浅谈锻造加热设备的节能改造

2015-06-22张利龚洋道李作洲陈静波南京迪威尔高端制造股份有限公司

锻造与冲压 2015年5期

文/张利，龚洋道，李作洲，陈静波·南京迪威尔高端制造股份有限公司

浅谈锻造加热设备的节能改造

文/张利，龚洋道，李作洲，陈静波·南京迪威尔高端制造股份有限公司

节约资源和保护环境是我国的基本国策，推进节能减排工作，加快建设资源节约型、环境友好型社会是我国经济社会发展的首要任务。锻造企业作为传统的基础工业，节约降耗始终是企业管理的一项重要内容。

当前，我国锻造装备水平快速发展，取得了举世瞩目的成就，但锻造加热设备的发展却相对滞后，尤其是传统的煤气炉、加热炉仍处于能耗高、水平低的落后状态。努力持续地改变这种状态，不仅可降低能源成本，提高企业的经济效益，还可以进一步提升企业的竞争能力和持续发展的动力。

我公司锻造车间拥有3台直径2500mm单段固定床式煤气发生炉（图1）和12台室式加热炉。该机组设备是生产链中的高能耗设备，煤制气效率较低、煤气利用率低，煤耗高达每吨锻件1100kg。因此，进一步挖掘该组设备的加热能力，不仅有利于降低能源消耗，更能够有效提高企业的经济效益，提升企业的竞争能力。

煤气炉的节能改造

改造前的运行状况

图1 单段固定床式煤气发生炉示意图

⑴饱和蒸汽供应不足，灰渣层热交换效果差，气化剂温度低，氧化层反应不充分，带来后序连锁反应，导致饱和蒸汽量更少，煤气转化率低、煤耗高。此外，因为没有多余蒸汽对探火孔封堵，密封效果受到影响，煤气泄露造成额外的燃料消耗。

⑵煤气炉结构不合理，造成灰渣温度相对较高，易结渣。每个工作班次需安排4名工人对2台煤气炉轮流进行人工打钎破渣，用工成本高，工人劳动量大。另一方面，风帽寿命低、布风透气效果差，导致煤氧化不充分，煤气转化率低，用煤量大、频次高，运行维护成本居高不下。

⑶煤气主管道集灰，易造成煤气主管道堵塞。煤气炉加热炉水封采用封闭式结构，只有一个清理口。清理煤气主管道及加热炉的焦油和集灰困难，耗时长，存在煤气中毒的隐患。

⑷煤气炉排渣灰盘和加热炉水封的溢流水要求使用生活用水，耗水量大，且需要对排出的污水进行环保化处理。

煤气炉改造实践

针对以上存在的问题，项目组根据煤气炉的工作原理，结合工厂实际生产状况，对煤气发生炉进行了改造分析，确定了煤气炉运行经济技术性能指标及各项参数，实施了以下改造方案：

⑴针对煤气炉上半夹套供饱和蒸汽不足的问题，增加受热管道，增大受热面积，解决了饱和蒸汽不足的问题，提高了煤制气的效率。充足的蒸汽量可实现探火孔通蒸汽，封堵效果好，避免了煤气外泄。

⑵将耐火砖下夹套改造成水夹套，有效避免煤层灰渣层的烧结问题，降低了工人打钎的工作量。在煤气炉平台上加设一个水箱，用热水泵循环，供浴室水箱储存，利用下部水夹套循环热水为全厂职工提供24小时洗澡用水。同时取消了原有供职工洗澡用的另一台小夹套加热炉，合理利用能源，减少了能源消耗。

⑶增设一间储煤仓，配置一台装载机运煤，实现煤气炉机械化和半自动化加煤,降低了用工成本，提高了劳动生产率。

⑷更换煤气主管道，改为外保温。在每台加热炉水封上方安装清理孔和落灰斗，方便清理，为生产的连续进行提供了保障。将加热炉水封改造为敞开式，若煤气炉或加热炉发生回火或爆炸，即可通过水封泄压确保设备安全。

⑸针对煤气炉排渣灰盘及煤气炉加热炉水封的溢流水问题，在地面下和煤气炉平台上各增设一个水箱，将溢流污水集中引入地面下水箱，用泵自动打入煤气炉平台水箱，通过管道供灰盘和加热炉水封循环用水，并定期对水箱沉淀物清理，节约大量生活用水，减少了污水对环境造成的影响。

加热炉的节能改造

改造前状况

⑴炉体密封性差，存在冒火现象，热量利用率低，煤耗高，且加热炉辅助备件烧损频率高。

⑵热风温度低，需要较高的耗煤量才能达到燃烧温度，煤气利用率低。

⑶烧嘴孔径和数量布局不合理，炉内燃烧气流速度低，局部温度高，温度均匀性差。加热时间长，效率低，烧损大，煤耗偏高。

⑷炉体高温强度低，易损坏。加热炉热炉利用率低，烘炉消耗高。

⑸不便于及时掌握加热炉的状况及采取调节措施，煤气燃烧效率低。

加热炉改造方案

项目组针对室式燃气加热炉普遍存在的问题，采取了以下解决方案：

⑴烟气交换器出口增加翅片管道交换器，降低烟气温度，经过一次预热后再进行热交换，提高热风温度和燃烧温度，降低煤耗。

⑵对加热炉烧嘴的孔径和布局进行合理优化。在流量不变的情况下，流速增大，有利于加强炉内对流传热，缩短加热时间，极大提高了生产效率，降低了煤耗。

⑶完善加热炉顶浇筑和烘炉工艺，使炉子连续使用时间和寿命得到提高，并降低了维修费用及烘炉消耗。

⑷加强炉体密封，避免跑火、漏火造成的能源浪费及设备烧损。

⑸对所有加热炉进行视频监控，便于及时调整烟道阀门和空燃比，控制炉内气氛，确保燃料充分燃烧。

节能改造效果评估

⑴锻造加热设备改造效果。对煤气炉和室式加热炉实施改造后，降低了用工成本，提高了加热工生产效率。一台煤气炉能满足8台室式加热炉正常生产需求，每吨锻件可降低煤耗50%以上，同时可为职工提供24小时洗澡用水。另一台煤气炉停工，相应的7.5kW煤气炉风机、7.5kW灰盘推杆电机、1.5kW加煤机、5.5kW小煤气炉风机都将停用，每年可节约用电11万度。

⑵余热利用推广效益。2010年新建项目中采用清洁能源天然气，充分回收烟气余热为节约能源的主要途径。众多天然气台车炉设备中烟气带走的热量占燃气炉总供热量的30%～50%。对台车炉烟道出口，除安装预热器，利用烟气温度预热助燃空气和燃气外，还对台车炉烟道安装水夹套，供新厂区浴室用水。另对办公楼（4150m2）和职工食堂（1590m2）安装冬季水暖设备，使用效果良好，每年节约采暖用电35.88万度。

⑶综合效果。我公司先后提出25个可实施的节能项目，涉及原材料投入、工艺设备改造、运行与维护管理和废弃物回收利用等方面。优化自由锻成形工艺及工装模具设计，减少加工余量提高成材率，仅2012年一年即节材300t、节煤150t，折合减排二氧化碳267t。例如，将电液锤改造成PLC自动卸荷控制装置，减少设备故障率，提高设备利用率，降低了关键设备的运行能耗；针对重达485kg的油管头零件，利用和太原科技大学合作开发的环筒形锻件热冲挤成形工艺与装置，相比常规自由锻工艺每件锻件减少重量71kg。