磚瓦隧道窯余熱利用現(xiàn)狀及分析
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2016-02-29 11:11
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(nèi)的富余熱量，可以提高窯內(nèi)的焙燒速度，還可以為企業(yè)帶來一定的經(jīng)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(fā)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(chǎn)、生活區(qū)供熱，溴化鋰空調(diào)制冷，食堂用熱，發(fā)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(nèi)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(fā)熱量、易燒性、窯墻窯頂?shù)谋匦阅?、窯車的密封性、抽風系統(tǒng)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(fā)熱量并非越高越好。煤矸石、頁巖、粉煤灰等燒結(jié)磚的燒結(jié)溫度一般控制在1050℃以內(nèi)，溫度再高制品內(nèi)部會大量出現(xiàn)玻璃相，導致制品過燒。原料發(fā)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(shù)措施控制燒結(jié)曲線使制品不致燒熔;當發(fā)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(chǎn)線，隧道窯斷面6.9米，長153.05米，其原料情況如下：
原料物理性能表1
原料化學成分表2
其相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)為：
碼窯密度：240標塊/M3
進車間隔：70min/車
蒸汽產(chǎn)量均值：2.5t/h
蒸汽溫度均值：158℃
蒸汽壓力：0.35Mpa
燒結(jié)磚質(zhì)量符合國標(GB13544-2011)要求，說明余熱鍋爐系統(tǒng)并不影響隧道窯正常生產(chǎn)。
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(chǎn)生的熱水產(chǎn)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(nèi)的水，煙氣與水逆流換熱，如圖所示：
北方地區(qū)改造和新建的隧道窯安裝余熱利用系統(tǒng)時一般采用余熱鍋爐。一條年產(chǎn)6000~8000萬磚的生產(chǎn)線所能提供的余熱量基本相當于一臺產(chǎn)量為2.5t/h燃煤鍋爐的產(chǎn)量。對熱量需求大的地區(qū)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(chǎn)生的蒸汽接入礦區(qū)鍋爐房管網(wǎng)，夏天解決幾千人洗浴問題，冬天為礦區(qū)提供采暖熱源;中糧公司下屬一家磚廠將余熱鍋爐產(chǎn)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(yè)將磚廠建在村邊，免費將余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽送入新農(nóng)村建設(shè)的樓房內(nèi)，解決了兩個村的用熱問題。
余熱發(fā)電也是很好的發(fā)展方向，但要解決好如何在蒸汽量和蒸汽壓力不穩(wěn)定的情況下還能發(fā)電的問題，還要考慮投入產(chǎn)出比問題。
3.4選擇專業(yè)設(shè)計、制造及加安裝單位
余熱鍋爐設(shè)計和安裝要考慮很多因素，首先要根據(jù)窯爐結(jié)構(gòu)確定鍋爐各部件安裝位置、確定受熱管結(jié)構(gòu);要根據(jù)原料化學成分確定受熱管材質(zhì)和壁厚;要根據(jù)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(jù)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(nèi)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(nèi)，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(chǎn)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(shè)計、制作、安裝都要受到特檢部門監(jiān)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(guī)單位進行設(shè)計、選擇有資質(zhì)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(tǒng)應包括：軟化水系統(tǒng)、鍋爐、檢修平臺、監(jiān)控(視頻、壓力、溫度)、汽包等。
4.結(jié)論
開發(fā)利用隧道窯余熱符合節(jié)能減排政策，也能給企業(yè)帶來好處，可以將成熟技術(shù)在行業(yè)內(nèi)推廣使用。用戶選擇余熱利用方式要從自己實際情況出發(fā)，在有條件、有需求的前提下可以充分開發(fā)利用。
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