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邦世达浅谈砖瓦隧道窑余热利用现状及分析

作者:admin    发布日期:2018-06-17 15:03    文章来源:http://www.xue66.cn/hyxw/301.html   点击次数:

  砖瓦隧道窑余热利用现状及分析

 

  隧道窑余热利用越来越受到砖瓦企业的重视,余热利用方式也呈现出多样化趋势。合理开发利用窑内富余热量不仅能够给企业带来附加收益,也减少了燃煤锅炉产生的CO2、SO2等气体排放,是砖瓦企业对节能减排工作的一大贡献。

  1. 砖瓦行业余热利用现状

  余热利用一直随着隧道窑的发展而发展,从简单到复杂,从单一性到多样化,随着节能减排工作的深入开展,又成为行业发展的新亮点。



       目前国内砖瓦行业余热利用方式主要有以下5点:

  1.1 干燥砖坯

  干燥砖坯是隧道窑余热的首要工作,不论什么样的结构形式和布置方式,砖坯干燥都离不开从隧道窑抽取的余热。有的生产线把预热带热烟气和冷却带余热一起抽到干燥室,有的生产线只用冷却带余热。砖坯通过干燥后,进入焙烧窑时坯体含水率可低于2%,温度可达到100℃左右。

  1.2 窑顶加设热水箱

  较早建设的隧道窑,特别是断面为3.6m以下的窑,都会在窑顶冷却带装一个铁制热水箱,水箱容积一般小于2M3,水箱下底面受到窑内烧结砖热辐射,将水箱内的水加热,热水用于职工洗浴或者加入搅拌机内提高泥料物理性能。

  1.3 窑尾安装换热器

  断面为4.6m以上的窑,多在冷却带安装板式热交换器,每条窑安装两台,换热器进气口接入窑内,出气口并入抽余热主管道。此类热交换器通过气—水热交换生产最高温度为80℃的热水。一台直径为1200mm的热交换器每小时可产生4000kg热水,主要用于车间内冬季采暖、职工洗浴等。

  1.4 余热锅炉

  余热锅炉采热效率比较高,目前主要有低压余热蒸汽锅炉和热水锅炉两种形式。早在上世纪80年代,余热锅炉就在隧道窑上使用,随着技术的发展和科技进步,越来越先进的材料和监控手段被用在余热锅炉上,使其使用寿命和工作效率都有大幅度提高,为砖瓦企业带来可观的经济效益。

  余热锅炉多被用来代替燃煤锅炉,换取的热量主要用于生产区和生活区烘暖、洗浴用水、溴化锂空调制冷、矿工工作服烘干、井口采暖、矿区食堂等。

  余热锅炉的选择和使用要根据原料特点和工艺方案确定,还要符合企业的热量需求情况。

  1.5 余热发电

  余热发电多在水泥、化工等行业广泛利用,近几年被带到砖瓦行业里来。山东、山西、吉林等省份有几家制砖企业在隧道窑上建有余热发电系统。此系统一般建在断面6.9米以上的隧道窑上,先有余热锅炉产生蒸汽并收集,当蒸汽温度和压力达到特定要求后,发电系统开始工作,所发电用于本企业生产。山西一家砖厂安装余热发电系统后,正常工作条件下每小时发电量不低于100kWA。

  原料热值高、余热量大的地区可以考虑安装余热发电系统,但这并不能当作调节原料热值的办法,以下会有论述。

  2. 余热利用过程中存在的问题

  余热利用为企业带来不少效益,但也存在很多技术上甚至是安全方面的问题。

  2.1 盲目跟风,劳民伤财

  有的企业根本就不需要过多的余热,还是盲目跟风,结果生产出来的蒸汽大量浪费。还有的企业上了余热锅炉,等到生产了才发现余热竟然无处可用,不得不拆掉,造成极大的投资浪费。

  2.2 脱离实际 ,本末倒置

  个别企业不作调查研究,片面追求余热利用产生的效益,把烧砖的隧道窑当成了锅炉房,烧出的砖不是欠火就是过烧,完全背离了余热利用的初衷。还有企业本来原料热值就不高,却为了利用余热而掺煤提高窑内热量,其行为令人啼笑皆非。有的生产线余热采集量远远达不到系统运行需求,投产即停产,空投几百甚至上千万元,白白地浪费掉了资金。

  2.3 管理混乱,忽视安全

  少数管理人员缺乏基本常识,忽视热交换器、锅炉安全管理,因此而酿成事故的不在少数。河南一家砖厂因未及时清理热交换器管道内壁水垢造成管路堵塞,热交换器内热水被加热成蒸汽,汽压急剧升高造成爆炸,炸伤附近一人、炸塌窑墙,造成停产。

  2.4 缺乏技术支持,利用效率低下

  部分企业为了节约成本,购买价格低廉的锅炉安到窑上,又缺乏监控措施,锅炉使用不到半年就被腐蚀得无法使用,不得不停窑检修。有的锅炉安装位置不符合烧成温度曲线要求,要么采不到热要么影响烧砖。

  3. 如何正确利用余热

  实践证明,在满足烧砖和干燥砖坯的前提下,科学合理利用窑内的富余热量,可以提高窑内的焙烧速度,还可以为企业带来一定的经济效益。正确认识和利用余热应从以下几点着手:

  3.1 确定余热用途

  首先要清楚开发余热干什么用,目前余热主要用途有:本厂的采暖、洗浴,周围的生产、生活区供热,溴化锂空调制冷,食堂用热,发电等。只有明确了余热的用途,才能确定应该采用哪一种利用方式。

  3.2计算余热量

  余热利用,顾名思义是在满足烧砖的前提下,对窑内多余的热量进行利用。余热量多少受到很多因素影响,如原材料的发热量、易烧性、窑墙窑顶的保温性能、窑车的密封性、抽风系统的合理性等。中、大断面的隧道窑保温材料要求比较严格,保温性能比较好,窑外墙温度基本为常温;窑车加工精度也比较高,密封性比较好,车底温度不高于50℃,这类窑能提供的余热量相对多一些。

  原料的发热量并非越高越好。煤矸石、页岩、粉煤灰等烧结砖的烧结温度一般控制在1050℃以内,温度再高制品内部会大量出现玻璃相,导致制品过烧。原料发热量在600~750kcal/kg时通常被叫做超热焙烧,此时还能通过一定的技术措施控制烧结曲线使制品不致烧熔;当发热量大于750kcal/kg时,基本无法用于烧砖,必须掺加其他原料降低热值。目前,采用多抽余热的方式不能解决原料热值过高的问题。

  这里给出山东一家砖厂的实例,以供大家参考。山东能源集团赵官煤矿建有两条全煤矸石制砖生产线,隧道窑断面6.9米,长153.05米,其原料情况如下:

  其相关生产数据为:

  码窑密度:240标块/ M3

  进车间隔:70min/车

  蒸汽产量均值:2.5t/h

  蒸汽温度均值: 158℃

  蒸汽压力: 0.35Mpa

  烧结砖质量符合国标(GB13544-2011)要求,说明余热锅炉系统并不影响隧道窑正常生产。

  3.3 选择合理的利用方式

  安装热水箱是最简单的余热利用方式,直接在冷却段窑顶部安装就可以,考虑到安全性,水箱一般不会太宽。这种采热方式效率比较低,能提供的热量较少。

  热交换器采热效率高一些,投资也比较少,4.6米以上的隧道窑上很多都安装了热交换器,用于解决本厂的采暖和职工洗浴问题。但受到抽风量和烟气温度影响,通过热交换器所产生的热水产量也不大。砖瓦隧道窑使用的热交换器主要是固定管板式换热器,烟气通过进风口进入交换器换热管,通过管壁将热量传递给壳体内的水,烟气与水逆流换热

  北方地区改造和新建的隧道窑安装余热利用系统时一般采用余热锅炉。一条年产6000~8000万砖的生产线所能提供的余热量基本相当于一台产量为2.5t/h燃煤锅炉的产量。对热量需求大的地区适合安装余热锅炉。山东能源集团下属多家砖厂安装了余热锅炉,锅炉产生的蒸汽接入矿区锅炉房管网,夏天解决几千人洗浴问题,冬天为矿区提供采暖热源;中粮公司下属一家砖厂将余热锅炉产生的蒸汽输送到豆制品加工车间用于食品烘干;山西临汾一家洗煤企业将砖厂建在村边,免费将余热锅炉产生的蒸汽送入新农村建设的楼房内,解决了两个村的用热问题。

  余热发电也是很好的发展方向,但要解决好如何在蒸汽量和蒸汽压力不稳定的情况下还能发电的问题,还要考虑投入产出比问题。

  3.4 选择专业设计、制造及加安装单位

  余热锅炉设计和安装要考虑很多因素,首先要根据窑炉结构确定锅炉各部件安装位置、确定受热管结构;要根据原料化学成分确定受热管材质和壁厚;要根据温度曲线选择锅炉安装位置,安装余热锅炉不能影响正常焙烧制度,合理选择安装位置能够提高焙烧速度;要根据所用水的硬度选择软化水装置。隧道窑余热锅炉受热管安装在窑体内部,直接和窑顶、窑墙、高温制品接触,利用热辐射的采热方式,提高了采热效率,然而也存在许多隐患。硫腐蚀、飞灰磨损、积垢等问题都会影响受热管的采热效率和使用寿命,如果不能合理选择耐腐蚀材料而选用普通水冷壁管,一旦受热管被腐蚀坏,热水会流入窑内,热水迅速汽化,体积将膨胀1000倍以上,严重时会造成爆炸。

  锅筒安装在窑顶,上升管和采热管穿过窑墙和窑顶接入锅筒,有生产线将锅筒以下部位全部密封起来,看上去既保温又整洁,其实不可取,这样不便于随时对管道进行检查,更不利于更换管道。

  余热锅炉属于压力容器,其设计、制作、安装都要受到特检部门监督,最终要通过验收才能投入使用,锅炉管理人员要持证上岗。安装余热锅炉要通过正规单位进行设计、选择有资质的单位制造安装并要提供上岗培训。一套完整余热锅炉系统应包括:软化水系统、锅炉、检修平台、监控(视频、压力、温度)、汽包等。



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