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加熱爐改善成果

加熱爐改善成果. 報告人：沈仲民 財團法人中技社節能技術發展中心 中華民國 90 年 11 月 1 日. 目 錄. 一 . 設備概述 1-1 U08 燒結預熱爐使用現況 1-2 T01 燒結預熱爐使用現況 二 . 技術建議 2-1 U08 燒結預熱爐改善成效 2-2 T01 燒結預熱爐改善方案 三 . 結論. 一、設備概述. 1-1 U08 燒結預熱爐使用現況 1.U08 爐系統檢測尾氣含氧 15.7% ，似可調低燃燒空氣比。研判鼓風機及抽風機流量、燃燒氣及尾氣含氧關係，顯示爐內處於微負壓環境，爐頂及底部吸入空氣量造成尾氣高含氧率。

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加熱爐改善成果

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  1. 加熱爐改善成果 報告人：沈仲民 財團法人中技社節能技術發展中心 中華民國90年11月1日

  2. 目 錄 一.設備概述 1-1 U08燒結預熱爐使用現況 1-2 T01燒結預熱爐使用現況 二.技術建議 2-1 U08燒結預熱爐改善成效 2-2 T01燒結預熱爐改善方案 三.結論

  3. 一、設備概述 1-1 U08燒結預熱爐使用現況 1.U08爐系統檢測尾氣含氧15.7%，似可調低燃燒空氣比。研判鼓風機及抽風機流量、燃燒氣及尾氣含氧關係，顯示爐內處於微負壓環境，爐頂及底部吸入空氣量造成尾氣高含氧率。 2.爐前進料端吸入空氣因未參與爐內氣體混合，所以影響燃料用量不大。平衡計算實際燃燒空氣比僅1.19即3.0%含氧量，顯示不能再調降助燃空氣。 3.長度1.5m的雙套管回收廢熱裝置效果非常有限，從排氣溫度214℃、尾氣194℃顯示回收熱能2.6%，由於壓降及空間限制，不易增加熱回收面積。

  4. 1-1 U08燒結預熱爐使用現況 4.檢測壁溫分佈情形，爐本體頂部及兩側壁面積約30m2溫度45～80℃，熱風循環管壁面積約5m2卻有91～270℃的高溫。 5.實測天然氣用量13.7M3/hr，設計電腦程式模擬系統現況運轉條件如圖2.1。分析能源分佈情形如下： a.有效利用產品加熱─47%， b.尾氣排放熱損─21%，c.熱風循環管壁熱損─17%， d.爐頂側壁熱損─15%。 6.依據熱損失程度考慮節能改善方案，包括： a.調整誘引抽風機排氣量以減少爐前吸入空氣量。 b.加強熱風循環管壁保溫以減少幅射熱散失。 c.加強爐頂壁保溫以減少幅射熱散失。

  5. 圖2.1. U08燒結預熱爐改善前作業(2001/1/11檢測)

  6. 1-2 T01燒結預熱爐使用現況 1.T01爐檢測系統尾氣含氧14.7%，似可調低燃燒空氣比，研判鼓風機及抽風機流量、燃燒氣及尾氣含氧關係，顯示爐內處於微正壓環境，爐頂及底部逸出高溫燃燒氣量不容忽視。 2.爐前進料端逸出燃燒氣可知排氣和尾氣具有相同含氧率，損失熱能3.7%影響燃料用量不小。計算實際燃燒空氣比高達3.12，顯示應該大幅度調降助燃空氣。 3.長度1.5m的雙套管回收廢熱裝置效果因高溫排氣變得很顯著，從排氣溫度411℃、尾氣341℃顯示回收熱能5.4%，由於壓降及空間限制，不易增加熱回收面積。

  7. 1-2 T01燒結預熱爐使用現況 4.檢測壁溫分佈情形，爐體頂部及兩側壁面積約35m2溫度45～88℃，熱風循環管壁面積約8m2溫度76～123℃，熱風循環管壁溫度很低也證明燃燒空氣比過高的分析。 5.實測天然氣用量18.9M3/hr，設計電腦程式模擬系統現況運轉條件如圖2.2。分析能源分佈情形如下： a.有效利用產品加熱─44%， b.尾氣排放熱損─23%，c.熱風循環管壁熱損─ 7%， d.爐頂側壁熱損─13%， e.頂底逸出燃氣熱損─ 9%， f.前逸燃氣熱損─ 4%。 6.依據熱損失程度考慮節能改善方案，包括： a.調降鼓風機總助燃空氣以減少天然氣用量。 b.調整誘引抽風機排氣量以減少爐前逸出燃燒氣。 c.加強熱風循環管壁保溫以減少幅射熱散失。

  8. 圖2.2. T01燒結預熱爐改善前作業(2001/1/12檢測)

  9. 二.技術建議 2-1 U08燒結預熱爐改善成效 1.調降抽氣量以減少爐前進料端吸入空氣： 爐內溫度分3段控制維持於設計條件，以免影響磁鐵加熱品質。只調整抽氣量可減少0.5%天然氣用量。 2.加強熱風管壁保溫以減少幅射熱散失： 以100mm岩棉加強管壁保溫，管壁溫度分佈降至52～69℃，可減少13%天然氣用量。改善效果如圖2.3。 3.加強爐頂壁保溫以減少幅射熱散失： 爐側壁溫度分佈45～57℃，加強壁面20m2保溫效果有限，故不擬更動。以50mm岩棉加強頂壁保溫，爐頂溫度分佈下降至58～60℃，約可減少3%天然氣用量。

  10. 2-1 U08燒結預熱爐改善成效 4.改善後檢測燃燒空氣比升至1.93，天然氣用量下降至11.5M3/hr，能源總節省率16.1%。程式模擬顯示有效熱能利用率達55.9%，改善後作業狀況如圖2.4。 5.取單位時間能源用量為基準： 剔除天然氣用量偏差較大月份，截取有效數據20%，修正標準偏差縮小至4.2%，取平均能耗率13.6M3/hr為能源用量基準。 6.取年節省金額為效益驗收標準： a.節省天然氣取年運轉8,760h為基準 =13.6M3/h*(16.1%)*8,760h/年=19,181m3/年 b.節省金額取天然氣7.36元/m3為基準 =7.36元/m3*19,181m3/年=141仟元/年

  11. 圖2.3. U08燒結預熱爐壁溫分佈檢測及效果

  12. 圖2.4. U08燒結預熱爐改善後作業(2001/4/10檢測)

  13. 2-2 T01燒結預熱爐改善方案 1.調降鼓風機助燃空氣以減少天然氣用量： 燃燒氣空氣比3.12，調降至2.3約可減少10.4%天然氣用量。 2.調大抽氣量以減少爐前進料端逸出燃氣： 爐內溫度分3段控制維持於設計條件，以免影響磁鐵加熱品質。只調整抽氣量減少逸出燃燒氣約可減少4.0%天然氣用量。 3.加強熱風管壁保溫以減少幅射熱散失： 助燃空氣減少後，管壁溫度分佈將升至85～200℃，以100mm岩棉加強管壁保溫，管壁溫度可回降至52～69℃，約減少4.1%天然氣用量。改善效果如圖2.5。

  14. 2-2 T01燒結預熱爐改善方案 4.改善後檢測燃燒空氣比降至2.3，預期天然氣用量降至15.4M3/hr，能源總節省率約18.5%。程式模擬顯示有效熱能利用率達53.7%，改善後作業狀況如圖2.6。 5.取單位時間能源用量為基準： 剔除天然氣用量偏差較大月份，截取有效數據40% ，修正標準偏差縮小至8.8%，取平均能耗率19.9M3/hr為能源用量基準。 6.取年節省金額為效益驗收標準： a.節省天然氣取年運轉8760h為基準 =19.9M3/h*(18.5%)*8760h/年=32,250m3/年 b.節省金額取天然氣7.36元/m3為基準 =7.36元/m3*32,250m3/年=237仟元/年

  15. 圖2.5. T01燒結預熱爐壁溫分佈檢測及效果

  16. 圖2.6. T01燒結預熱爐改善後作業(2001/4/12模擬)

  17. 三.結論 1.地球溫室氣體減量是現今國際上極為重視的課題，從燃燒排放二氧化碳氣體減量獲致效果最大。以能源使用效率提升之相關措施為首要工作，其減量原則可採行：節約能源、提高設備使用效率、提升單位能源製程產量、低碳高氫之燃料替換和再生能源的回收利用等手段，因此降低能源成本也可兼顧環保利益。 2.由於每個工廠耗用能源情況各有不同，選擇其中適合的項目著手進行檢討改善較為實際。產業界應急謀應用技術之突破與改進，以促成產業升級的目標，邁向國際市場歷久彌堅的長征之途。

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