多功能耐火材料在工業(yè)鍋爐中的應(yīng)用

于 濤，趙 輝

（石家莊市節(jié)能監(jiān)察中心，石家莊 050000）

多功能耐火材料在工業(yè)鍋爐中的應(yīng)用

于 濤，趙 輝

（石家莊市節(jié)能監(jiān)察中心，石家莊 050000）

多功能耐火混凝土復(fù)合材料及其預(yù)制品，具有蓄熱功能和熱輻射功能，在明焰火焰鍋爐（窯爐）應(yīng)用后，提高了爐膛溫度和燃燒效率，達(dá)到節(jié)能效果。

多功能；耐火材料；工業(yè)鍋爐

本論文主要論述多功能耐火混凝土復(fù)合材料及其預(yù)制品在明焰火焰工業(yè)鍋爐應(yīng)用中達(dá)到節(jié)煤效果。

1 工業(yè)鍋爐（窯爐）在節(jié)能減排方面的短板與潛力

工業(yè)鍋爐（窯爐）通常由燃燒室（窯室）、燃燒設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備，輸送設(shè)備等四部分組成。其使用的燃煤技術(shù)大約有下面幾種：層燃方式；煤粉燃燒方式；煤氣化燃燒方式；水煤漿燃燒方式；煤粉液排渣旋風(fēng)燃燒方式。以上幾種燃料方式都存在其技術(shù)上的不足，存在著污染排放高、熱效率低等問(wèn)題，怎樣才能使燃煤設(shè)備合理的燃燒，能夠充分發(fā)揮出煤炭的應(yīng)有效能。從而達(dá)到省煤、高效，從根本上控制污染源的排放，達(dá)到潔燃、降耗、減少污染的效果是值得研究的課題。

2 工業(yè)鍋爐（爐窯）的節(jié)能措施

目前改進(jìn)工業(yè)鍋爐節(jié)能工作的主要措施，包括改進(jìn)燃燒、減少損失；提高傳熱性能 ；回收利用余熱；合理調(diào)度各臺(tái)鍋爐之間的負(fù)荷分配；配齊必要的運(yùn)行監(jiān)測(cè)儀表，以能了解鍋爐工作的實(shí)際情況和合理調(diào)節(jié)。有條件時(shí)可裝備自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)；鍋爐附屬設(shè)備的合理選用和配套。

其中，改進(jìn)燃燒、減少熱損失是最直接有效的節(jié)煤辦法。

經(jīng)調(diào)研，目前市場(chǎng)上的多功能耐火混凝土復(fù)合材料預(yù)制的節(jié)能產(chǎn)品“促燃板”具備在窯爐爐膛內(nèi)的蓄熱功能和熱輻射功能，從而達(dá)到提高爐膛溫度的目的，提高窯爐燃燒效率、達(dá)到改進(jìn)燃燒、減少損失的節(jié)能效果。

3 多功能耐火混凝土復(fù)合材料的節(jié)能應(yīng)用

3.1 技術(shù)簡(jiǎn)介

多功能耐火混凝土復(fù)合材料及其預(yù)制品是采用專(zhuān)利技術(shù)和幾十種特殊材料、工藝制成的，安裝在爐膛內(nèi)兩側(cè)，通過(guò)一系列物理和化學(xué)作用激化新煤點(diǎn)燃，改變爐膛內(nèi)動(dòng)力場(chǎng)，同時(shí)增加二次預(yù)熱功能風(fēng)配置，使可燃?xì)怏w和固體顆粒物充分燃盡，提高爐膛溫度100-200℃；在爐膛的前后拱澆筑多功能耐火混凝土復(fù)合材料，使燃煤點(diǎn)火線提前，保證可燃物質(zhì)在爐膛內(nèi)充分燃燒；總之，改造后能達(dá)到改善爐膛內(nèi)火焰狀態(tài)，徹底優(yōu)化燃燒工況，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)煤。應(yīng)用該技術(shù)后，煙塵排放量降低，同時(shí)飛灰和爐渣的含碳量也明顯降低。

此技術(shù)是基于鍋爐學(xué)科與化學(xué)物質(zhì)改變?nèi)紵^(guò)程中煙氣特性的一門(mén)多學(xué)科交叉應(yīng)用的技術(shù)，基本原理是蓄熱、強(qiáng)化熱輻射、變直燃方式為紊流燃燒方式，強(qiáng)化氧化物質(zhì)的動(dòng)態(tài)吸附與釋放，依托催化介質(zhì)的激化作用，提高碳?xì)浠衔锏娜紵磻?yīng)速度，縮短煤炭的預(yù)熱和起燃時(shí)間，提高煤炭燃盡率，降低鍋爐的化學(xué)不完全燃燒熱損失、機(jī)械不完全燃燒熱損失，在燃燒過(guò)程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，該促燃板包括不少于6種稀有元素與30種化學(xué)配料組成，實(shí)現(xiàn)煤炭燃燒過(guò)程中的催化激化功能。

3.2 多功能耐火混凝土復(fù)合材料及其預(yù)制品五大功能

（1）蓄熱功能。增強(qiáng)爐墻熱輻射，達(dá)到了強(qiáng)化新煤點(diǎn)燃和提高爐膛溫度。多功能耐火混凝土復(fù)合材料，具有隨著溫度變化的高溫蓄熱功能，可使?fàn)t膛溫度提高100-200℃。

（2）吸附功能和呼吸功能，未燃盡可燃物實(shí)現(xiàn)二次燃燒。由于功能材料的表面吸附作用和孔道呼吸作用，使可燃顆粒物和可燃?xì)怏w被吸附或吸入孔道，形成眾多的小燃燒器，在側(cè)墻橫向功能風(fēng)的作用下，優(yōu)化了爐膛內(nèi)的動(dòng)力風(fēng)，在流向方向形成旋流型流場(chǎng)，使主氣流由直流變成紊流。從功能孔道吹入適量的新鮮空氣，解決了主燃區(qū)缺氧的問(wèn)題，形成快速著火+充分燃盡的燃燒過(guò)程，提高了燃燒效率，同時(shí)也降低了煙塵排放濃度。

（3）活化、激活燃燒過(guò)程中燃燒因子。復(fù)合功能材料，具有激活燃燒因子的功能。由于橫向風(fēng)的阻力作用，在一次風(fēng)主氣流的下游產(chǎn)生漩渦運(yùn)動(dòng)，使大量高溫?zé)煔鈹y帶的飛灰顆粒物回流進(jìn)入旋流區(qū)，延長(zhǎng)了未燃盡顆粒物停留時(shí)間，同時(shí)二次風(fēng)經(jīng)過(guò)預(yù)熱，增加了氧的熱活性，產(chǎn)生了熱氧效應(yīng)，從而保證了充分燃盡，強(qiáng)化燃燒。

（4）改變了爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)。由于二次風(fēng)輔以功能磚的作用，使?fàn)t膛內(nèi)煙氣流場(chǎng)由直流變?yōu)槲闪鳎娱L(zhǎng)了可燃物在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間。在爐膛內(nèi)原來(lái)由一面來(lái)風(fēng)，形成至少三面來(lái)風(fēng)，前后拱功能材料產(chǎn)生輻射，在爐膛形成一個(gè)風(fēng)幕，這樣改變了動(dòng)力場(chǎng)，讓飛灰碳黑粒子可燃物在紊流的風(fēng)幕下停留時(shí)間長(zhǎng)，達(dá)到充分燃盡目的，減少煙塵排放，實(shí)現(xiàn)環(huán)保。

（5）補(bǔ)充熱氧，與可燃物充分混合，優(yōu)化主燃區(qū)燃燒條件，減少脫硫。在改造過(guò)程中，鍋爐兩側(cè)的二次熱風(fēng)管，在一次風(fēng)中提取5%的風(fēng)，經(jīng)過(guò)預(yù)熱，從兩側(cè)補(bǔ)給主燃區(qū)氧氣，解決了主燃區(qū)缺氧，風(fēng)壓調(diào)不起來(lái)的問(wèn)題，給爐膛提供燃盡的條件，解決了工業(yè)鍋爐上最大問(wèn)題，最后達(dá)到充分燃燒。在脫硫觸煤的作用下與燃煤中灰分中的氧化物化合形成了鈣化爐渣，使SO2排放減少50%左右。

3.3 多功能耐火混凝土復(fù)合材料及其預(yù)制品技術(shù)三大效果

（1）熱效率改造后比改造前有明顯提高，當(dāng)改造前熱效率在70%以下時(shí)，熱效率提高10%以上。

（2）節(jié)煤率在10%以上。

（3）爐渣含碳量低于10%（燃煤地位發(fā)熱值5000kcal/kg）。

4 結(jié)論

綜上所述，只要采用功能耐火混凝土復(fù)合材料及其預(yù)制品技術(shù)的基理改造的鍋爐、窯爐，就能達(dá)到節(jié)能、降耗，實(shí)現(xiàn)環(huán)保要求的綜合效益。

預(yù)計(jì)未來(lái)中國(guó)將主要依靠高效節(jié)能技術(shù)，大幅度減少環(huán)境污染及溫室氣體排放，提高能源效率，降低能源強(qiáng)度，緩解石油供需不足的壓力，保證能源安全供應(yīng)。該技術(shù)經(jīng)濟(jì)實(shí)用，符合我國(guó)國(guó)情和世界各國(guó)以煤代油的需求，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.106

于濤，河北贊皇人，本科，助理工程師，研究方向：節(jié)能減排新技術(shù)研發(fā)、推廣。