减少工业炉炉壁热污染问题的措施探讨

张莉洛伊热工工程（天津）有限公司

减少工业炉炉壁热污染问题的措施探讨

张莉
洛伊热工工程（天津）有限公司

随着社会的发展，各种工业被建立起来，工业炉的使用也随之增多，极大的促进了国家经济增长，但由此也产生了一系列问题，如炉壁热污染严重影响到大气质量，很多城市都出现了热岛效应,致使城市日均温差较大,因此,怎样减少工业炉炉壁热污染成为重点研究问题。为此，本文主要从工业炉炉壁的散热特点入手，分析了工业炉炉壁的热量回收技术，并提出建设炉壁热污染的有效措施。

工业炉；炉壁；热污染

前言工业炉炉壁所散发的热量占据炉窑总受损热量的一半左右，是造成炉窑热损失诸多项目的一种，并占据第二地位，可见，其热损失的严重。这些被浪费的热量，基本都内排放到了大气中，因其数量巨大，也成为了加快城市热岛效应的主要元凶。

一、工业炉炉壁的散热方式与特点

工业炉正常工作中，燃料燃烧会产生热量，这些热量中的一部分能够为物件加热，对于这部分热量通常称为有效热，而其余热量因其并未作用于物件加热，所以被成为无效热，又称废热，这部分热量会以不同形态或方式分散到大气中。由于运行时的炉壁会不断向外扩散热量，因此也使炉体周边的冷空气也逐渐成为了热空气，然后以烟囱形式排向大气。经过研究发现，炉壁温度越高向大气散布的热量就越多，这样就严重降低了工业炉的热利用率，还使大气热污染更加严重。

对于工业炉炉壁面的散热特点主要有外表散热面积大、热量分布较为分散、所散发的热量品位较低，一旦受到外界干扰，就会使流场受到很大影响[1]。炉壁散热与传播过程通常是在炉壁被加热以后，炉壁散热会将周边的冷空气与粉尘一同吸收进来，提升炉体周边温度，同时，炉内热气体上升，并通过气窗排出炉体，进入大气，从而出现大气热污染（如下图）。

图1 工业炉炉壁的出现热污染流程图

二、解析工业炉炉壁的热量回收技术与应用

（一）现阶段工业炉散热损失情况

所谓的工业炉散热损失主要表现在炉壁温度升高以后，散失在空气中的热量越多，这些热污染对大气环境的影响就越多，这样不断损失的热量也严重影响了工业炉对热量的利用。现阶段很多工业炉都存在表面温度异常高的情况，温度都在120到200摄氏度之间，以致出现很多不必要的能源浪费[2]。

（二）热泵技术的回收炉体散热

热泵是一种机械设备，它通常以机械能与电能为主的高智能或高温位作为主要消耗品，在热力循环的作用下将热能从低温物体转换到高温物体中。高温物体在热泵的作用下，通过利用各种工业和生活中所产生的废热来制成70到90摄氏度的热水，这种热水能够直接供暖或完成普通工业的加热。

为实现能够将炉壁所散发的热量回收和再次利用，可以在炉壁的外侧挂上保温挡板，在其上方使用导流板实现导入，同时使用平板式表面换热器完成热量回收工作，对于炉侧与保温挡板之间的距离应根据实际情况计算载确定。炉所散发的热量通常是在间隔通道中加热空气，流经导流板以后就会聚集在炉顶的平板式表面换热器中，最后利用热泵技术完成热量回收工作。如果在实际使用中发现平板式表面换热器所受阻力较大，可以应用低速风机加大抽力，以使间隔通道中的气流通畅，不受阻碍。

（三）使用炉壁散热回收技术

现阶段，通常将热轧加热炉设备系统的助燃风收集口安装在室外，这样就会使进入到换热器空气的温度与外界环境温度相同。该技术的工作流程时，炉体周边空气受到引风机抽力影响进入导流罩中，这时，炉壁也会向外散发热量，使得进入到导流罩中的空气温度不断上升，这些空气也会随之向上流动，一直到达炉顶中部，然后进入到引风管道中，在引风机的作用下将其送到换热器中，炉尾烟气也会对其进行再次加热，最后在两侧热风管道的影响下，将其分送到各燃烧器中实现助燃。使用炉壁散热回收技术以后，能够有效提升空气进入换热器以前的温度，也使换热器中的空气温度不断提升，这样就可以起到节能加热炉的作用，在降低炉体周边温度的同时，有效减少了大气的热污染，更改善了工人的工作环境。

使用炉壁散热回收技术减少炉壁热污染问题，是现阶段最有效办法之一，但在设计导流罩的流道宽度和时应注意以下几方面：首先，对于炉壁外围的附近安装情况，如果附件是紧贴炉壁，在确保预热空气流量得到满足以后，可以将流道宽度适当缩减，以此来保证预热空气的温度达到更高；其次，在设计中应注意预热空气量的多少，对空气量的控制也可以保证导流罩流道中的空气流动速度，因此，在设计时应根据加热炉的实际情况，确定流道宽度；最后，为保证预热空气温度，需要在确保炉壁表面散热温度不变时，缩短流道宽度并将其深入插深，这样就能使预热空气温度提升，如果流道过宽，插入较浅，就会降低预热温度[3]。

结论

通过以上研究得知，炉壁热污染已经严重影响到大气环境质量，因此，需要根据炉壁的散热方式与特点采取合理的解决措施，本文在结合炉壁散热方式与特点基础上，提出利用热泵技术和炉壁散热回收技术减少工业炉的热量排放，并对炉壁散热回收技术中导流罩设计要点进行了研究，因其处于整个技术的初始阶段，对预热空气温度有着重要影响，需要注意事项也很多，所以，着重强调了其流道宽度设计，希望本文所提出的措施能为相关人士带来启发。

[1]钱惠国.工业炉窑壁面散热及热污染控制的研究[D].东华大学,2010.

[2]钱惠国,沈恒根,顾平道.工业炉窑壁面散热回收技术应用研究[J].环境科学与技术,2010,S2:343-345+494.

[3]黄祖榕.加热炉炉壁热损失严重的原因分析及对策[J].化工管理,2015,17:22+35.