1.3加熱爐系統
鋼鐵工業中的加熱爐系統是二氧化碳排放的重要源頭。由于加熱爐普遍采用氣體化石燃料作為能源,含碳能源的使用必然產生溫室氣體的排放。二氧化碳減排的措施包括兩個方面:提高加熱爐系統的加熱效率和加熱爐系統余熱的有效回收及利用。
通過煙道廢氣余熱經過蓄熱式換熱器提高氣體燃料的溫度可以有效提高能源的利用效率。
(1)基于模糊控制的高效蓄熱式燃燒技術
采用蓄熱式燒嘴,利用蓄熱體對空氣和煤氣進行預熱,在加熱過程中加熱爐兩側的兩組蓄熱體處于蓄熱與放熱不斷交替的狀態中,從而提高空氣和煤氣預熱溫度,使排煙溫度由傳統燃燒方式的400~500 ℃降低到200℃以下。該技術的關鍵是通過基于模糊理論而形成的新型控制模式來實現煙氣溫度準確測量、實時的蓄熱與放熱的自動換向和合理的煙空比控制。
蓄熱式燃燒技術可以用低熱值、低價的高爐煤氣代替焦爐煤氣或重油,實現高爐煤氣的有效利用,大大降低排煙溫度,提高熱利用率,達到節能減排的目的。與傳統的燃燒技術相比,基于模糊控制的高效蓄熱式燃燒技術可以使加熱爐系統節能效益達30%以上。
在高效蓄熱式燃燒技術方面,目前主要的研究內容包括:
1. 熱工控制系統的總體設計及傳感器的選型和檢測方式的優化;
2.加熱爐熱工控制系統的專家知識庫建立;
3. 以專家知識庫和模糊思維為基礎的系統決策控制模型的研制;
4. 對蓄熱式燃燒加熱爐系統的動態模糊控制過程的適應性訓練、調試和優化。
(2)黑體強化輻射傳熱技術
基于紅外物理的黑體理論,并加以技術化,制成集增大爐膛面積、提高爐膛發射率和增加輻照度三項功能于一體的空腔結構黑體元件,安裝于爐膛內壁適當部位,用以調控熱射線,改變其漫反射狀態,使之集中、有效地射向工件,增大熱射線的到位率,提高對工件的輻照度,實現多重增強對工件的輻射傳熱,從而大幅度地提高加熱爐的熱效率,取得顯著的節能效果。該技術的關鍵是符合工業標準的耐高溫、高穩定性、廉價空腔結構黑體元件的研發。在加熱爐內合適的位置安裝此種黑體元件,可節約燃料,保護爐襯表面、延長爐子使用壽命,提高爐子熱效率,降低排煙溫度,減少加熱爐系統20%以上的廢氣排放量。
在這方面主要研究內容包括:
1.以紅外物理的黑體理論為基礎,選擇和研發適合加熱爐系統要求的高穩定性黑體元件材料;
2.根據加熱爐爐型結構,設計、優化出高全發射率的黑體元件空腔結構;
3.新型黑體元件對原爐膛內呈漫射狀的熱射線有效調控、爐頂的全發射率的大小及其衰減性能的考察與優化。