白灰豎窯余熱回收技術應用

李淑榮,張巖峰

(中國鋼研科技集團吉林工程技術有限公司,吉林長春130022)

白灰豎窯余熱回收技術應用

李淑榮,張巖峰

(中國鋼研科技集團吉林工程技術有限公司,吉林長春130022)

設計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較低煙氣的余熱回收問題，經濟和社會效益顯著。

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,豎窯焙燒白灰時排出煙氣的溫度在310~480益范圍內波動。

豎窯煙氣除塵設備采用布袋除塵器,其濾料及除塵風機的工作溫度均在200益以下,豎窯排煙雖與該窯上料系統除塵空氣混合，但進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機的費用多達9萬元。為了降低維修費用,耐火材料公司曾與換熱設備廠家合作,在煙道上布置了兩臺管式換熱器,初運行時效果較好,既降低了煙氣溫度又回收了余熱,但該換熱器剛運行一個多月就開始漏水,運行三個月后,由于換熱管磨損嚴重,無法維修，報廢拆除。

通鋼耐火材料公司的廠區采暖熱源來自通鋼生產區的蒸汽管網，隨著通鋼的發展,通鋼生產區管網的蒸汽壓力越來越低，耐火公司又處于蒸汽管網的末端，蒸汽量嚴重不足,采暖用戶室內溫度遠達不到采暖衛生及工藝要求的溫度,辦公人員冬季穿棉大衣在室內工作,并且每年仍需向公司交納近70萬元的采暖費用。

基于上述原因，通鋼耐火材料有限公司委托我院研究設計白灰豎窯的余熱回收系統。

2 設計條件

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:

上料時煙氣溫度：310益,上料時間：21 min

焙燒時煙氣溫度:480益,焙燒時間：39 min

生產工藝過程一小時為一個循環周期。

4)高溫煙氣經余熱回收設備后溫度要求小于200益。

3 可回收的煙氣余熱

根據設計條件,可計算出高溫煙氣的焓及200益煙氣的焓,兩者之差即為可回收的余熱。

經計算耐火材料公司的白灰豎窯可回收余熱約為0.7 MW,即相當于1 t/h蒸汽鍋爐的產汽量。

4 余熱回收設備方案的確定

技術難點:由于白灰豎窯煙氣中含有大量的粉塵，確定合理換熱器受熱面的材質及通過換熱器的煙氣流速至關重要。材質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重,設備使用壽命短;煙氣通過換熱器的流速低,易造成受熱面積灰堵塞,傳熱系數小,加上煙氣溫度低,傳熱溫差小,使換熱設備尺寸大,布置困難,且造價高。

針對此技術難點，設計采用了如下解決措施:

1)采用鑄鐵作為換熱受熱面的材質,解決受熱面易磨損問題。

2)根據豎窯煙氣粉塵的性質,當煙氣流速大于15 m/s時,粉塵不積存,設計選用通過換熱器的煙氣速度為17 m/s。

3)為避免換熱設備尺寸大,投資高,設計采用鑄鐵翼片管,作為換熱設備的受熱面。

4)考慮換熱設備的受熱強度較低，另外鑄鐵材質承壓能力也較低的特點，設計確定換熱設備生產的熱媒為熱水。

換熱設備結構見圖1。

圖1 換熱設備結構圖

5 項目完成后主要技術經濟指標分析

通鋼耐火材料有限公司白灰豎窯余熱回收系統,當年設計當年投運后即收到了預想的效果。

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 經濟效益計算

1)項目實施成本及運行費用

項目實施成本（含人工費）約20萬元。系統年運行費用(按循環水泵耗電量,電價按0.5元/kWh計)約8萬元，運行管理人員工資3萬元。

2)經濟效益計算

白灰豎窯年工作330天，年回收余熱折蒸汽約5000 t,每噸蒸汽按通鋼內部價格100元計,年產生效益:5000伊100=50萬元。

由于余熱回收設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,從而年節省維修布袋除塵器及除塵風機的費用約為9萬元。

在設備壽命期間內(約15年)每年純利潤:

（50+9）-（8+3）=48萬元

當年回收項目實施成本。

項目實施后，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，節省了每年近70萬元的采暖費用，夏季回收的余熱除用于職工的生活外，還有部分外賣，收到了較好的經濟效益。

7 社會效益

本項目實施四年多來，冬季不但使通鋼耐火材料公司的采暖用戶室內溫度達到了衛生及工藝要求的溫度，增加了人們在室內的舒適程度；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量，實現了排放的再能源化，再資源化，而且減少了使用公司熱網蒸汽，緩解了通鋼冬季蒸汽供應緊張的狀況，收到了很好的社會效益。

8 結束語

通鋼耐火材料公司白灰豎窯余熱回收系統的運行經驗表明，對于豎窯類含塵濃度高，溫度相對較低煙氣的余熱回收，合理確定換熱器受熱面的材質及通過換熱器的煙氣流速是技術關鍵。該節能改造項目收到了明顯的經濟和社會效益。

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年畢業于長春冶金建筑學校供熱通風專業，1990年畢業于哈爾濱建筑工程學院（現哈爾濱工業大學）供熱通風專業，工學學士，供熱通風高級工程師，現從事供熱通風專業技術管理工作。