天然气直燃热风技术在定型机中的应用
时间：2021-02-09 12:01:33 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：本文对天然气直燃热风技术在定型机中的应用做了简要分析。
关键词：燃烧机 定型机加热 节能
1 概述
近年来，面对全球气候变化的严峻挑战，我国政府把环保节能、节约资源提到更加突出的位置，党的十七大报告提出“坚持节约资源和保护环境的基本国策”、“把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置”，把清洁环保作为社会发展的重要前提。在经济全球化的大背景下，我国现有的增长模式已无法满足低碳经济的发展要求，现有的能源消耗方式不能支撑经济和社会的可持续发展，各级政府、部门深入贯彻落实科学发展观，采取更加强有力的政策措施与行动，加快发展方式转变，依赖技术进步，优化产业结构，降低企业能源使用和污染排放，加快先进适用技术推广应用，淘汰落后的生产能力，努力控制温室气体排放，建设资源节约型和环境友好型社会。
“十一五”以来，纺织印染行业积极响应政府号召，落实科学发展观，节能降耗工作成绩明显，大部分企业通过开展清洁生产审核，采取了许多节能减排措施，如采用低浴比染色设备、连续式前处理、采用热力管网蒸汽、中水循环回用、印染废水余热利用、变频改造、导热油锅炉（热媒锅炉）尾部高温烟气余热利用、缸体保温等方法，取得了明显的节能减排效益。但是由于现有印染行业生产工艺中产品定型温度较高，利用蒸汽加热往往达不到生产工艺温度，因此，绝大部分企业都需要使用导热油锅炉。利用高温导热油间接加热来定型产品，这样就难以取消导热油锅炉。不仅大大浪费了能源，而且由于使用燃煤（部分为燃油）导热油锅炉造成二氧化硫、烟尘，二氧化碳排放，污染大气环境。根据现有印染企业的实际情况，通过采用天然气直燃热风技术，改变定型机原有由导热油间接换热方式，减少了能源在转换环节的损耗，可提高能源利用效率30%以上，而且因采用清洁天然气替代燃煤或燃油，减轻了因燃煤或燃油产生的大气污染物。
2 定型机热传导方式介绍
由于原煤、重油在燃烧过程中产生二氧化硫、烟尘，二氧化碳等有害物质，直燃会影响加工件的质量，所以只能采用传统的间接换热方式。这样，能源利用效率低。而天然气、液化气是公认的清洁能源，直燃不会对加工件产生污染，采用天然气直燃加热的方式，能源利用效率更高。近年来随着“西气东输”工程的建设，嘉兴地区天然气供应的条件日趋完善，具备了全面推广天然气直燃热风技术在定型机中应用的条件。下面将两种热传导方式作一简介和比较。
2.1 导热油锅炉间接热传导方式：传统的间接热传导方式需要有导热油锅炉、热媒（导热油）、油泵、热媒管路、热交换器等，如图1。
通过原煤（油）燃烧产生高温火焰加热导热油，高温导热油由油泵经管道输送到定型机内的热交换器，将热量提供给新鲜冷空气，变成热风定型产品。在这个过程中，由于多次转换和热交换器固有的效率限制，整个热传递过程的热损失较大。
2.2 天然气直燃热传导方式：天然气直燃热传导方式原理如图2。
天然气直燃热传导方式为天然气通过瓦斯燃烧升温，变成高温气体（大部分为氮气，少量为二氧化碳、水蒸气和惰性气体），与冷空气混合变成热空气或热风加热工件。
从二种方式的流程图上我们可以判断，天然气直燃热风技术少了燃煤加热导热油、高温导热油输送管路、导热油通过热交换器加热空气等热转换环节。因此，热能的利用效率得到了显著的提高。
3 两种加热方式节能效率及排放分析
3.1 节能效率对比
3.1.1 导热油间接加热法热效率：用燃煤（或燃油）锅炉进行加热，使导热油（热媒）加热到270℃左右，然后经过热媒管输送到定型机内的热交换器，再由热交换器把循环风加热到设定温度。此种加热方式属于多环节间接加热，换热过程多，热量损失大，而且需要远距离输送，导热油管路易散热，一般总热效率在50~70%之间。
定型机导热油加热系统的主要热损失①热媒锅炉效率的热损失，②热媒管路散热损失。
①一般导热油锅炉效率损失：锅炉回油温度：258℃，出油温度：270℃，提升导热油温度：12℃，导热油锅炉尾部排烟温度：150-280℃，锅炉热效率约：55-75%，锅炉热损失为：25-45%；
②热媒管路散热损失：所有导热油管路外层都使用岩棉材料保温，含阀件及弯头，保温效率约：93%，管路散热损失为：7%。
3.1.2 天燃气直燃热风技术热效率：天然气直燃热风加热技术具有以下特点：①不需要借助导热油作为热媒进行二次间接加热转换系统，使天然气在定型机燃烧产生的热量直接加热循环风，由循环风温度控制燃烧机火焰大小。②定型机烘箱热风温度控制精度高，可达到±1℃，使能源的利用率达到最佳状态。③天然气直接在燃烧室内燃烧，能充分吸收燃烧室内空气中的水份，有利于产品质量，并能相应提高设备运行速度。④直燃方式热风温度比用导热油高出很多，水汽不易冷凝，相应降低了循环风机和排气风机的转速。排气风机转速的降低，使排出的热量损失也相应降低不少，从而降低了能耗。⑤导热油锅炉供热系统不管开几台定型机都必须开启导热油锅炉，使得锅炉的负荷不稳定，存在能源转化效率波动，而天然气直燃热风加热技术可以按需使用，实现一对一单独控制。⑥加热速度快（开机升温时间仅需要10分钟左右）。
天然气直燃热风加热方式的热效率可达到95%以上，一般瓦斯燃烧机燃烧效率约：97%，燃烧损失为：3%，系统整体效率可达到92%以上。
3.2 碳排放量对比分析 以产生4.2*105kJ/小时（即10万Kcal/小时）热量为标准例举如下：a天然气：CH4+2O2=CO2+2H2O，热值为8500Kcal/m3，热效率为93%。通过计算，二氧化碳排放量为13.5m3。b液化石油气：C3H8+5O2=3CO2+4H2O，热值为20000Kcal/m3，热效率为93%，计算得出，二氧化碳排放量为15m3。c煤：煤的化学成分较复杂，无法以化学式方式计算，参考国家统计数据，热效率为40%，二氧化碳排放量为100m3。【二氧化碳排放量（千克）等于耗电度数乘以0.785，煤电占我国电力比重为83%（2009年），二氧化碳密度为1.977kg/m3】。d轻油：参考统计数据【二氧化碳排放量（千克）等于油耗数乘以2.7】，热效率60%，二氧化碳排放量为32.8m3。e重油：成分：Cy83.8%，Hy10.87%，Oy1.15%，Ny0.37%，Sy0.80%，灰分0.01%，水分3.00%，热值为9717Kcal/㎏，热效率为60%，计算得出，二氧化碳排放量为41.3m3。f电：【二氧化碳排放量（千克）等于耗电度数乘以0.785，煤电占我国电力比重为83%】，热效率为96%或70%（电间接加热），二氧化碳排放量为41.6m3或57.1m3。g木材：个别企业采用废旧木料为原料。标准干木材成分：Cy49.5%，Hy6.3%，Oy42.4%，Ny0.1%，灰分1.7%，热值为2874Kcal/㎏，热效率为50%，产生10万Kcal/小时热量为79.8m3。
4 典型案例分析
一台8箱拉幅定型机技术改造，以天然气直接加热循环风的系统替代导热油加热循环风的系统。
采用先进的天然气直燃热风技术将原拉幅定型机流水线进行改造，拆除定型机里的热交换器、导热油系统，制作燃烧器所需的护焰桶，按照美国安全消防协会NFPA86（或者欧标EN746-2制作燃烧系统），利用美国MAXON专用于拉幅定型机的OVENPAK燃烧机直接加热，把锅炉、输送导热油管路和热交换器造成的热损失全部避免掉，减少了热量损失，极大地提高了热能利用效率。
