豎窯煙氣和冷卻帶的余熱利用

王 鍇，劉玉明，程慶國

（山東耐火材料集團有限公司 王鋁分公司，山東 淄博261000）

1 前 言

山東耐火材料集團有限公司王鋁分公司原料分廠主要生產(chǎn)YNS43、YNS44、YNS45焦寶石及合成莫來石。料石的生產(chǎn)離不開豎窯的煅燒。原料分廠共有9只豎窯，用來進行焦寶石和莫來石的燒結。2014年，豎窯燃料全部由煤氣改為天然氣。由于天然氣熱值相較低，造成生產(chǎn)成本較高，同時存在著部分熱量的浪費。本著節(jié)能減排、降本增持的目的，對豎窯進行了改造，對生產(chǎn)工藝進行了優(yōu)化。

2 余熱浪費情況分析及方案制定

2.1 豎窯煙氣余熱

一方面，豎窯燃燒的同時會產(chǎn)生大量煙氣，這些煙氣經(jīng)排煙機從排煙管中排入空中，排放煙氣溫度為90～200℃，造成大量的熱能浪費。另一方面，職工洗浴浴池用于供給職工及其家屬的洗浴，洗浴用水則需要蒸汽鍋爐進行加熱。蒸汽鍋爐燃氣消耗量較大，同時鍋爐屬于特種設備，對操作人員要求比較嚴格，1個鍋爐房需要8個操作人員，運行成本較高。

2.2 豎窯冷卻帶余熱

一方面，料石經(jīng)過豎窯1 200℃以上的煅燒后，出窯溫度比較高，有300～400℃，為了滿足手選的要求，需用水將料石進行冷卻。料石冷卻過程，不但會造成熱量的損失，還會造成水資源的浪費。另一方面，莫來石生產(chǎn)線上，莫來石濕坯需要進入網(wǎng)帶烘干后才能入窯煅燒，而網(wǎng)帶所需的熱量由1臺燃煤熱風爐提供，熱風爐每天消耗大量的煤炭，且需要專人看護并進行開停和填炭工作，耗費人力和財力。并且由于環(huán)保要求，燃煤爐也需要關停淘汰。如何解決網(wǎng)帶濕坯烘干熱量的提供，成為當前面臨的問題。

2.3 豎窯煙氣余熱利用方案

豎窯排出煙氣溫度可以達到90～200℃，制作換熱器安裝在排煙管上，鋪設水管路，利用煙氣余熱將換熱器中的水加熱，然后將熱水引入水箱進行儲存，供給浴池使用。

2.4 豎窯冷卻帶余熱利用

利用現(xiàn)有的豎窯結構，在豎窯冷卻帶采取出料口進風、排熱風口出風的方法，利用從窯內(nèi)冷卻帶抽出的熱風來替代燃煤熱風爐熱量，接入原網(wǎng)帶熱風管路，進行網(wǎng)帶莫來石濕坯的烘干。

3 方案實施及效果

3.1 煙氣余熱利用方案實施

制作換熱器。將制作好的換熱器安裝在豎窯排煙管上。焊制儲水箱，用于儲存熱水。然后把儲水箱與浴池管路連接。鋪設安裝進出水管路，出水管路連接至儲水箱。同時在換熱器出水處安裝熱電偶，以便及時監(jiān)測出水溫度。最后將水箱和水輸送管路進行保溫，減少管路熱量損耗。

3.2 冷卻帶余熱利用方案實施

在豎窯原棄用的冷風口位置接裝鋪設抽熱風管路，然后連接到原燃煤熱風爐熱風進入網(wǎng)帶的管路上。在豎窯冷風口外附近位置安裝閘閥，以便控制出熱風量。為確保豎窯熱風滿足網(wǎng)帶烘干要求，將現(xiàn)運行的豎窯全部連接，確?？梢詮母G內(nèi)抽取足夠的熱量滿足網(wǎng)帶烘干需求。關停熱風爐，將熱風爐與網(wǎng)帶管路斷開，安裝盲板，將豎窯抽熱風管路與網(wǎng)帶管路串聯(lián)起來，通過原風機來進行熱風的輸送。

借助除塵設備對熱風進行除塵，避免對坯料造成污染。安裝測溫熱電偶，利用原燃煤熱風爐檢測系統(tǒng)對熱風溫度進行實時監(jiān)控。根據(jù)豎窯情況，調(diào)整排煙機壓力，調(diào)整各豎窯各點的天然氣、與風的比例，穩(wěn)定豎窯壓力，確保豎窯正常生產(chǎn)。調(diào)整網(wǎng)帶運行時間，由原來的分段式運行改為間歇式，調(diào)整網(wǎng)帶循環(huán)風機、供熱風機和排濕風機的比例，提高網(wǎng)帶的烘干效率。最后將熱風管路進行保溫，減少管路熱量損耗。

3.3 實施效果

3.3.1 豎窯排煙余熱利用效果

項目改造完成后，試運行期間經(jīng)調(diào)試，通過對排煙管換熱器進水閥的控制，得到水溫與產(chǎn)水量之間的關系。通過對比發(fā)現(xiàn)，當水溫達到45℃時，8#、9#兩只豎窯每天即可產(chǎn)水50 m3，水量能夠滿足職工洗浴用水的供給。

3.3.2 豎窯冷卻帶余熱利用效果

豎窯冷卻帶余熱利用項目實施后，熱風爐烘干溫度在150～180℃，滿足了網(wǎng)帶烘干熱風的需求。通過對改造前后豎窯產(chǎn)量與天然氣消耗量對比數(shù)據(jù)可以看出，8#、9#豎窯焦寶石月產(chǎn)量保持穩(wěn)定，天然氣能耗和改造前相比大體一致，天然氣能耗基本保持穩(wěn)定，所以可以得出結論，冷卻帶余熱利用改造項目實施后，沒有影響到豎窯的正常生產(chǎn)運行。在烘干網(wǎng)帶進行取樣，對濕坯烘干效果進行分析，發(fā)現(xiàn)在未進行改造前1個月，1#網(wǎng)帶干坯水分含量平均為8.73%，2#網(wǎng)帶干坯水分平均為9.47%；改造后的1#網(wǎng)帶干坯水分含量平均為8.76%，2#網(wǎng)帶干坯水分平均為9.68%。前后對比可知，改造后烘干干坯的水分和之前相近，仍然能夠達到原熱風爐烘干的效果?？梢源_定冷卻帶余熱烘干莫來石濕坯能夠達到預期效果，滿足技術要求標準。

根據(jù)統(tǒng)計，改造前8#窯和9#窯月產(chǎn)量分別為1 416 t和1 446 t，天然氣消耗量分別為73 263 m3和69 370 m3；改造后兩窯產(chǎn)量分別為1 419 t和1 468 t，天然氣消耗量分別為73 353 m3和69 964 m3。通過前后比對，豎窯余熱利用和冷卻帶余熱利用項目對于豎窯產(chǎn)量和天然氣消耗量沒有造成影響。

綜上所述，豎窯排煙余熱利用項目和冷卻帶余熱利用項目全部達到預期設定目標，改造圓滿完成。

4 結 語

通過對豎窯煙氣和冷卻帶兩處的余熱利用，全年節(jié)省天然氣18 000 m3，煤1 200 t，冷卻水6 000 m3，維修成本5萬元，減少操作人員12名，共計節(jié)約資金近200余萬元。通過改造，減少了煙氣熱量的排放，避免了資源浪費，優(yōu)化了工藝流程，節(jié)省了生產(chǎn)成本，節(jié)能減排效果顯著。