回轉(zhuǎn)窯筒體余熱回收利用技術(shù)研究與應(yīng)用

　　我公司兩條5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線為Φ4.8×74m回轉(zhuǎn)窯，窯胴體長度為74m，表面平均溫度為250至350℃，生產(chǎn)中筒體輻射熱量直接排到大氣中，不僅浪費(fèi)能源，也對(duì)周圍環(huán)境造成影響。為積極響應(yīng)國家節(jié)能減排政策，創(chuàng)建節(jié)能型、環(huán)保型企業(yè)，解決此問題有重要意義。

　　根據(jù)南京水泥設(shè)計(jì)院對(duì)我公司熱工標(biāo)定的結(jié)果可以看出，回轉(zhuǎn)窯胴體表面散熱占系統(tǒng)表面散熱的63%，此處的熱量損失集中易于回收。

　　系統(tǒng)表面散熱損失計(jì)算結(jié)果

　　【注】：冷卻機(jī)散熱損失還包括窯頭罩的散熱損失。

　　此項(xiàng)技術(shù)主要是通過在回轉(zhuǎn)窯上方安裝弧形集熱器，利用收集回轉(zhuǎn)窯筒體的輻射熱能，加熱鍋爐給水，增加余熱電廠發(fā)電，剩余熱能為生活洗澡用水、冬季取暖供熱。該工程是一項(xiàng)環(huán)保、節(jié)能、增效的工程，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益十分顯著。

　　集熱器主要構(gòu)造為單層回環(huán)鍋爐鋼管制作，內(nèi)部流通介質(zhì)為循環(huán)水，集熱器共分四段（其中分為6000型兩段，7000型兩段）呈弧形分別覆蓋于三條輪帶間隔的兩段部分。這樣回轉(zhuǎn)窯胴體散出的熱量大部分通過集熱器收集，將其中循環(huán)管內(nèi)的循環(huán)水加熱，循環(huán)水分別通過集熱器的進(jìn)水口和出水口流入和流出，見簡圖：

　　該工程設(shè)計(jì)為常壓，集熱器裝置尺寸，根據(jù)回轉(zhuǎn)窯及周邊建筑物等安裝因素確定，所需材料外購并經(jīng)加工制作完成。本系統(tǒng)嚴(yán)格按照壓力容器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)加工制作，并須經(jīng)過嚴(yán)格的打壓試驗(yàn)，并作出使用評(píng)估，以保證在使用過程中不致出現(xiàn)泄漏故障影響生產(chǎn)。主要包括設(shè)備、非標(biāo)件的制作與安裝，管道的安裝及防腐、保溫，及與前期生活供水管道的合茬以及并聯(lián)系統(tǒng)的試驗(yàn)、調(diào)試工作。冬季取暖4套換熱罩可供取暖面積8000㎡，滿足廠區(qū)供暖需求。

　　經(jīng)過集熱器加熱過的循環(huán)水分兩路流走，其中一路接至公司辦公樓和職工宿舍樓的供暖管路上作為熱量來源于冬季為辦公樓和宿舍樓供暖及職工洗澡用水；另一路水從集熱器出來后，經(jīng)過一組換熱器進(jìn)行熱源交換，再通過循環(huán)泵完成循環(huán)過程。換熱器為一組并列回環(huán)管路制作，其中一列為回轉(zhuǎn)窯集熱器出水管路，另一列為涼水管路，在這其中，換熱器通過熱交換將熱能傳遞到?jīng)鏊苈分袑⑺訙睾?，送入一個(gè)特制溫水箱中，為職工浴室提供洗浴用水，浴室排水隨進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，見簡圖：

　　經(jīng)過供暖區(qū)溫度降低的水進(jìn)入集水箱，在集水箱內(nèi)經(jīng)過水源補(bǔ)充后，通過兩臺(tái)循環(huán)泵將水重新打入集熱器內(nèi)再次加熱，見簡圖：

　　經(jīng)過前期實(shí)踐使用，現(xiàn)通過調(diào)研考證及多次論證，決定在夏季將廠區(qū)生活用熱只用其中一臺(tái)集熱罩供熱，將其余三套集熱系統(tǒng)全部參與生產(chǎn)線余熱發(fā)電，其收集熱能用于余熱電廠軟化水加熱，使原水溫度升高，增加發(fā)電量，以獲取更多經(jīng)濟(jì)效益，見簡圖：

　　改造后運(yùn)行情況：

　　經(jīng)濟(jì)效益分析

　　一、原公司辦公樓、職工宿舍取暖及浴室用水熱源均為一線窯頭余熱鍋爐供熱。一線窯頭余熱鍋爐每年冬、夏季各停產(chǎn)檢修15天，每天需消耗12噸原煤以滿足供熱需求，每年可節(jié)約用煤成本12噸×30天×0.07萬元/噸=25.2萬元。

　　二、一線窯頭余熱鍋爐正常使用時(shí)，與余熱電廠發(fā)電爭熱量，可使電廠每年減少發(fā)電量130萬kwh，按0.6元/kwh計(jì)算，每年可挽回發(fā)電損失130萬kwh×0.6元/kwh=78萬元。

　　三、回轉(zhuǎn)窯筒體集熱系統(tǒng)用于余熱發(fā)電正常投運(yùn)后，經(jīng)測(cè)算、核實(shí)，每年集熱系統(tǒng)所提供熱量收集可為電廠增加發(fā)電150萬kwh，按0.6元/kwh計(jì)算，每年增加發(fā)電效益150萬kwh×0.6元/kwh=90萬元。

　　四、55℃的熱水1.17MP壓力下，熱焓值231.6kJ/kg,65℃的熱焓值273.42,增加熱焓總量1962250 kJ/kg，占窯筒體總散熱量的7%。折合標(biāo)準(zhǔn)煤67kg/h，按照年運(yùn)行8000小時(shí)計(jì)算，年節(jié)約煤炭536噸，增加發(fā)電量135萬kwh，減排CO21387.9噸。

　　五、窯頭余熱鍋爐年維修費(fèi)用20萬元，二線回轉(zhuǎn)窯筒體換熱系統(tǒng)年維修費(fèi)用10萬元。

　　綜上計(jì)算，扣除此項(xiàng)系統(tǒng)每年維修、保養(yǎng)維護(hù)費(fèi)用30萬元，每年可為公司節(jié)約煤炭支出費(fèi)用25.2萬元，每年為公司增加發(fā)電創(chuàng)收168萬元，此項(xiàng)工程投資96萬元，當(dāng)年可實(shí)現(xiàn)創(chuàng)收186萬元，而此套設(shè)備預(yù)計(jì)使用壽命為15年，所以預(yù)計(jì)可為公司創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益4242萬元。