白灰豎窯余熱回收技術(shù)應(yīng)用

李淑榮,張巖峰

(中國(guó)鋼研科技集團(tuán)吉林工程技術(shù)有限公司,吉林長(zhǎng)春130022)

白灰豎窯余熱回收技術(shù)應(yīng)用

李淑榮,張巖峰

(中國(guó)鋼研科技集團(tuán)吉林工程技術(shù)有限公司,吉林長(zhǎng)春130022)

設(shè)計(jì)采用鑄鐵翼片管散熱器，合理確定煙氣流速，成功解決了爐窯類含塵濃度高溫度相對(duì)較低煙氣的余熱回收問題，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。

豎窯;余熱回收;煙氣流速

1 前言

通鋼耐火材料有限公司有一座108 m3白灰豎窯,豎窯焙燒白灰時(shí)排出煙氣的溫度在310~480益范圍內(nèi)波動(dòng)。

豎窯煙氣除塵設(shè)備采用布袋除塵器,其濾料及除塵風(fēng)機(jī)的工作溫度均在200益以下,豎窯排煙雖與該窯上料系統(tǒng)除塵空氣混合，但進(jìn)入除塵器的溫度仍超過200益,使該公司每年由于煙溫高造成的更換布袋除塵器濾料及維修除塵風(fēng)機(jī)的費(fèi)用多達(dá)9萬(wàn)元。為了降低維修費(fèi)用,耐火材料公司曾與換熱設(shè)備廠家合作,在煙道上布置了兩臺(tái)管式換熱器,初運(yùn)行時(shí)效果較好,既降低了煙氣溫度又回收了余熱,但該換熱器剛運(yùn)行一個(gè)多月就開始漏水,運(yùn)行三個(gè)月后,由于換熱管磨損嚴(yán)重,無(wú)法維修，報(bào)廢拆除。

通鋼耐火材料公司的廠區(qū)采暖熱源來(lái)自通鋼生產(chǎn)區(qū)的蒸汽管網(wǎng)，隨著通鋼的發(fā)展,通鋼生產(chǎn)區(qū)管網(wǎng)的蒸汽壓力越來(lái)越低，耐火公司又處于蒸汽管網(wǎng)的末端，蒸汽量嚴(yán)重不足,采暖用戶室內(nèi)溫度遠(yuǎn)達(dá)不到采暖衛(wèi)生及工藝要求的溫度,辦公人員冬季穿棉大衣在室內(nèi)工作,并且每年仍需向公司交納近70萬(wàn)元的采暖費(fèi)用。

基于上述原因，通鋼耐火材料有限公司委托我院研究設(shè)計(jì)白灰豎窯的余熱回收系統(tǒng)。

2 設(shè)計(jì)條件

1)煙氣成份:

CO2:21;O2:7.2;CO:2.8;N2:6.9

2)煙氣流量:12900 m3/h

3)煙氣溫度:

上料時(shí)煙氣溫度：310益,上料時(shí)間：21 min

焙燒時(shí)煙氣溫度:480益,焙燒時(shí)間：39 min

生產(chǎn)工藝過程一小時(shí)為一個(gè)循環(huán)周期。

4)高溫?zé)煔饨?jīng)余熱回收設(shè)備后溫度要求小于200益。

3 可回收的煙氣余熱

根據(jù)設(shè)計(jì)條件,可計(jì)算出高溫?zé)煔獾撵始?00益煙氣的焓,兩者之差即為可回收的余熱。

經(jīng)計(jì)算耐火材料公司的白灰豎窯可回收余熱約為0.7 MW,即相當(dāng)于1 t/h蒸汽鍋爐的產(chǎn)汽量。

4 余熱回收設(shè)備方案的確定

技術(shù)難點(diǎn):由于白灰豎窯煙氣中含有大量的粉塵，確定合理?yè)Q熱器受熱面的材質(zhì)及通過換熱器的煙氣流速至關(guān)重要。材質(zhì)的耐磨性決定換熱器的壽命，煙氣通過換熱器的流速高，換熱器受熱面磨損嚴(yán)重,設(shè)備使用壽命短;煙氣通過換熱器的流速低,易造成受熱面積灰堵塞,傳熱系數(shù)小,加上煙氣溫度低,傳熱溫差小,使換熱設(shè)備尺寸大,布置困難,且造價(jià)高。

針對(duì)此技術(shù)難點(diǎn)，設(shè)計(jì)采用了如下解決措施:

1)采用鑄鐵作為換熱受熱面的材質(zhì),解決受熱面易磨損問題。

2)根據(jù)豎窯煙氣粉塵的性質(zhì),當(dāng)煙氣流速大于15 m/s時(shí),粉塵不積存,設(shè)計(jì)選用通過換熱器的煙氣速度為17 m/s。

3)為避免換熱設(shè)備尺寸大,投資高,設(shè)計(jì)采用鑄鐵翼片管,作為換熱設(shè)備的受熱面。

4)考慮換熱設(shè)備的受熱強(qiáng)度較低，另外鑄鐵材質(zhì)承壓能力也較低的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)確定換熱設(shè)備生產(chǎn)的熱媒為熱水。

換熱設(shè)備結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 換熱設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

5 項(xiàng)目完成后主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

通鋼耐火材料有限公司白灰豎窯余熱回收系統(tǒng),當(dāng)年設(shè)計(jì)當(dāng)年投運(yùn)后即收到了預(yù)想的效果。

鋼管式換熱器與鑄鐵翼片管式換熱器比較見表1所示。

表1 鋼管式換熱器與鑄鐵翼片管式換熱器比較表

6 經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算

1)項(xiàng)目實(shí)施成本及運(yùn)行費(fèi)用

項(xiàng)目實(shí)施成本（含人工費(fèi)）約20萬(wàn)元。系統(tǒng)年運(yùn)行費(fèi)用(按循環(huán)水泵耗電量,電價(jià)按0.5元/kWh計(jì))約8萬(wàn)元，運(yùn)行管理人員工資3萬(wàn)元。

2)經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算

白灰豎窯年工作330天，年回收余熱折蒸汽約5000 t,每噸蒸汽按通鋼內(nèi)部?jī)r(jià)格100元計(jì),年產(chǎn)生效益:5000伊100=50萬(wàn)元。

由于余熱回收設(shè)施降低了布袋除塵器的排煙溫度,提高布袋除塵器的使用壽命,從而年節(jié)省維修布袋除塵器及除塵風(fēng)機(jī)的費(fèi)用約為9萬(wàn)元。

在設(shè)備壽命期間內(nèi)(約15年)每年純利潤(rùn):

（50+9）-（8+3）=48萬(wàn)元

當(dāng)年回收項(xiàng)目實(shí)施成本。

項(xiàng)目實(shí)施后，回收的余熱滿足了耐火材料公司的采暖用熱，不再使用通鋼的采暖蒸汽，節(jié)省了每年近70萬(wàn)元的采暖費(fèi)用，夏季回收的余熱除用于職工的生活外，還有部分外賣，收到了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

7 社會(huì)效益

本項(xiàng)目實(shí)施四年多來(lái)，冬季不但使通鋼耐火材料公司的采暖用戶室內(nèi)溫度達(dá)到了衛(wèi)生及工藝要求的溫度，增加了人們?cè)谑覂?nèi)的舒適程度；夏季回收的余熱用于職工的生活用熱，提高了職工的生活質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了排放的再能源化，再資源化，而且減少了使用公司熱網(wǎng)蒸汽，緩解了通鋼冬季蒸汽供應(yīng)緊張的狀況，收到了很好的社會(huì)效益。

8 結(jié)束語(yǔ)

通鋼耐火材料公司白灰豎窯余熱回收系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)于豎窯類含塵濃度高，溫度相對(duì)較低煙氣的余熱回收，合理確定換熱器受熱面的材質(zhì)及通過換熱器的煙氣流速是技術(shù)關(guān)鍵。該節(jié)能改造項(xiàng)目收到了明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

App lication of W aste Heat Recovery Technology for Lime Shaft K iln

LI Shurong,ZHANG Yanfeng
(CISRI Jilin Engineering Technology Company Ltd.,Changchun,Jilin 130022,China)

Cast iron finned-tube radiator was adopted in the design with suitable fume flowrate,successfully solving the problem of waste heat recovery from higher dust content and lower temperature fumes of kilns and bringing significant economic and social benefits.

shaft kiln;waste heat recovery;fume flowrate

TK115

B

1006-6764（2014）04-0034-02

2013-11-28

李淑榮（1964-）,女，1984年畢業(yè)于長(zhǎng)春冶金建筑學(xué)校供熱通風(fēng)專業(yè)，1990年畢業(yè)于哈爾濱建筑工程學(xué)院（現(xiàn)哈爾濱工業(yè)大學(xué)）供熱通風(fēng)專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，供熱通風(fēng)高級(jí)工程師，現(xiàn)從事供熱通風(fēng)專業(yè)技術(shù)管理工作。