隧道窯余熱利用的現狀及發展方向

曹德生　李忠文　婁廣輝　劉宏偉

河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

隧道窯余熱利用的現狀及發展方向

曹德生李忠文婁廣輝劉宏偉

河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

介紹了隧道窯余熱的利用現狀，提出了隧道窯余熱的綜合利用途徑，從而提高隧道窯余熱的利用率。

隧道窯；余熱；節能降耗

隧道窯一般是一條長的直線形隧道，其兩側及頂部有固定的墻壁及拱頂，底部鋪設的軌道上運行著窯車。燃燒設備設在隧道窯的中部兩側，構成了固定的高溫帶—燒成帶。燃燒產生的高溫煙氣在隧道窯前端煙囪或引風機的作用下，沿著隧道向窯頭方向流動，同時余熱進入窯內，這一段構成了隧道窯的預熱帶。在隧道窯的窯尾鼓入冷風，冷卻隧道窯內后一段的制品，鼓入的冷風流經制品而被加熱后，再抽出送入干燥器作為干燥生坯的熱源，這一段便構成了隧道窯的冷卻帶。

由于隧道窯本身的特性，隧道窯需要消耗大量的能源，隧道窯消耗的一次能源（煤、天然氣、石油等）產生的熱量中，爐窯散熱、產品水分蒸發、燒結等必須消耗的能量占總能量的約30%，剩余約70%的能量隨排煙熱損失和產品及窯車冷卻等熱損失而浪費。在這些浪費的熱量（簡稱余熱）中，采用余熱干燥坯體的方式，可利用總熱量的20%。另外20%的熱量因品位低無法利用，30%左右的熱量還沒有得到充分利用就白白浪費掉了。如何利用這30%的可以利用的熱量，是值得高度關注的問題。我國現階段對隧道窯的余熱利用方式主要有以下幾種。

1　隧道窯的余熱發電

針對利用隧道窯的余熱發電，國內不少的配套企業作了不少的研究，山東、四川、山西等省都有人在研究并且已經利用隧道窯余熱進行發電，這是一種比較理想的余熱利用方式。利用隧道窯余熱配置余熱鍋爐和汽輪機發電既可供本廠使用，也可以供周邊的居民使用。每年會給廠里節省大量的電費，同時外賣的電又能給工廠帶來一定的經濟收入，對廠家來說經濟效益比較好。對于規模較大的隧道窯，建議采用發電的方式來利用余熱，在發電之余還可以產生部分低品位的蒸汽用于周圍居民的供暖或者洗浴用熱。

國內已經有不少的隧道窯余熱發電示范項目，如河北國能新型材料有限公司余熱發電項目、山西聚義實業集團鑫榮新型建材有限公司余熱發電項目、山東棗莊新中興實業有限公司余熱發電項目、遼礦九臺新型墻體材料分公司余熱發電項目等。這些項目證明，隧道窯的余熱發電投資具有高回報特性。投資0.75～6.0 MW的余熱發電廠，投資回收期一般為3～6年，稅后內部收益率達到20%。根據隧道窯的規模，余熱發電可以滿足企業70%～100%的用電需求。

2　利用余熱為周圍居民冬季供暖

很多隧道窯距離村民居住區不遠，尤其是一些燒結煤矸石磚隧道窯。余熱發電可為距離隧道窯700～1 200 m范圍內的村民供暖。我國大部分地區冬季氣溫較低，沒有集中供暖，村民要么沒有取暖，要么采用比較原始的直接燃煤或者燃燒秸稈的方法取暖，使室內的衛生條件和舒適度都不高。隨著近些年農村生活水平的不斷提高，村民對清潔舒適的取暖方式的需求也在增強。靠近居民區的隧道窯企業就可以利用隧道窯安裝余熱鍋爐，在冬季為周圍的村民供暖，也是一個比較好的余熱利用方式。如果企業投資供熱，收獲的不僅僅是供熱的經濟效益，還會因此和周圍村民搞好關系，有利于企業在當地發展。當然，這種方式需要多方的配合，一是地方政府要對項目進行扶持，二是企業要進行投資，三是周圍村民要配合。山東一家隧道窯企業就在隧道窯的冷卻段安裝了2臺3 t的蒸汽鍋爐，冬季除了滿足本廠的供暖和洗浴要求外，還可以為周圍10棟3單元的6層樓供暖，可見隧道窯余熱供暖具有較大的市場潛力。

3　利用余熱搞特種養殖種植

有些企業的隧道窯規模較小，且距離居民點較遠，可以考慮將余熱利用作為種植大棚或者養殖場的熱源。在山西、河北等省，冬天氣溫低，一些蔬菜大棚的效果并不好，盡管有時采用生活加溫的方法，也不如靠南的區域大棚內作物長勢好，甚至在極端情況下還會產生霜凍災害。如果把隧道窯的余熱供應至蔬菜大棚，就可以搞一些高級的溫室大棚，反季的蔬菜、瓜果、花卉都可以種植。利用余熱也可以搞水產養殖，縮短冬季魚類的養殖周期，降低養殖成本，提高經濟效益。

表1　隧道窯余熱發電/熱電聯產經濟技術指標

4　利用余熱制冷

余熱制冷適合于距離用冷氣的單位或場所較近的隧道窯企業，為制冷單位提供熱源，將開辟夏季余熱利用的新領域。利用隧道窯產生的熱蒸汽或者熱水配合溴化鋰作為工作介質，就可以制冷。溴化鋰制冷只需要0.6 MPa以下的熱蒸汽或者熱水，因而熱源廣泛，比較適合于隧道窯企業。目前，我國溴化鋰制冷機加工制作技術已經成熟，質量穩定可靠，易于推廣應用。溴化鋰制冷技術首先是從電力行業開始應用的，后來發展到冶金、制藥、化工等行業，在建材行業應用還不是太多，但是溴化鋰制冷技術設備及工藝流程簡單，便于企業采用。溴化鋰制冷可以利用原有的供熱管網和換熱器滿足取暖和制冷需要，不需要另建大量管網用于制冷，這樣推廣應用該技術就簡單、方便、經濟。溴化鋰制冷適用于大面積制冷，其制冷面積不應小于3 000 m2，需冷量不小于350 kW，一方面是因為沒有太小的機組，另一方面是因為規模太小了經濟效益不突出。城市附近隧道窯企業可以考慮用隧道窯余熱為周圍居民或企事業單位冬天供暖，夏天供冷。

5　結語

我國現在的隧道窯余熱利用水平還不是很高，大部分企業僅僅是利用余熱烘干或加熱入窯物料，生產熱水供職工洗浴。這種余熱利用方式的利用率僅有30%左右，大量的450～950℃的高品質余熱沒有被利用。對于規模較大有條件的企業，建議采用電、熱、冷聯產的方式利用余熱，高品質的余熱用來產生蒸汽發電，低品質余熱用來供暖或者制冷，剩下余熱用來烘干物料，達到余熱的充分利用。農村地區的隧道窯企業應該充分利用好隧道窯余熱，為社會主義新農村建設發揮應有的作用。

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