1978年我國水泥產量為6524萬噸,經由近二十年的發(fā)展,2006年我國水泥產量達12.4億噸,占世界水泥產量的45.23%左右。在總長60米的回轉爐窯上選取一段約16米的位置設置回收裝置,所占的面積是整個回轉爐窯表面積的12%,如圖1所示:
根據熱回收裝置所占回轉爐窯面積比,該回轉爐窯熱回收裝置理論可回收散熱值應為:
Qh=0.12Q
Qh,回轉爐窯熱回收裝置理論可回收散熱值,kJ/h,帶入式(1)中Q計算值,Qh=3.3×107×12%= 4.0×106kJ/h。 3)通過熱交換器,制取空調采暖熱水,達到節(jié)省能源的目的。
經上述計算,充分說明有足夠熱值可供利用。
通過對相關水泥行業(yè)的資料查閱,熱工標定和詳細分析得知水泥回轉爐窯熱耗的順序為:熟料形成熱耗→預熱器出口廢氣帶出熱耗→冷卻機排出空氣的熱耗→系統(tǒng)表面散失的熱耗→出冷卻機熟料熱耗,各熱耗所占比例見表1。這些充分體現(xiàn)了我國應對全球變暖這個世界性挫折的立場。 2)回收裝置整體罩在筒體的上半圓周,并不隨筒體旋轉。根據文獻《水泥窯用耐火材料的應用現(xiàn)狀與發(fā)展》,每出產1t熟料,需要消耗低位發(fā)燒量為5500×4.18kJ/kg的什物煤146～200kg,筆者計算時,選用均勻值173kg,將數值帶入式(1),計算得出,Q=104×173×5500×4.18×8%=3.3×107kJ/h。
現(xiàn)如今有關水泥行業(yè)的節(jié)能技術較廣,主要有磨粉系統(tǒng)優(yōu)化、變頻節(jié)能技術、數控勵磁調速節(jié)能技術等,而爐窯窯身表面余熱回收不是很普遍。本文將箱式爐對回轉爐窯表面散熱進行具體分析,對回轉爐窯筒體散熱回收方法及余熱利用進行探討,參考太陽能熱水系統(tǒng)的集箱式電爐熱原理,大膽勇敢提出設想,考慮利用輻射的方法將回轉爐窯表面的散熱加以回收利用,對回轉爐窯余熱回收技術提供參考。磨好的生料被連續(xù)地送入預熱器最頂部的旋風分離器,預熱器中的材料被上升的熱空氣加熱,在巨大的回轉爐窯內部,原料在1450℃下轉化成為熟料。
工藝、工況前提的限制,實際上在整個回轉爐窯表面積上全部回收散熱是不可行的,但可以在回轉爐窯分段上設置散熱回收裝置,以達到回收部門散熱的目的。
該回收裝置由鋼架結構做支撐罩在筒體上的,管式爐整個裝置與筒體的間距約有250mm,且回收裝置的面積只占筒體總散熱面積的10%左右,以確保對筒體的散熱不會造成影響。
改造前后爐窯筒體溫度沒有顯著變化,因此改造后對爐窯的工藝操縱沒有任何不良的影響。同時為了保證對原設備、工藝等不會造成影響,對安裝方法有一些要求。
利用熱輻射的原理將回轉爐窯表面的部門散熱通過回收裝置回收在技術上是可行的，充分利用12%的回轉爐窯表面的散熱量,日節(jié)省燃煤約4.15噸,年節(jié)省1245噸燃煤(一年以300天計),節(jié)能效益明顯。
回轉爐窯的窯頭、窯身、窯尾由于散熱及排煙等原因均有不同程度的熱量損失。相反,在雨季該回收裝置能避免爐窯部門筒體直接受雨水淋刷,減少了爐窯在雨季長窯皮的現(xiàn)象,對工藝以及爐窯使用都是有利的?，F(xiàn)如今已占世界水泥總產量的48%左右。
世界各國對日趨嚴峻的能源危機及天氣變暖環(huán)境惡化等題目越來越關注,我國在峰會上承諾到2020年將比2005年大幅度降低碳排放強度。水泥行業(yè)是典型的高污染高能耗行業(yè),且在國民出產中據有舉足輕重的地位,對水泥行業(yè)采取行之有效的節(jié)能減排措施已經到了刻不容緩的地步。 3)回收余熱利用形式簡樸多樣,可利用性強。
以某水泥出產廠φ4×60型的回轉爐窯為例,其技術參數見表2。爐窯筒體紅外測溫儀探頭安裝在與筒體徑向中央線水平的位置,以確保安裝輻射熱回收裝置后對紅外測溫儀沒有任何影響,不需對紅外測溫儀作調整。 2)采取一定安裝措施,熱回收裝置對爐窯筒體及工藝不造成影響,且對爐窯雨季運行及維護有利。
1水泥出產余熱回收現(xiàn)狀
水泥出產主要由生料制備、熟料煅燒、水泥粉磨幾個階段組成,其中熟料煅燒是水泥出產中的核心部門,也是水泥行業(yè)中能耗較大的一塊。 2)對水泥出產中的生料進行預熱,減少煤的消耗。
4回收余熱的利用
回轉爐窯表面散熱回收以后,根據用戶的不同需求,可以考慮用于以下幾個方面:
1)通過熱交換器預熱燃煤的進風溫度,使燃煤化學燃燒更充分,起到空氣預熱器的作用。
。同時也可根據實際需求的熱量,靈活調整回收裝置的受熱面積,達到控制熱回收值Qh的目的。
3輻射熱回收裝置安裝及使用
參考《太陽能利用原理》中太陽能集熱器特點,圖1中回轉爐窯表面散熱輻射熱回收裝置,類似于太陽能熱水系統(tǒng)中的真空集熱管,因為回轉爐窯表面為曲面,故要求該集熱管具有可曲撓性,以便更好的與回轉爐窯表面進行配合,確保設備美觀及表面散熱的充分回收。在這之后,國務院常務會議決定了我國2020年降低碳強度的目標,即到2020年,單位海內出產總值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%。
φ4×60型回轉爐窯出產能力為天天出產2500t熟料,根據《水泥產業(yè)熱工設備及熱工丈量》,該回轉爐窯表面散熱為:
Q=G1G2Qnetη????????????????????(1)
Q為全部的表面散熱,kJ/h;G1為熟料的出產能力,t/h;G2為每出產1t熟料需要消耗的燃料,t;Qnet為燃料低位發(fā)燒量,kJ/kg;η系統(tǒng)表面散失的熱耗,見表1。在傳統(tǒng)的節(jié)能改造中,通常將窯頭、窯尾的余熱加以回收利用,而對窯身表面的散熱好像沒有太好的回收辦法。
水泥是國民經濟建設的重要基礎原材料,目前海內外尚無一種材料可以替換它的地位。 4)通過熱交換器,制取糊口熱水,供職工糊口使用。
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