浅析国内水泥回转窑筒体表面余热回收利用现状

浅析国内水泥回转窑筒体表面余热回收利用现状

时间:2022-03-11 10:52:51 点击:216 次 来源:洛阳建材建筑设计研究院有限公司
  随着我国经济的不断发展,经济增长速率逐步减缓,其中我国经济的增长很大程度上受制于资源和环境。我国目前8个高能耗行业的单位产品能耗平均比世界水平高47%,而这8个行业的能源消费占工业部门能源消费总量的73%。[1]

  而水泥行业是我国单位产品能耗高、污染高的典型代表。就新型干法水泥窑来说,和世界水平相比,单位熟料热耗高80kcal/kg左右,单位水泥电耗高12kW・h/t左右。[2]水泥行业的节能减排迫在眉睫。回转窑作为水泥生产设备的重要组成部分,其能耗占整个生产线能耗的85%以上,具有新型干法水泥生产线“心脏之称”[3],因此水泥行业节能减排的核心就在回转窑。

  1. 国内水泥回转窑筒体表面余热利用现状

  目前,我国水泥回转窑余热利用技术主要集中在窑炉尾气发电,针对水泥回转窑筒体表面辐射余热回收利用的相关研究还比较少,但已有部分水泥厂在水泥回转窑筒体表面余热资源的回收利用方面进行了尝试,还有一部分科研人员申请了相关的几项。

  文献[4]介绍了河南义马煤业集团水泥有限责任公司成功利用5000t/d回转窑筒体辐射热解决了职工洗澡问题。该水泥公司在窑尾预热器框架及第二层平台(就在筒体下方)800mm处安装了热交换装置,如下图1.1所示。经实测,该装置将10t水从20℃加热到80℃只需要5h,每年可节约原煤用量146.7t,按义马煤SO2含量1.5%、灰分含量28%计算,与旋风收尘干排废渣锅炉相比,可减少向大气排放SO23.055t,烟尘7.3t,少排粉煤灰和废渣33t。

  文献[5]介绍了山东泉兴水泥有限公司对φ4.0m×60m的回转窑的辐射热回收情况:该公司在回转窑表面加装换热罩,换热罩由保温材料和无缝钢管做成的蛇形管组成,换热罩用钢架结构做支撑罩在窑筒体上半个圆周上。该工程总投资90万,满足了全公司4400m2办公楼、7600m2公寓楼的供暖、600多人的洗浴及引用热水的需要。节省了购置1台2t水暖锅炉及锅炉房建设费用30万元,以及整个供暖期可节省燃煤360t,供暖期外节省洗浴、饮用水锅炉燃煤135t。综上,该工程节省费用在75万元以上,1-2年即可回收全部投资。

  文献[6]介绍了鲁润水泥制造有限公司通过采用箱体组合结构,具体结构如图1.2所示,通过间歇式供水,同时满足公司职工浴室用水及饮用水的使用要求。该装置材料费和人工费合计约3.5万元,投入运行后,年可节约煤炭300t左右,节省费用13万元。该余热供水装置既改善了职工的工作、生活条件,又减少了SO2等有害气体的排放,具有很好的经济效益和社会效益。

  整合各方面的资料来看,我国目前对水泥回转窑筒体表面辐射热的回收利用还处于较落后阶段,回转窑筒体余热利用装置的设计缺乏严谨的传热分析和热工设计方法,从而导致余热回收利用装置的回收效率较低。在实际生产过程中,还缺乏系统的余热回收装置的安装与维护准则,因此此类装置还未得到广泛的应用。

  2. 水泥回转窑余热回收的相关

  经有关资料查询,近年来关于水泥回转窑表面余热回收的装置如下:号200510019833.3[7]提出了一种干法回转窑表面余热利用的方法及装置,如图2.1所示。该装置由包围在回转窑表面的密封中空外壳构成的N个取热装置组成,其主要机理是通过辐射和对流方式利用回转窑表面的热能。

  号200710114828.X[8]提出了一种回转窑表面余热利用装置,如图2.2所示。该装置由多个换热器单元组成弧形管排结构,通过电子温控器自动测量水温并且按照设定的温度自动控制水泵运转。该发明可以回收利用回转窑窑体表面向外散发的热量,提供温度稳定的热水。

  号201320602002.9[9]提出了一种用于水泥厂高温炉体的余热回收装置,如图2.3所示,该装置主要由集热装置,反射层,保温层组成,集热管为U型管,该发明重在收集回转窑窑体的热能。

  以上水泥回转窑筒体表面的余热回收相关,在结构与原理上优于现有企业所采用的方案,但是关于强化集热效率是否会对水泥回转窑内部反应产生影响目前还没有统一定论,另外成本问题也值得商榷。

  参考文献

  [1]高原。我国能源形势将面临一系列不可避免的严峻挑战[J].浙江化工,2009(3)

  [2]王郁涛。中国水泥行业节能减排发展综述[J].中国设备工程。2009,(7)

  [3]韩仲琪。水泥生产技术的现状和发展[J].水泥技术。1996,(4):3-6.

  [4]牛战国,李洛群,陈文清。回转窑筒体辐射热利用一例[J].新世纪水泥导报,2009,(2):56-56.

  [5]张斌,刘合明,孙培敬。φ4.0×60m回转窑辐射热的应用[J].水泥。2008,(10):27-28.

  [6]祝尊峰,刘太峰,王瑞显。综合利用φ3.2m×52m回转窑余热进行供水的装置[J].水泥,2005,(10):42-43.

  [7]周玉芬。干法水泥回转窑表面余热利用的方法及装置:中国,200510019833.3[p].2007,05,23.

  [8]王长远,刘学敏。回转窑表面余热利用装置:中国,200710114828.X[P].2008,05,28.

  [9]吴金星,聂要辉等。一种用于水泥厂高温炉体的余热回收装置:中国,201320602002.9[P].2014,04,09.
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