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    摘要:本文以一條實際運行中的5000t/d熟料生產線配套余熱發電系統為基礎,對回轉窯余熱利用進行全面系統的分析,提出回轉窯余熱利用的優越性,細化了回轉窯的節能。

    關鍵詞:余熱利用? 節能減排

    • 余熱運用的目的

    ????在水泥生產過程中,回轉窯筒體表面平均溫度為250至350℃,生產中筒體輻射熱量直接排到大氣中,不僅浪費能源,也對周圍環境造成影響。

    技術領域

    [0001] 本發明涉及大型回轉窯的外表面熱量收集技術領域,尤其是使用于水泥熟料生產 的回轉窯、氧化鋁生產的回轉窯以及陶瓷顆粒生產行業的回轉窯外表面熱量回收的一種可 調式回轉窯集熱系統及熱能收集方法。

    背景技術

    [0002] 目前,采用大型回轉窯加熱生產的工藝生產線,其回轉窯外表面溫度較高,溫度可 高達 300℃左右,多數回轉窯外表面熱量沒有進行回收利用,散失到大氣中,這部分熱量白 白損耗浪費。對于裸露在大氣中的窯體不僅增加了燃燒時的燃料用量,加大了生產成本 ;同 時暴露在大氣中的高溫回轉窯外表面,在雨水的侵蝕下,加速了窯體的銹蝕,影響窯體的使 用壽命。

    [0003] 現有個別生產線的窯體集熱裝置,是通過水循環小半園開放式,只能在窯體一邊 部分收集熱量,而且水冷循環效率低,熱交換差,反而影響窯體表面的降溫效果,使回轉窯 體表面溫度過高而影響正常生產運行,同時無法根據需要調整與窯體的間隙,收集的水不 僅溫度底,而且無法調整水溫,熱量回收效果差,推廣應用受到限制。

    [0004] 鑒于上述原因,現發明出一種可調式回轉窯集熱系統及熱能收集方法。

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      隨著我國經濟的不斷發展,經濟增長速率逐步減緩,其中我國經濟的增長很大程度上受制于資源和環境。我國目前8個高能耗行業的單位產品能耗平均比世界先進水平高47%,而這8個行業的能源消費占工業部門能源消費總量的73%。[1]
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      而水泥行業是我國單位產品能耗高、污染高的典型代表。就新型干法水泥窯來說,和世界先進水平相比,單位熟料熱耗高80kcal/kg左右,單位水泥電耗高12kW?h/t左右。[2]水泥行業的節能減排迫在眉睫?;剞D窯作為水泥生產設備的重要組成部分,其能耗占整個生產線能耗的85%以上,具有新型干法水泥生產線“心臟之稱”[3],因此水泥行業節能減排的核心就在回轉窯。
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      1. 國內水泥回轉窯筒體表面余熱利用現狀
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      目前,我國水泥回轉窯余熱利用技術主要集中在窯爐尾氣發電,針對水泥回轉窯筒體表面輻射余熱回收利用的相關研究還比較少,但已有部分水泥廠在水泥回轉窯筒體表面余熱資源的回收利用方面進行了嘗試,還有一部分科研人員申請了相關的幾項專利。
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      文獻[4]介紹了河南義馬煤業集團水泥有限責任公司成功利用5000t/d回轉窯筒體輻射熱解決了職工洗澡問題。該水泥公司在窯尾預熱器框架及第二層平臺(就在筒體下方)800mm處安裝了熱交換裝置,如下圖1.1所示。經實測,該裝置將10t水從20℃加熱到80℃只需要5h,每年可節約原煤用量146.7t,按義馬煤SO2含量1.5%、灰分含量28%計算,與旋風收塵干排廢渣鍋爐相比,可減少向大氣排放SO23.055t,煙塵7.3t,少排粉煤灰和廢渣33t。
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      文獻[5]介紹了山東泉興水泥有限公司對φ4.0m×60m的回轉窯的輻射熱回收情況:該公司在回轉窯表面加裝換熱罩,換熱罩由保溫材料和無縫鋼管做成的蛇形管組成,換熱罩用鋼架結構做支撐罩在窯筒體上半個圓周上。該工程總投資90萬,滿足了全公司4400m2辦公樓、7600m2公寓樓的供暖、600多人的洗浴及引用熱水的需要。節省了購置1臺2t水暖鍋爐及鍋爐房建設費用30萬元,以及整個供暖期可節省燃煤360t,供暖期外節省洗浴、飲用水鍋爐燃煤135t。綜上,該工程節省費用在75萬元以上,1-2年即可回收全部投資。
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      文獻[6]介紹了魯潤水泥制造有限公司通過采用箱體組合結構,具體結構如圖1.2所示,通過間歇式供水,同時滿足公司職工浴室用水及飲用水的使用要求。該裝置材料費和人工費合計約3.5萬元,投入運行后,年可節約煤炭300t左右,節省費用13萬元。該余熱供水裝置既改善了職工的工作、生活條件,又減少了SO2等有害氣體的排放,具有很好的經濟效益和社會效益。
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      整合各方面的資料來看,我國目前對水泥回轉窯筒體表面輻射熱的回收利用還處于較落后階段,回轉窯筒體余熱利用裝置的設計缺乏嚴謹的傳熱分析和熱工設計方法,從而導致余熱回收利用裝置的回收效率較低。在實際生產過程中,還缺乏系統的余熱回收裝置的安裝與維護準則,因此此類裝置還未得到廣泛的應用。
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      2. 水泥回轉窯余熱回收的相關專利
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      經有關資料查詢,近年來關于水泥回轉窯表面余熱回收的裝置如下:專利號200510019833.3[7]提出了一種干法回轉窯表面余熱利用的方法及裝置,如圖2.1所示。該裝置由包圍在回轉窯表面的密封中空外殼構成的N個取熱裝置組成,其主要機理是通過輻射和對流方式利用回轉窯表面的熱能。
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      專利號200710114828.X[8]提出了一種回轉窯表面余熱利用裝置,如圖2.2所示。該裝置由多個換熱器單元組成弧形管排結構,通過電子溫控器自動測量水溫并且按照設定的溫度自動控制水泵運轉。該發明可以回收利用回轉窯窯體表面向外散發的熱量,提供溫度穩定的熱水。
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      專利號201320602002.9[9]提出了一種用于水泥廠高溫爐體的余熱回收裝置,如圖2.3所示,該裝置主要由集熱裝置,反射層,保溫層組成,集熱管為U型管,該發明重在收集回轉窯窯體的熱能。
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      以上水泥回轉窯筒體表面的余熱回收相關專利,在結構與原理上優于現有企業所采用的方案,但是關于強化集熱效率是否會對水泥回轉窯內部反應產生影響目前還沒有統一定論,另外成本問題也值得商榷。
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      參考文獻
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      [1]高原.我國能源形勢將面臨一系列不可避免的嚴峻挑戰[J].浙江化工,2009(3)
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      [2]王郁濤.中國水泥行業節能減排發展綜述[J].中國設備工程.2009,(7)
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      [3]韓仲琪.水泥生產技術的現狀和發展[J].水泥技術.1996,(4):3-6.
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      [4]牛戰國,李洛群,陳文清.回轉窯筒體輻射熱利用一例[J].新世紀水泥導報,2009,(2):56-56.
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      [5]張斌,劉合明,孫培敬.φ4.0×60m回轉窯輻射熱的應用[J].水泥.2008,(10):27-28.
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      [6]祝尊峰,劉太峰,王瑞顯.綜合利用φ3.2m×52m回轉窯余熱進行供水的裝置[J].水泥,2005,(10):42-43.
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      [7]周玉芬.干法水泥回轉窯表面余熱利用的方法及裝置:中國,200510019833.3[p].2007,05,23.
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      [8]王長遠,劉學敏.回轉窯表面余熱利用裝置:中國,200710114828.X[P].2008,05,28.
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      [9]吳金星,聶要輝等.一種用于水泥廠高溫爐體的余熱回收裝置:中國,201320602002.9[P].2014,04,09.
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