1978年我國水泥產(chǎn)量為6524萬噸,經(jīng)由近二十年的發(fā)展,2006年我國水泥產(chǎn)量達(dá)12.4億噸,占世界水泥產(chǎn)量的45.23%左右。在總長60米的回轉(zhuǎn)爐窯上選取一段約16米的位置設(shè)置回收裝置,所占的面積是整個回轉(zhuǎn)爐窯表面積的12%,如圖1所示:
根據(jù)熱回收裝置所占回轉(zhuǎn)爐窯面積比,該回轉(zhuǎn)爐窯熱回收裝置理論可回收散熱值應(yīng)為:
Qh=0.12Q
Qh,回轉(zhuǎn)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(diào)采暖熱水,達(dá)到節(jié)省能源的目的。
經(jīng)上述計算,充分說明有足夠熱值可供利用。
通過對相關(guān)水泥行業(yè)的資料查閱,熱工標(biāo)定和詳細(xì)分析得知水泥回轉(zhuǎn)爐窯熱耗的順序?yàn)?熟料形成熱耗→預(yù)熱器出口廢氣帶出熱耗→冷卻機(jī)排出空氣的熱耗→系統(tǒng)表面散失的熱耗→出冷卻機(jī)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(yīng)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(zhuǎn)。根據(jù)文獻(xiàn)《水泥窯用耐火材料的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展》,每出產(chǎn)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(shù)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(guān)水泥行業(yè)的節(jié)能技術(shù)較廣,主要有磨粉系統(tǒng)優(yōu)化、變頻節(jié)能技術(shù)、數(shù)控勵磁調(diào)速節(jié)能技術(shù)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(zhuǎn)爐窯表面散熱進(jìn)行具體分析,對回轉(zhuǎn)爐窯筒體散熱回收方法及余熱利用進(jìn)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(shè)想,考慮利用輻射的方法將回轉(zhuǎn)爐窯表面的散熱加以回收利用,對回轉(zhuǎn)爐窯余熱回收技術(shù)提供參考。磨好的生料被連續(xù)地送入預(yù)熱器最頂部的旋風(fēng)分離器,預(yù)熱器中的材料被上升的熱空氣加熱,在巨大的回轉(zhuǎn)爐窯內(nèi)部,原料在1450℃下轉(zhuǎn)化成為熟料。
工藝、工況前提的限制,實(shí)際上在整個回轉(zhuǎn)爐窯表面積上全部回收散熱是不可行的,但可以在回轉(zhuǎn)爐窯分段上設(shè)置散熱回收裝置,以達(dá)到回收部門散熱的目的。
該回收裝置由鋼架結(jié)構(gòu)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(shè)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(zhuǎn)爐窯表面的部門散熱通過回收裝置回收在技術(shù)上是可行的，充分利用12%的回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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。現(xiàn)如今已占世界水泥總產(chǎn)量的48%左右。
世界各國對日趨嚴(yán)峻的能源危機(jī)及天氣變暖環(huán)境惡化等題目越來越關(guān)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(qiáng)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(chǎn)中據(jù)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(jīng)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(qiáng)。
以某水泥出產(chǎn)廠φ4×60型的回轉(zhuǎn)爐窯為例,其技術(shù)參數(shù)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(diào)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(yùn)行及維護(hù)有利。
1水泥出產(chǎn)余熱回收現(xiàn)狀
水泥出產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)中的生料進(jìn)行預(yù)熱,減少煤的消耗。
4回收余熱的利用
回轉(zhuǎn)爐窯表面散熱回收以后,根據(jù)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(yù)熱燃煤的進(jìn)風(fēng)溫度,使燃煤化學(xué)燃燒更充分,起到空氣預(yù)熱器的作用。
。同時也可根據(jù)實(shí)際需求的熱量,靈活調(diào)整回收裝置的受熱面積,達(dá)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(diǎn),圖1中回轉(zhuǎn)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?yàn)榛剞D(zhuǎn)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(zhuǎn)爐窯表面進(jìn)行配合,確保設(shè)備美觀及表面散熱的充分回收。在這之后,國務(wù)院常務(wù)會議決定了我國2020年降低碳強(qiáng)度的目標(biāo),即到2020年,單位海內(nèi)出產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%。
φ4×60型回轉(zhuǎn)爐窯出產(chǎn)能力為天天出產(chǎn)2500t熟料,根據(jù)《水泥產(chǎn)業(yè)熱工設(shè)備及熱工丈量》,該回轉(zhuǎn)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(chǎn)能力,t/h;G2為每出產(chǎn)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(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要基礎(chǔ)原材料,目前海內(nèi)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。
