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(tuán)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(tuán)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(jìn)行焦寶石和莫來石的燒結(jié)。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(fèi)。本著節(jié)能減排、降本增持的目的，對豎窯進(jìn)行了改造，對生產(chǎn)工藝進(jìn)行了優(yōu)化。

2 余熱浪費(fèi)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(jī)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(fèi)。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(jìn)行加熱。蒸汽鍋爐燃?xì)庀牧枯^大，同時鍋爐屬于特種設(shè)備，對操作人員要求比較嚴(yán)格，1個鍋爐房需要8個操作人員，運(yùn)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(jìn)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(fèi)。另一方面，莫來石生產(chǎn)線上，莫來石濕坯需要進(jìn)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(fēng)爐提供，熱風(fēng)爐每天消耗大量的煤炭，且需要專人看護(hù)并進(jìn)行開停和填炭工作，耗費(fèi)人力和財力。并且由于環(huán)保要求，燃煤爐也需要關(guān)停淘汰。如何解決網(wǎng)帶濕坯烘干熱量的提供，成為當(dāng)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(dá)到90～200℃，制作換熱器安裝在排煙管上，鋪設(shè)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(jìn)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(jié)構(gòu)，在豎窯冷卻帶采取出料口進(jìn)風(fēng)、排熱風(fēng)口出風(fēng)的方法，利用從窯內(nèi)冷卻帶抽出的熱風(fēng)來替代燃煤熱風(fēng)爐熱量，接入原網(wǎng)帶熱風(fēng)管路，進(jìn)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(shè)安裝進(jìn)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(jìn)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(fēng)口位置接裝鋪設(shè)抽熱風(fēng)管路，然后連接到原燃煤熱風(fēng)爐熱風(fēng)進(jìn)入網(wǎng)帶的管路上。在豎窯冷風(fēng)口外附近位置安裝閘閥，以便控制出熱風(fēng)量。為確保豎窯熱風(fēng)滿足網(wǎng)帶烘干要求，將現(xiàn)運(yùn)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(guān)停熱風(fēng)爐，將熱風(fēng)爐與網(wǎng)帶管路斷開，安裝盲板，將豎窯抽熱風(fēng)管路與網(wǎng)帶管路串聯(lián)起來，通過原風(fēng)機(jī)來進(jìn)行熱風(fēng)的輸送。

借助除塵設(shè)備對熱風(fēng)進(jìn)行除塵，避免對坯料造成污染。安裝測溫?zé)犭娕?，利用原燃煤熱風(fēng)爐檢測系統(tǒng)對熱風(fēng)溫度進(jìn)行實時監(jiān)控。根據(jù)豎窯情況，調(diào)整排煙機(jī)壓力，調(diào)整各豎窯各點(diǎn)的天然氣、與風(fēng)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(yùn)行時間，由原來的分段式運(yùn)行改為間歇式，調(diào)整網(wǎng)帶循環(huán)風(fēng)機(jī)、供熱風(fēng)機(jī)和排濕風(fēng)機(jī)的比例，提高網(wǎng)帶的烘干效率。最后將熱風(fēng)管路進(jìn)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(yùn)行期間經(jīng)調(diào)試，通過對排煙管換熱器進(jìn)水閥的控制，得到水溫與產(chǎn)水量之間的關(guān)系。通過對比發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水溫達(dá)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(fēng)爐烘干溫度在150～180℃，滿足了網(wǎng)帶烘干熱風(fēng)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(jié)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(yùn)行。在烘干網(wǎng)帶進(jìn)行取樣，對濕坯烘干效果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在未進(jìn)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(dá)到原熱風(fēng)爐烘干的效果?？梢源_定冷卻帶余熱烘干莫來石濕坯能夠達(dá)到預(yù)期效果，滿足技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)。

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(dá)到預(yù)期設(shè)定目標(biāo)，改造圓滿完成。

4 結(jié) 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(fèi)，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。