知識(144)磚瓦隧道窯余熱利用現狀及分析【渤海機械】

發布時間:2019-02-13 02:47      

? ? 隧道窯余熱利用越來越受到磚瓦企業的重視,余熱利用方式也呈現出多樣化趨勢。合理開發利用窯內富余熱量不僅能夠給企業帶來附加收益,也減少了燃煤鍋爐產生的CO2、SO2等氣體排放,是磚瓦企業對節能減排工作的一大貢獻。

? ? ?1. 磚瓦行業余熱利用現狀

? ? ?余熱利用一直隨著隧道窯的發展而發展,從簡單到復雜,從單一性到多樣化,隨著節能減排工作的深入開展,又成為行業發展的新亮點。目前國內磚瓦行業余熱利用方式主要有以下5點:

? ? ?1.1 干燥磚坯

? ? ?干燥磚坯是隧道窯余熱的首要工作,不論什么樣的結構形式和布置方式,磚坯干燥都離不開從隧道窯抽取的余熱。有的生產線把預熱帶熱煙氣和冷卻帶余熱一起抽到干燥室,有的生產線只用冷卻帶余熱。磚坯通過干燥后,進入焙燒窯時坯體含水率可低于2%,溫度可達到100℃左右。

? ? ?1.2 窯頂加設熱水箱

? ? ?較早建設的隧道窯,特別是斷面為3.6m以下的窯,都會在窯頂冷卻帶裝一個鐵制熱水箱,水箱容積一般小于2M3,水箱下底面受到窯內燒結磚熱輻射,將水箱內的水加熱,熱水用于職工洗浴或者加入攪拌機內提高泥料物理性能。

? ? ?1.3 窯尾安裝換熱器

? ? ?斷面為4.6m以上的窯,多在冷卻帶安裝板式熱交換器,每條窯安裝兩臺,換熱器進氣口接入窯內,出氣口并入抽余熱主管道。此類熱交換器通過氣—水熱交換生產最高溫度為80℃的熱水。一臺直徑為1200mm的熱交換器每小時可產生4000kg熱水,主要用于車間內冬季采暖、職工洗浴等。

? ? ?1.4 余熱鍋爐

? ? ?余熱鍋爐采熱效率比較高,目前主要有低壓余熱蒸汽鍋爐和熱水鍋爐兩種形式。早在上世紀80年代,余熱鍋爐就在隧道窯上使用,隨著技術的發展和科技進步,越來越先進的材料和監控手段被用在余熱鍋爐上,使其使用壽命和工作效率都有大幅度提高,為磚瓦企業帶來可觀的經濟效益。

? ? ?余熱鍋爐多被用來代替燃煤鍋爐,換取的熱量主要用于生產區和生活區烘暖、洗浴用水、溴化鋰空調制冷、礦工工作服烘干、井口采暖、礦區食堂等。

? ? ?余熱鍋爐的選擇和使用要根據原料特點和工藝方案確定,還要符合企業的熱量需求情況。

? ? ?1.5 余熱發電

? ? ?余熱發電多在水泥、化工等行業廣泛利用,近幾年被帶到磚瓦行業里來。山東、山西、吉林等省份有幾家制磚企業在隧道窯上建有余熱發電系統。此系統一般建在斷面6.9米以上的隧道窯上,先有余熱鍋爐產生蒸汽并收集,當蒸汽溫度和壓力達到特定要求后,發電系統開始工作,所發電用于本企業生產。山西一家磚廠安裝余熱發電系統后,正常工作條件下每小時發電量不低于100kWA。

? ? ?原料熱值高、余熱量大的地區可以考慮安裝余熱發電系統,但這并不能當作調節原料熱值的辦法,以下會有論述。

? ? ?2. 余熱利用過程中存在的問題

? ? ?余熱利用為企業帶來不少效益,但也存在很多技術上甚至是安全方面的問題。

? ? ?2.1 ?盲目跟風,勞民傷財

? ? ?有的企業根本就不需要過多的余熱,還是盲目跟風,結果生產出來的蒸汽大量浪費。還有的企業上了余熱鍋爐,等到生產了才發現余熱竟然無處可用,不得不拆掉,造成極大的投資浪費。

? ? ?2.2 ?脫離實際 ,本末倒置

? ? ?個別企業不作調查研究,片面追求余熱利用產生的效益,把燒磚的隧道窯當成了鍋爐房,燒出的磚不是欠火就是過燒,完全背離了余熱利用的初衷。還有企業本來原料熱值就不高,卻為了利用余熱而摻煤提高窯內熱量,其行為令人啼笑皆非。有的生產線余熱采集量遠遠達不到系統運行需求,投產即停產,空投幾百甚至上千萬元,白白地浪費掉了資金。

? ? ?2.3 ?管理混亂,忽視安全

? ? ?少數管理人員缺乏基本常識,忽視熱交換器、鍋爐安全管理,因此而釀成事故的不在少數。河南一家磚廠因未及時清理熱交換器管道內壁水垢造成管路堵塞,熱交換器內熱水被加熱成蒸汽,汽壓急劇升高造成爆炸,炸傷附近一人、炸塌窯墻,造成停產。

? ? ?2.4 缺乏技術支持,利用效率低下

? ? ?部分企業為了節約成本,購買價格低廉的鍋爐安到窯上,又缺乏監控措施,鍋爐使用不到半年就被腐蝕得無法使用,不得不停窯檢修。有的鍋爐安裝位置不符合燒成溫度曲線要求,要么采不到熱要么影響燒磚。

? ? ?3. 如何正確利用余熱

? ? ?實踐證明,在滿足燒磚和干燥磚坯的前提下,科學合理利用窯內的富余熱量,可以提高窯內的焙燒速度,還可以為企業帶來一定的經濟效益。正確認識和利用余熱應從以下幾點著手:

? ? ?3.1 確定余熱用途

? ? ?首先要清楚開發余熱干什么用,目前余熱主要用途有:本廠的采暖、洗浴,周圍的生產、生活區供熱,溴化鋰空調制冷,食堂用熱,發電等。只有明確了余熱的用途,才能確定應該采用哪一種利用方式。

? ? ?3.2計算余熱量

? ? ?余熱利用,顧名思義是在滿足燒磚的前提下,對窯內多余的熱量進行利用。余熱量多少受到很多因素影響,如原材料的發熱量、易燒性、窯墻窯頂的保溫性能、窯車的密封性、抽風系統的合理性等。中、大斷面的隧道窯保溫材料要求比較嚴格,保溫性能比較好,窯外墻溫度基本為常溫;窯車加工精度也比較高,密封性比較好,車底溫度不高于50℃,這類窯能提供的余熱量相對多一些。

? ? ? 原料的發熱量并非越高越好。煤矸石、頁巖、粉煤灰等燒結磚的燒結溫度一般控制在1050℃以內,溫度再高制品內部會大量出現玻璃相,導致制品過燒。原料發熱量在600~750kcal/kg時通常被叫做超熱焙燒,此時還能通過一定的技術措施控制燒結曲線使制品不致燒熔;當發熱量大于750kcal/kg時,基本無法用于燒磚,必須摻加其他原料降低熱值。目前,采用多抽余熱的方式不能解決原料熱值過高的問題。

? ? ?這里給出山東一家磚廠的實例,以供大家參考。山東能源集團趙官煤礦建有兩條全煤矸石制磚生產線,隧道窯斷面6.9米,長153.05米,其原料情況如下:

? ? ?其相關生產數據為:

? ? ?碼窯密度:240標塊/ M3

? ? ?進車間隔:70min/車

? ? ?蒸汽產量均值:2.5t/h

? ? ?蒸汽溫度均值: 158℃

? ? ?蒸汽壓力: 0.35Mpa

? ? ?燒結磚質量符合國標(GB13544-2011)要求,說明余熱鍋爐系統并不影響隧道窯正常生產。

? ? ?3.3 選擇合理的利用方式

? ? ?安裝熱水箱是最簡單的余熱利用方式,直接在冷卻段窯頂部安裝就可以,考慮到安全性,水箱一般不會太寬。這種采熱方式效率比較低,能提供的熱量較少。

? ? ?熱交換器采熱效率高一些,投資也比較少,4.6米以上的隧道窯上很多都安裝了熱交換器,用于解決本廠的采暖和職工洗浴問題。但受到抽風量和煙氣溫度影響,通過熱交換器所產生的熱水產量也不大。磚瓦隧道窯使用的熱交換器主要是固定管板式換熱器,煙氣通過進風口進入交換器換熱管,通過管壁將熱量傳遞給殼體內的水,煙氣與水逆流換熱,如圖所示:

? ? ? 北方地區改造和新建的隧道窯安裝余熱利用系統時一般采用余熱鍋爐。一條年產6000~8000萬磚的生產線所能提供的余熱量基本相當于一臺產量為2.5t/h燃煤鍋爐的產量。對熱量需求大的地區適合安裝余熱鍋爐。山東能源集團下屬多家磚廠安裝了余熱鍋爐,鍋爐產生的蒸汽接入礦區鍋爐房管網,夏天解決幾千人洗浴問題,冬天為礦區提供采暖熱源;中糧公司下屬一家磚廠將余熱鍋爐產生的蒸汽輸送到豆制品加工車間用于食品烘干;山西臨汾一家洗煤企業將磚廠建在村邊,免費將余熱鍋爐產生的蒸汽送入新農村建設的樓房內,解決了兩個村的用熱問題。

? ? ?余熱發電也是很好的發展方向,但要解決好如何在蒸汽量和蒸汽壓力不穩定的情況下還能發電的問題,還要考慮投入產出比問題。

? ? ?3.4 選擇專業設計、制造及加安裝單位

? ? ?余熱鍋爐設計和安裝要考慮很多因素,首先要根據窯爐結構確定鍋爐各部件安裝位置、確定受熱管結構;要根據原料化學成分確定受熱管材質和壁厚;要根據溫度曲線選擇鍋爐安裝位置,安裝余熱鍋爐不能影響正常焙燒制度,合理選擇安裝位置能夠提高焙燒速度;要根據所用水的硬度選擇軟化水裝置。隧道窯余熱鍋爐受熱管安裝在窯體內部,直接和窯頂、窯墻、高溫制品接觸,利用熱輻射的采熱方式,提高了采熱效率,然而也存在許多隱患。硫腐蝕、飛灰磨損、積垢等問題都會影響受熱管的采熱效率和使用壽命,如果不能合理選擇耐腐蝕材料而選用普通水冷壁管,一旦受熱管被腐蝕壞,熱水會流入窯內,熱水迅速汽化,體積將膨脹1000倍以上,嚴重時會造成爆炸。

? ? ?鍋筒安裝在窯頂,上升管和采熱管穿過窯墻和窯頂接入鍋筒,有生產線將鍋筒以下部位全部密封起來,看上去既保溫又整潔,其實不可取,這樣不便于隨時對管道進行檢查,更不利于更換管道。

? ? ?余熱鍋爐屬于壓力容器,其設計、制作、安裝都要受到特檢部門監督,最終要通過驗收才能投入使用,鍋爐管理人員要持證上崗。安裝余熱鍋爐要通過正規單位進行設計、選擇有資質的單位制造安裝并要提供上崗培訓。一套完整余熱鍋爐系統應包括:軟化水系統、鍋爐、檢修平臺、監控(視頻、壓力、溫度)、汽包等。

? ? ?4.結論

? ? ?開發利用隧道窯余熱符合節能減排政策,也能給企業帶來好處,可以將成熟技術在行業內推廣使用。用戶選擇余熱利用方式要從自己實際情況出發,在有條件、有需求的前提下可以充分開發利用。

? ? ?經過最近幾年在多條生產線的實踐、探索,已經摸索出一套解決鍋爐管腐蝕的方案,攻克了不停爐檢修等技術難題。鍋爐監控系統與焙燒窯溫度控制系統有機結合,使采熱區域控制在制品燒結后的900℃~700℃范圍內,既促使制品快速冷卻又能采集盡量多的余熱,提高余熱利用效率。

? ? ?余熱鍋爐特別適合采暖季比較長的地區,余熱可以得到充分利用。但要根據自己的原料特點確定鍋爐的結構。只要充分重視鍋爐的安全性,按章操作便不會有問題。

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