隧道窯余熱利用的現(xiàn)狀及發(fā)展方向

曹德生　李忠文　婁廣輝　劉宏偉

河南建筑材料研究設(shè)計院有限責任公司（450002）

隧道窯余熱利用的現(xiàn)狀及發(fā)展方向

曹德生李忠文婁廣輝劉宏偉

河南建筑材料研究設(shè)計院有限責任公司（450002）

介紹了隧道窯余熱的利用現(xiàn)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(jié)能降耗

隧道窯一般是一條長的直線形隧道，其兩側(cè)及頂部有固定的墻壁及拱頂，底部鋪設(shè)的軌道上運行著窯車。燃燒設(shè)備設(shè)在隧道窯的中部兩側(cè)，構(gòu)成了固定的高溫帶—燒成帶。燃燒產(chǎn)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(nèi)，這一段構(gòu)成了隧道窯的預(yù)熱帶。在隧道窯的窯尾鼓入冷風，冷卻隧道窯內(nèi)后一段的制品，鼓入的冷風流經(jīng)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(gòu)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(chǎn)生的熱量中，爐窯散熱、產(chǎn)品水分蒸發(fā)、燒結(jié)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(chǎn)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(guān)注的問題。我國現(xiàn)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(fā)電

針對利用隧道窯的余熱發(fā)電，國內(nèi)不少的配套企業(yè)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(jīng)利用隧道窯余熱進行發(fā)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(fā)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(jié)省大量的電費，同時外賣的電又能給工廠帶來一定的經(jīng)濟收入，對廠家來說經(jīng)濟效益比較好。對于規(guī)模較大的隧道窯，建議采用發(fā)電的方式來利用余熱，在發(fā)電之余還可以產(chǎn)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(nèi)已經(jīng)有不少的隧道窯余熱發(fā)電示范項目，如河北國能新型材料有限公司余熱發(fā)電項目、山西聚義實業(yè)集團鑫榮新型建材有限公司余熱發(fā)電項目、山東棗莊新中興實業(yè)有限公司余熱發(fā)電項目、遼礦九臺新型墻體材料分公司余熱發(fā)電項目等。這些項目證明，隧道窯的余熱發(fā)電投資具有高回報特性。投資0.75～6.0 MW的余熱發(fā)電廠，投資回收期一般為3～6年，稅后內(nèi)部收益率達到20%。根據(jù)隧道窯的規(guī)模，余熱發(fā)電可以滿足企業(yè)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(qū)不遠，尤其是一些燒結(jié)煤矸石磚隧道窯。余熱發(fā)電可為距離隧道窯700～1 200 m范圍內(nèi)的村民供暖。我國大部分地區(qū)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(nèi)的衛(wèi)生條件和舒適度都不高。隨著近些年農(nóng)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(qū)的隧道窯企業(yè)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(yè)投資供熱，收獲的不僅僅是供熱的經(jīng)濟效益，還會因此和周圍村民搞好關(guān)系，有利于企業(yè)在當?shù)匕l(fā)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(yè)要進行投資，三是周圍村民要配合。山東一家隧道窯企業(yè)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(yǎng)殖種植

有些企業(yè)的隧道窯規(guī)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(yǎng)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(qū)域大棚內(nèi)作物長勢好，甚至在極端情況下還會產(chǎn)生霜凍災(zāi)害。如果把隧道窯的余熱供應(yīng)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(chǎn)養(yǎng)殖，縮短冬季魚類的養(yǎng)殖周期，降低養(yǎng)殖成本，提高經(jīng)濟效益。

表1　隧道窯余熱發(fā)電/熱電聯(lián)產(chǎn)經(jīng)濟技術(shù)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(yè)，為制冷單位提供熱源，將開辟夏季余熱利用的新領(lǐng)域。利用隧道窯產(chǎn)生的熱蒸汽或者熱水配合溴化鋰作為工作介質(zhì)，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(yè)。目前，我國溴化鋰制冷機加工制作技術(shù)已經(jīng)成熟，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，易于推廣應(yīng)用。溴化鋰制冷技術(shù)首先是從電力行業(yè)開始應(yīng)用的，后來發(fā)展到冶金、制藥、化工等行業(yè)，在建材行業(yè)應(yīng)用還不是太多，但是溴化鋰制冷技術(shù)設(shè)備及工藝流程簡單，便于企業(yè)采用。溴化鋰制冷可以利用原有的供熱管網(wǎng)和換熱器滿足取暖和制冷需要，不需要另建大量管網(wǎng)用于制冷，這樣推廣應(yīng)用該技術(shù)就簡單、方便、經(jīng)濟。溴化鋰制冷適用于大面積制冷，其制冷面積不應(yīng)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(guī)模太小了經(jīng)濟效益不突出。城市附近隧道窯企業(yè)可以考慮用隧道窯余熱為周圍居民或企事業(yè)單位冬天供暖，夏天供冷。

5　結(jié)語

我國現(xiàn)在的隧道窯余熱利用水平還不是很高，大部分企業(yè)僅僅是利用余熱烘干或加熱入窯物料，生產(chǎn)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(zhì)余熱沒有被利用。對于規(guī)模較大有條件的企業(yè)，建議采用電、熱、冷聯(lián)產(chǎn)的方式利用余熱，高品質(zhì)的余熱用來產(chǎn)生蒸汽發(fā)電，低品質(zhì)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(nóng)村地區(qū)的隧道窯企業(yè)應(yīng)該充分利用好隧道窯余熱，為社會主義新農(nóng)村建設(shè)發(fā)揮應(yīng)有的作用。

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［3］景雙柱，任建宏，張燕.農(nóng)村煤矸石燒磚隧道窯余熱利用可行性分析［J］.新農(nóng)村建設(shè)與環(huán)境保護—華北五省市區(qū)環(huán)境科學(xué)學(xué)會第十六屆學(xué)術(shù)年會優(yōu)秀論文集［C］.2009.

［4］許彥明，王文君.東北地區(qū)首臺煤矸石燒結(jié)磚隧道窯余熱發(fā)電機組成功并網(wǎng)發(fā)電［J］.磚瓦世界，2012，10：2.

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