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(xiàn)為Φ4.8×74m回轉(zhuǎn)窯，窯胴體長(zhǎng)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?chē)h(huán)境造成影響。為積極響應(yīng)國(guó)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(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)集熱器的進(jìn)水口和出水口流入和流出，見(jiàn)簡(jiǎn)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(gòu)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(guò)嚴(yán)格的打壓試驗(yàn)，并作出使用評(píng)估，以保證在使用過(guò)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(mǎn)足廠區(qū)供暖需求。

　　經(jīng)過(guò)集熱器加熱過(guò)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(lái)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(lái)后，經(jīng)過(guò)一組換熱器進(jìn)行熱源交換，再通過(guò)循環(huán)泵完成循環(huán)過(guò)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(guò)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(jiàn)簡(jiǎn)圖：

　　經(jīng)過(guò)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(guò)水源補(bǔ)充后，通過(guò)兩臺(tái)循環(huán)泵將水重新打入集熱器內(nèi)再次加熱，見(jiàn)簡(jiǎn)圖：

　　經(jīng)過(guò)前期實(shí)踐使用，現(xiàn)通過(guò)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(xiàn)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(jiàn)簡(jiǎn)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(xiàn)窯頭余熱鍋爐供熱。一線(xiàn)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(mǎn)足供熱需求，每年可節(jié)約用煤成本12噸×30天×0.07萬(wàn)元/噸=25.2萬(wàn)元。

　　二、一線(xiàn)窯頭余熱鍋爐正常使用時(shí)，與余熱電廠發(fā)電爭(zhēng)熱量，可使電廠每年減少發(fā)電量130萬(wàn)kwh，按0.6元/kwh計(jì)算，每年可挽回發(fā)電損失130萬(wàn)kwh×0.6元/kwh=78萬(wàn)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(wàn)kwh，按0.6元/kwh計(jì)算，每年增加發(fā)電效益150萬(wàn)kwh×0.6元/kwh=90萬(wàn)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(wàn)kwh，減排CO21387.9噸。

　　五、窯頭余熱鍋爐年維修費(fèi)用20萬(wàn)元，二線(xiàn)回轉(zhuǎn)窯筒體換熱系統(tǒng)年維修費(fèi)用10萬(wàn)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(wàn)元，每年可為公司節(jié)約煤炭支出費(fèi)用25.2萬(wàn)元，每年為公司增加發(fā)電創(chuàng)收168萬(wàn)元，此項(xiàng)工程投資96萬(wàn)元，當(dāng)年可實(shí)現(xiàn)創(chuàng)收186萬(wàn)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(wàn)元。