回轉(zhuǎn)窯筒體輻射熱余熱回收和利用

回轉(zhuǎn)窯筒體表面輻射散熱損失進(jìn)行回收利用所用技術(shù)主要是通過(guò)在回轉(zhuǎn)窯筒體上安裝弧形集熱罩，以水為工質(zhì)，利用余熱鍋爐定排廢水，不足部分由發(fā)電軟化水處理系統(tǒng)供給，由循環(huán)水泵送到集熱罩，出集熱罩熱水溫度達(dá)97℃以上，首先與窯頭鍋爐給水換熱，提高了余熱發(fā)電系統(tǒng)的熱效率，然后與自來(lái)水換熱供澡堂洗浴用，最后再加一臺(tái)加壓泵，供生產(chǎn)辦公區(qū)冬季采暖，冷卻后的水再回循環(huán)水箱;夏季停止供暖，與自來(lái)水換熱后直接回循24環(huán)水箱。

01回轉(zhuǎn)窯筒體輻射熱回收設(shè)計(jì)

回轉(zhuǎn)窯是一種高耗能設(shè)備，在熟料煅燒過(guò)程中，廢氣熱耗占干法窯的30%左右，筒體輻射熱耗占干法窯的6%左右。在國(guó)家節(jié)能減排政策的號(hào)召下，回收回轉(zhuǎn)窯廢氣余熱的項(xiàng)目普遍展開(kāi)，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，比如余熱發(fā)電項(xiàng)目的配置。而回轉(zhuǎn)窯筒體表面溫度大部分居于230～350℃之間，熱量以輻射的方式和自然對(duì)流方式散失到環(huán)境中。

目前，此部分熱量基本沒(méi)有得到回收利用，即使有少量利用，也不是很完善。窯尾預(yù)熱器、分解爐、篦冷機(jī)等靜置設(shè)備的表面散熱，可盡量能使用新型優(yōu)質(zhì)保溫材料降低其能量損失。

熱輻射就像光一樣，當(dāng)射到某一物體上時(shí)，它具有反射、穿透、吸收的特性，其吸收部分又重新轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。為了回收回轉(zhuǎn)窯筒體輻射熱散熱損失，我們分析了設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，筒體外表溫度分布情況，燒成帶筒體外表面有6臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)強(qiáng)制風(fēng)冷，過(guò)渡帶自然冷卻，筒體表面溫度由筒體溫度掃描儀24h實(shí)時(shí)監(jiān)控，出現(xiàn)局部高溫由現(xiàn)場(chǎng)巡崗人員再用紅外測(cè)溫槍測(cè)量做應(yīng)急處理。

在回轉(zhuǎn)窯筒體外圍安裝集熱罩回收輻射熱。集熱單元布置在回轉(zhuǎn)窯筒體兩輪帶之間，輪帶兩側(cè)留出900mm的檢查維修距離，圓弧形的集熱單元其弧度是回轉(zhuǎn)窯筒體的同心圓，集熱罩內(nèi)徑距筒體表面200mm。換熱載體為軟化水，由窯尾SP余熱鍋爐定排廢水和發(fā)電水處理系統(tǒng)供給，循環(huán)水設(shè)30m3儲(chǔ)水箱和循環(huán)水泵;吸熱管組由多根中壓鍋爐無(wú)縫鋼管組成，呈360°圓周均布，為保證熱交換效率，吸熱管表面用耐高溫黑漆作防腐處理，增加黑度以降低反射性;在吸熱管外側(cè)裝輻射能反射板，反射板采用δ0.5mm不銹鋼板，它具有很高的漫反射性，使吸熱管背面也受到輻射的能量反射，進(jìn)一步提高吸熱管受熱面積，能夠有效回收筒體表面向外輻射的熱量，反射板固定在集熱罩外殼體內(nèi)側(cè)的鋼龍骨上，同時(shí)也是外殼體內(nèi)保溫材料護(hù)板。

來(lái)自循環(huán)水泵的水從集熱罩底部進(jìn)入，頂部出水，旨在將換熱管內(nèi)空氣與蒸氣順利排出，所有的集熱單元串聯(lián)或并聯(lián)安裝。對(duì)于采用紅外掃描溫度儀測(cè)溫的回轉(zhuǎn)窯來(lái)說(shuō)，這種全封閉回收方式使其無(wú)法對(duì)窯體表面溫度進(jìn)行探測(cè)。因此，設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留了紅外掃描縱向檢視口，也預(yù)留了人工測(cè)溫窗口，給生產(chǎn)操作提供方便，不影響回轉(zhuǎn)窯現(xiàn)有的運(yùn)行工況和筒體外表面溫度的檢測(cè)。換熱器主體安裝在由槽鋼焊接而成的支架上。

02存在的缺點(diǎn)與下一步需解決的問(wèn)題

(1)集熱器安裝在回轉(zhuǎn)窯筒體外側(cè)，雖然有利于筒體熱輻射回收，但屬靜置設(shè)備，又懸空安裝，回轉(zhuǎn)窯又是回轉(zhuǎn)設(shè)備，安裝維護(hù)不方便。

(2)因筒體溫度分布不是恒定參數(shù)，需對(duì)其出水(或蒸汽)溫度進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，調(diào)節(jié)進(jìn)水流量，保持出水(或蒸汽)溫度基本恒定。

(3)因換熱面積較大，由此而產(chǎn)生的熱能還未充分利用。

(4)正在探索其他的熱量利用途徑。

03項(xiàng)目投資

新型實(shí)用技術(shù)的設(shè)計(jì)、加工、安裝均在現(xiàn)場(chǎng)完成，其中鋼材用量為110t，土建工程包括供水水泵站(室內(nèi)為循環(huán)水箱及泵，澡堂供熱水箱及泵，電氣室)，室外管溝、管架基礎(chǔ)，部分暖氣安裝等，造價(jià)為32.5萬(wàn)元。綜合造價(jià)為149.5萬(wàn)元。

04應(yīng)用效果

回轉(zhuǎn)窯筒體輻射熱余熱回收利用技術(shù)將窯筒體360°全封閉，在一定程度上回收了筒體表面的散熱，但是，該回收方式筒體和集熱罩中間間隙層的空氣溫度升高導(dǎo)致筒體散熱不暢，對(duì)燒成帶窯皮存在不利影響，筒體外表和耐火磚內(nèi)側(cè)溫差減小，窯皮容易脫落。后拆除煅燒帶下部180°集熱罩，只保留上部180°集熱罩，過(guò)渡帶360°全封閉。整改后運(yùn)行至今已3年，無(wú)任何不利影響。

本新型實(shí)用技術(shù)的設(shè)計(jì)初衷是辦公區(qū)冬季采曖、職工食堂、澡堂采暖供熱水，夏季澡堂供熱水。但本項(xiàng)回轉(zhuǎn)窯筒體表面輻射熱回收裝置采熱面積375m2，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，才知道來(lái)自循環(huán)水泵的30~35℃的水以每小時(shí)30m3水量供給，加熱后溫度升至97℃以上，產(chǎn)生大量蒸汽。這種情況下，澡堂供熱30m3換熱水箱根本吸收不了這么多熱量，回水水溫升高，循環(huán)水箱水溫升高，再次進(jìn)集熱罩后蒸汽量更大，并大量蒸發(fā)。隨后增加列管式換熱器，一級(jí)列管式換熱器提高窯頭鍋爐供水溫度，由40℃升高至75℃，循環(huán)水溫降低到75℃左右;二級(jí)列管式換熱器給自來(lái)水加熱，循環(huán)水溫由75℃降低50℃，自來(lái)水由10℃左右升溫50℃供廠區(qū)工人洗澡和生活用水;三級(jí)換熱為生產(chǎn)區(qū)辦公樓、中控樓、部分崗位值班室、食堂澡堂采暖，循環(huán)水溫由50℃降低到30～35℃，然后回到循環(huán)水箱。夏季停止供暖，與自來(lái)水換熱后直接回循環(huán)水箱。

本新型實(shí)用技術(shù)的應(yīng)用提高了余熱發(fā)電效率，節(jié)省因采暖、洗浴用熱水產(chǎn)生的燃料費(fèi)、動(dòng)力費(fèi)、人工費(fèi)、每年的維修費(fèi)、采暖電費(fèi)，減少了鍋爐燃煤和采暖煤爐產(chǎn)生的粉塵和碳排放，節(jié)約用電，是企業(yè)清潔生產(chǎn)、低碳生活、節(jié)能環(huán)保的新方法。

雖然多余熱量提供給了余熱發(fā)電系統(tǒng)，但窯筒體散熱占總熱量的5.68%，回收的輻射熱少之又少;又因?yàn)楸靖G在處理電石渣，生料中電石渣含量達(dá)45%左右，C?筒出口溫度長(zhǎng)期處于350~400℃，相比廢氣余熱，筒體輻射熱回收對(duì)發(fā)電量的增加微不足道。如果不是利用回轉(zhuǎn)窯筒體輻射熱余熱回收利用技術(shù)采暖、供熱，而是采用其他方式實(shí)現(xiàn)這種采暖、供熱效果，公司年花費(fèi)約130萬(wàn)元。該項(xiàng)目總投資149.5萬(wàn)元。如果加上對(duì)余熱發(fā)電的貢獻(xiàn)，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)當(dāng)年收回投資。

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