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煤矸石余熱技術(shù)運(yùn)用論文
引言
煤矸石制磚是順應(yīng)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),走清潔生產(chǎn)、可持續(xù)發(fā)展的道路而建立的。但是在制磚的過程中會產(chǎn)生大量的廢熱,這些廢棄的熱量不加利用,又重新排入大氣,形成二次污染,對職工工作、生活環(huán)境造成了一定的影響,不能滿足保護(hù)環(huán)境、清潔生產(chǎn)和節(jié)約能源的發(fā)展要求。所以,對煤矸石制磚窯余熱利用技術(shù)的研究勢在必行。
1生產(chǎn)現(xiàn)狀
中國平煤神馬集團(tuán)平煤股份一礦平強(qiáng)新型建材有限公司是以生產(chǎn)煤矸石燒結(jié)多孔磚為主的股份制企業(yè),制磚生產(chǎn)線采用全內(nèi)燃燒磚工藝,熱量來源于煤矸石自身所產(chǎn)生的熱量。該公司2006年3月23日點火成功,設(shè)計生產(chǎn)能力1.2×108標(biāo)塊。生產(chǎn)工藝是采用山東泰安環(huán)美墻材開發(fā)裝備有限公司研制開發(fā)的先進(jìn)制磚技術(shù)和成套設(shè)備,不摻加其它任何原料,擠磚機(jī)真空度高,擠出壓力大,生產(chǎn)線具有效率高,成磚質(zhì)量好等特點。但在生產(chǎn)過程中,制磚窯爐出磚時的冷卻帶溫度高達(dá)900℃以上,磚坯出窯時溫度高達(dá)300℃以上[1],自然冷卻時間長,嚴(yán)重影響了卸磚,窯車循環(huán)速度慢,因此生產(chǎn)效率很低,一直不能達(dá)到預(yù)期的產(chǎn)量;同時釋放的大量熱能不能有效利用,既造成熱能浪費(fèi),又污染環(huán)境、制約生產(chǎn);且出磚時的大量散熱,造成車間環(huán)境溫度很高,給職工的生產(chǎn)、工作環(huán)境帶來嚴(yán)重影響,過高的溫度又會大大降低窯爐的使用壽命。
2余熱利用技術(shù)的研究
由于國內(nèi)對隧道窯余熱利用技術(shù)的研究起步較晚,余熱利用率較低,除少量余熱利用磚坯干燥外,隧道窯大部分產(chǎn)品冷卻熱量直接廢棄,從而造成大量的能源浪費(fèi)和熱源污染。針對平強(qiáng)新型建材有限公司制磚廠焙燒窯發(fā)熱量高,高溫帶分布過長等的具體情況,通過余熱鍋爐將窯內(nèi)多余的熱量吸收,用于廠區(qū)附近的平煤股份一礦職工采暖、洗浴、烘干衣服,從而為窯爐溫度控制、提高產(chǎn)量創(chuàng)造有利條件;同時可以大幅度減少熱源污染,充分發(fā)揮窯爐余熱的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益,提高企業(yè)的市場競爭力、提升企業(yè)的外部形象。
2.1利用方案采用熱輻射的方式將爐體內(nèi)多余的熱量傳遞給循環(huán)流動的冷水,冷水吸收熱量后被逐級加熱成所需參數(shù)的蒸汽,蒸汽一方面通過汽-水換熱機(jī)組轉(zhuǎn)化成熱水供職工洗浴、采暖,另一方面用來烘干衣服。
2.2解決的主要問題a)采用以輻射換熱為主的熱交換方式[2],換熱效率高,解決了管道磨損、積灰等問題;b)采用交叉布置吸熱管,增加單位長度鍋爐受熱面;合理控制鍋爐集箱長度,掌控窯車溫度降低的幅度;c)在不影響隧道窯燒結(jié)段正常工作的前提下,將冷卻段物料燃燒放出的熱能和高溫物料所具有的熱能充分利用,既利于物料的燃盡,又利于物料的冷卻;d)在不影響隧道窯正常生產(chǎn)的基礎(chǔ)上,不改變隧道窯的整體結(jié)構(gòu),合理設(shè)計鍋爐及蒸汽收集管道的安裝位置;e)解決從余熱鍋爐出口出來的高溫氣流在下一階段如何進(jìn)一步利用問題。2.3技術(shù)關(guān)鍵a)在與窯爐接觸的部位設(shè)置了爐體受熱面,以防低于露點,造成管道被硫腐蝕;b)與窯爐接觸的部位,做保溫處理,避免鋼材的熱脹冷縮對窯爐造成損壞;c)在窯爐冷卻段,架設(shè)鋼架結(jié)構(gòu),使鍋爐安裝后不增加對窯爐的荷載。
3實施內(nèi)容
3.1余熱制汽鍋爐的選型及安裝a)解決鍋爐與窯爐的技術(shù)參數(shù)相匹配問題。鍋爐與窯爐的技術(shù)參數(shù)若不相匹配,會造成窯爐溫度急劇下降,給磚廠的安全生產(chǎn)帶來隱患;需要解決鍋爐的蒸發(fā)量、鍋筒規(guī)格、集箱規(guī)格、受熱面管子及受熱面面積等與制磚窯的技術(shù)參數(shù)相匹配問題;b)合理設(shè)計鍋爐及蒸汽收集管道的安裝位置,以免對隧道窯爐的正常生產(chǎn)產(chǎn)生影響;c)解決鍋爐承重問題。通過架設(shè)鋼結(jié)構(gòu),減少對鍋爐的壓力,以延長鍋爐的使用壽命;d)合理選擇熱交換方式,解決蒸汽收集磨損、積灰等問題。
3.2建設(shè)配套管網(wǎng)設(shè)施收集起來的余熱就地利用不太現(xiàn)實,這需要管網(wǎng)把熱量輸送到礦區(qū)使用。因此,在余熱利用過程中需要建設(shè)配套管網(wǎng)設(shè)施。主要包括以下幾方面:合理布置管道走向;在經(jīng)濟(jì)、安全的前提下,合理選擇管徑;制定管網(wǎng)施工方案及安全措施。
3.3建設(shè)汽水換熱站管網(wǎng)輸送過來的是高溫蒸汽,需要把高溫蒸汽轉(zhuǎn)換成所需溫度的熱水。汽水換熱站就是高溫蒸汽與冷水熱量交換的地方,是余熱利用過程中必不可少的1個環(huán)節(jié);因此,必須建設(shè)1座汽水換熱站。
4主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
余熱利用后,每年可節(jié)約標(biāo)煤5913t,減少排放CO215492.06t,SO250.26t;年平均節(jié)能收入為604.44×104元,投資回收期為0.61年。
5實施效果
該工程完工后,于2011年9月開始試運(yùn)行,在2011年9月至12月試運(yùn)行期間,各項設(shè)施、設(shè)備性能良好,蒸汽壓力、溫度達(dá)到了設(shè)計要求;其中連續(xù)計量3個月,經(jīng)計算,僅余熱利用可折標(biāo)煤1478.25t,且減CO23873.02t,減排SO212.57(t相對燃煤)實現(xiàn)利潤123.03×104元。
6效益分析
6.1經(jīng)濟(jì)效益經(jīng)測算,每年可實現(xiàn)銷售收入604.44×104元,實現(xiàn)純利潤492.12×104元,銷售利潤率81.4%,投資回收期0.61年,投資回報期短。
6.2社會效益余熱鍋爐上馬后,能夠降低制磚成本,增加出磚產(chǎn)量,提高企業(yè)的市場競爭力,并能夠安置更多的富裕人員就業(yè),為進(jìn)一步取消粘土磚奠定基礎(chǔ)。
6.3環(huán)境效益相對燃煤鍋爐來說,每年綜合利用廢熱節(jié)能量折標(biāo)煤5913t,減排CO215492.06t,減排SO250.26t。能夠有效降低廠房內(nèi)的環(huán)境溫度,改善職工的工作環(huán)境。
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