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冲天炉节能与环保的现状

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  冲天炉是铸铁车间首要的熔炼设备,无论在过去,现在,还是可以预期的将来,它的地位都是无可取代的。因为在铸铁熔炼中,冲天炉具有比电炉更优越的综合性能和技术经济指标。但是,在生产实践中,我国大多数冲天炉并没有充分发挥出它的优越性能,因而达不到其应有的技术经济指标。出现铁水温度偏低,铁水成分不稳,元素烧损较大,熔炼工艺成本过高,铸件质量差,废品率高,环境污染严重等一系列问题,这些问题在我国绝大多数的铸铁车间中已是司空见惯了。
  我国是铸造大国,铸铁件年产量几年来均居世界各国首位,而其能耗在成本中所占比例却比工业发达国家高出2倍—3倍,冲天炉的能耗占了其中的大部分。主要原因是小容量冲天炉所占比例太大,而其中采用烟尘净化和余热回收装置的微乎其微,实现高水平熔炼和计算机控制的更少了。我国铸铁生产车间一万多个,每个车间年平均产量不足1000t,冲天炉开炉时间短。在冲天炉结构方面,由于我国铸造厂点过多,限制了大容量冲天炉的使用;由于产量低,效益差,限制了性能优越的现代化冲天炉及其配套设备的采用。很多对提高冲天炉性能卓有成效的结构,如龙卷风风口、双层自热供风、蜗螺式风箱、曲线炉膛、附加煤粉装置、高效旋流除尘器、熔炼过程微机控制系统等等……,没有得到推广应用;更有一些结构比较先进的冲天炉,在使用过程中主要参数得不到保持,尤其风口参数常被做出不良改变;许多冲天炉不设自动配加料装置。
  操作不当不但对冲天炉性能造成不良影响,也是增加冲天炉能耗和环境污染的重要原因,在我国为数众多的小容量冲天炉上,更是普遍存在的现象。冲天炉操作是一项复杂而琐碎的工作,从炉料制备到修炉、烘干、加底焦、点火暖炉、上料、开风熔炼、出铁、放渣、炉况观测、故障判断及处理等,每一步都要求认真做好。而每个环节都可能出现不当操作;比如炉料中混有泥沙、杂质而未被清除,块度过大;砌炉时泥口宽而不实,搪衬料稀软而比例不当;开炉前炉衬不预热烘干;底焦不捣实,焦块不均匀;暖炉时间不够或过长;上料前不测量底焦高度是否合适:不及时按比例加料而不能保持满料熔炼;不按工艺要求出铁放渣;焦炭块度不分级混杂使用;不注意观察风眼内底焦燃烧状况和渣、铁流动情况及出炉铁水、炉渣的量和状态,不分析出现反常现象的原因及可能存在的故障,不能及时采取有效措施排除故障等……。
  产生不当操作的原因除责任心外主要就是技术水平不高。近十几年来,我国高水平技术工人的匮乏已是各行业普遍存在的事实,而在冲天炉的操作上,问题更加突出,由此造成的我国冲天炉粗放操作的现象十分普遍。直至日前,我国绝大多数的冲天炉仍没有自控设备,其熔炼性能对操作人员的依赖性很大,由操作不当引起的各种问题长期得不到比较彻底的解决。
  冲天炉耗能过高主要体现在焦铁比过高,也体现在耗焦量过大。很多人以为,多加焦炭是改善炉况的万能法。一旦炉子状态不佳,就增加层焦量,而不是从炉子结构、鼓风量、炉料状况、操作情况等方面分析产生问题的原因,从而有针对性的采取有效措施解决问题。相当多的冲天炉长期在1:5—1:6的焦铁比下工作,而稳定在1:7-1:10的炉子很少。其实,在我国目前条件下,完全有可能在1:10-12的状态下稳定地保持铁水的出炉温度在1420℃以上。
  小容量冲天炉是低产量造成的,而低产量是厂点过多的结果。依平均数看,我国每个厂的年产量约1000t,一台3t/h的冲天炉每天熔炼时间仅需1h。我国3t/h以下的冲天炉数量上占80%以上,而其中大部分是1t/h-2t/h者。小炉子熔炼时间短,热量损失大是焦耗高的重要原因,结构不合理,操作不适当则更增大了焦炭的浪费。
  冲天炉是铸铁车间主要的耗能设备,也是污染环境的主要设备,二者之间存在着一定的因果关系。冲天炉熔炼过程中,对环境产生的污染包括炉气排入大气中的粉尘、CO、C02和少量的硫、氮的氧化物等;也包括向周围环境辐射的热量和鼓风噪音。这些污染的危害是显而易见的,因此冲天炉被城市所拒绝,只能在人烟少的偏远区域立足。其实,这并不能从根本上解决问题,也许还会带来新问题。从根本上解决污染问题,应从防”、“治”两方面人手。防是从源头上减少污染物的排放,治则是对排放出的污染物实行封闭、转化、清除。人们常常重视治而忽视防。长期以来,对冲天炉烟尘排放的要求一直很严,但指标并不高,要求每立方米烟气中粉尘不超过200rug,是欧洲现行标准的十倍,比印度还高50rug,即使这样,能达标的冲天炉的数量也不多。我国配备较完善的余热回收和烟气净化设备的冲天炉在数量上不足5%,多限于10t/h以上的大型冲天炉。在数量众多的小冲天炉上,配备烟气净化设备的极少见,但其中多数装有火花熄灭器,近来也有一些厂在火花熄灭器的基础上做了一些改进,使其除尘能力获得了不同程度的提高。
  其实冲天炉烟尘污染有害的部分是有害气体和小于1μ的微细粉尘,这些物质长期浮在空气中不易沉降,并且随风向各处飘散。不用性能良好的净化装置是不易排除的。无论何种类型的净化装置,建造费用都是不菲的,还有维护费用。而且一般认为,环保投资并不能直接带来经济效益,所以一些业主们不肯在环保上花钱。
  但是,冲天炉的污染与其能耗有直接的关系,过高的能耗不仅仅是焦炭的浪费,也会造成有害气体、粉尘和熔渣等污染物的增加。从这方面来看,污染是能量不合理转化的结果。从防止或减少污染产生的角度,就是要合理地利用能量。减少能量的浪费,从而减少污染物的排放。防之严、治之省,减轻了净化装置的负荷,就减少了它的建造运行费用。显然,从防上实现冲天炉环保,在提高冲天炉经济效益的同时也获得了社会效益,实在是一举两得的好事。
  目前,我国在冲天炉节能上的认识还有一些分歧,存在着认识上的片面性。有些人认为,强调节能就会降低铁水温度,影响铸件质量。这是片面的。节能是减少能量浪费,而不是减少有用的能耗,也就是达到铁水质量要求所要的能耗。
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