(jī)械化立窯熱平衡測定與計(jì)算方法»。 

1 豎爐工藝過程及主要技術(shù)參數(shù)

該大型啞鈴形重?zé)趸V豎爐屬于逆流式操作設(shè)備， 由上向下分為預(yù)熱帶、 煅燒帶和冷卻帶，菱鎂礦塊狀料與無煙煤按比例配合后，通過布料器從爐頂布入到爐內(nèi)，在預(yù)熱帶被上升的熱煙氣加熱，菱鎂礦經(jīng)歷干燥、 預(yù)熱和分解過程，同時(shí)無煙煤被干燥、 干餾；在煅燒帶無煙煤燃燒產(chǎn)生熱量將菱鎂礦燒結(jié)成重?zé)趸V，在冷卻帶重?zé)趸V被上升空氣冷卻后經(jīng)出料機(jī)連續(xù)排出，空氣由底部和中部鼓入爐內(nèi)，在冷卻帶與重?zé)趸V進(jìn)行熱交換后， 繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，在煅燒帶作為助燃空氣參與無煙煤燃燒，燃燒產(chǎn)物上升進(jìn)入預(yù)熱帶與新入爐物料進(jìn)行熱交換，降溫后進(jìn)到爐頂空帶，經(jīng)除塵后由煙囪排入大氣，主要參數(shù)如表1。 

2 測試項(xiàng)目及數(shù)據(jù)

主要測試項(xiàng)目及測試位置見表2，測試原料及燃料在現(xiàn)場取樣，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析獲得數(shù)據(jù)，分析結(jié)果如表3 ~5 所示，環(huán)境參數(shù)及煙氣的檢測，采用相應(yīng)的測量儀器按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在現(xiàn)場進(jìn)行在線測試，測試結(jié)果見表6、 表7。

3 測試結(jié)果與分析

3.1測試結(jié)果

物料平衡和能量平衡分別見表8和表9，物料平衡計(jì)算誤差為1.21%，能量平衡計(jì)算誤差為0.82%，均小于 ± 5％ ，符合標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算要求。測試中的系統(tǒng)漏風(fēng)量較小，約為0.1‰，可忽略不計(jì)， 由表9計(jì)算可知，該新型重?zé)V豎爐 η ＝44熱效率在國內(nèi)同類爐型中比較高。

3.2測試分析

(1) 系統(tǒng)漏風(fēng)、 散熱等及其能耗分析由于保溫及封閉較好， 系統(tǒng)的漏風(fēng)量小，可以忽略不計(jì)。外表面散熱較少，僅占全部熱損失的5.28%。經(jīng)過計(jì)算，單位產(chǎn)品能耗值為241.75kgce/t，遠(yuǎn)低于當(dāng)年省產(chǎn)業(yè)能效指導(dǎo)目錄中的先進(jìn)值的要求，系統(tǒng)能源利用較好，豎爐系統(tǒng)粉塵、 飛灰較少，因而物理不完全損失熱忽略不計(jì)。

(2) 化學(xué)不完全燃燒熱

化學(xué)不完全燃燒熱損失過大，正常情況下煙氣中CO含量應(yīng)低于1％ ，而實(shí)際測試中達(dá)到2％ ，爐中生成過量的CO不能完全用 “空氣不足” 來解釋，熱量沒有完全用于碳酸鹽的分解，燃料層中的氣體溫度升高，使得 CO₂與 C還原反應(yīng)增強(qiáng)，且加大風(fēng)量只能增加單位時(shí)間內(nèi)燃料的燃燒量，應(yīng)適當(dāng)?shù)販p少燃料配比控制原料礦石的塊度，使?fàn)t料及氣流上升速度更均勻，從而有效地降低 CO的含量。此外，預(yù)熱帶的控制高度的準(zhǔn)確選取是充分利用這部分化學(xué)熱的關(guān)鍵。 

(3) 現(xiàn)場儀表

現(xiàn)場配有較為先進(jìn)的煙氣成分采集監(jiān)測裝置，但傳輸距離較遠(yuǎn)，對數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及時(shí)效性有一定程度的影響，建立更為完善的自動(dòng)化生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)有助于測試及生產(chǎn)工藝調(diào)整的開展，測試中煙氣采樣點(diǎn)距實(shí)際煙氣出口較遠(yuǎn)，未采集到NO_x含量的準(zhǔn)確數(shù)值。參考煙氣取樣點(diǎn)附近的在線監(jiān)測儀表，瞬時(shí)值超過2000mg / m³， 國家對廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)愈來愈嚴(yán)格，2015 年1月1日起，標(biāo)準(zhǔn)要求 NO_x 小于 150 mg / m³，高溫豎爐廢氣中NO_x遠(yuǎn)高于該標(biāo)準(zhǔn)。 因此，脫氮是豎窯改進(jìn)的一件迫在眉睫的事情，應(yīng)增設(shè)脫氮設(shè)施，保證廢氣中NO_x含量符合國家標(biāo)準(zhǔn)。 

4 結(jié)語

通過對某新型重?zé)V豎爐進(jìn)行熱工測試與分析，掌握了豎爐的能源利用狀況，并對測試中產(chǎn)生的問題進(jìn)行了必要地分析。這種新型重?zé)V豎爐較好利用了豎爐自身的余熱，所以有較高的熱效率，但在實(shí)際生產(chǎn)操作中仍有不足之處，需進(jìn)一步改進(jìn)。