论文部分内容阅读
【摘 要】目前，砖厂制砖窑炉的余热利用属于空白。现在国内窑炉余热利用，采用安装制气锅炉以及发电等手段。制砖窑的余热利用考虑安装制气锅炉，该项目完成后，可创造年产值600余万元，利润500余万元，有效降低职工工作场所的温度，改善职工工作环境。可使企业制砖产品降低成本，有效占领产品市场。使产品出窑时的温度有效降低，提高卸砖速度，增加产量。为企业长远发展，起到良好的推动作用。课题属国家发改委产业政策支持，初步论证年可节约11000吨煤，可降低窑尾温度，该项目可申请国家政策节约奖励300余万元。
【关键词】余热利用；制气锅炉；技术；产业支持；研究
1.制砖窑产生的余热
由于国内对隧道窑余热利用技术的研究起步较晚，余热利用率较低，除少量余热利用砖坯干燥外，隧道窑大部分产品冷却热量直接废弃，从而造成大量的能源浪费和热源污染。
针对焙烧窑发热量高，高温带分布过长等具体情况，通过余热锅炉将窑内多余的热量吸收，用于矿区职工洗浴，冬季生活供暖，为窑炉温度控制、提高产量创造有利条件；同时可以大幅度减少热源污染的程度，充分发挥窑炉余热的最大经济效益、社会效益。
随着国家对经济增长方式的调整，即不以牺牲环境为代价来发展经济，走清洁生产、可持续发展的道路，国家对环境保护和节能工作的重视程度不断增加，对工矿企业节能情况、能源消耗情况更加关注的情况下，清洁生产的开展，节能降耗成为一个企业发展、壮大并走向成功的必经之路。砖厂每天生产过程中废弃的热量对厂区工作环境、生活造成了一定的影响，已不能满足保护环境、清洁生产和节能的国家产业发展要求，给企业的持续发展带来了非常大的压力。
隧道窑余热制汽项目是国家重点支持的技改项目，是企业发展循环经济的重要手段，对降低企业的生产成本、提高企业的市场竞争力、提升企业的形象具有重要的作用。
2.余热制气锅炉
2.1余热制气锅炉技术研究
为了对焙烧窑尾部的余热加以利用，6.9米宽的两条制砖窑可上马两台低压余热蒸汽锅炉，产生的蒸汽供矿区职工洗浴使用。一台低压余热锅炉的蒸发量为2.5吨。根据对同规模矸石砖厂余热锅炉的调研，确定安装总规模为5.0t/h。两条窑分别安装一台2.5t/h余热锅炉，同时建设配套的蒸汽管网。
2.2余热制气锅炉结构及工作原理
为了对焙烧窑尾部的余热加以利用，6.9米宽的两条制砖窑可上马两台低压余热蒸汽锅炉，产生的蒸汽供矿区职工洗浴使用。每台低压余热锅炉的蒸发量为2.5吨。目前冬季每小时用汽量为25吨，夏季每小时用汽量为8吨，春、秋两季每小时用汽量为15吨，因此，砖厂产生的余热能够被全部利用。通过多次调研生产厂家及用户，认为采用低压余热锅炉价格低，性能可靠，生产周期短，能够满足需要。因此，决定选用余热锅炉形式，收集余热利用。
目前制砖窑炉的冷却带温度高达900℃以上，砖坯出窑时温度高达300℃以上，这么高的温度，严重影响了卸砖，加之有些单位卸车位少，自然冷却时间长，窑车循环速度慢，因此生产效率很低，一直不能达到预期的产量，这些大量的热能不能有效利用，既造成大量的浪费，又制约生产，由于热值高，造成车间环境温度升高，给职工的生产、工作环境带来严重影响，过高的温度又会大大降低窑炉的使用寿命。
（注：采用制砖窑温度实际运行变化图）
2.3 余热制气锅炉安装技术参数
2.3.1锅炉主要技术参数
设计蒸发量：2.5吨 锅筒规格：?900×12 集箱规格：?273×8
受热面管子：?51×3 受热面面积：125m2
2.3.2结构设计
在结构上我们改进吸收原有的设计模式，在制砖窑顶横向布置受热面，这样便于布置受热面和锅炉安装改造，并对其不足之处进行了改造，原设计的锅炉水循环为左侧下降管，右侧为上升导汽管，中间布置一组受热面，经过改进，我们将左右设计成对称结构形式，每侧布置4根下降管，7根上升导气管，中间交叉布置两组受热面，这样，锅炉的结构更加合理。单位长度可大幅增加锅炉受热面。在锅炉的进口部位，为了降低砖车的稳定骤降对烧结砖质量的影响，适量增加锅炉集箱长度，减少受热面布置的密度。
砖车经过锅炉后，都有一个表面温度上升的过程，为了有效利用这一部分热量，可增加尾部给水余热蛇形管，厂内弯制，现场施工，根据炉窑的断面形式悬吊于窑顶。
2.3.3锅炉的受热面设计
因制砖窑冷却段的物料温度低于900℃，因此锅炉的受热面设计上不能偏于保守，受热面设计小的话，正常运行时，达不到锅炉设计蒸发量，冷却段的热量也不能有效的吸收，砖车在冷却段冷却时间长，起不到好的作用。因此，我们一方面将受热面增加到120～130㎡，另一方面增加尾部给水预热管，确保锅炉有足够的出力，达到投资效益的最大化。
2.3.4锅炉附件配置要求自动控制方面
余热锅炉与其它锅炉的运行不同，煤矸石制砖窑与锅炉连为一体，一旦运行起来，余热锅炉就不能停，这样，对锅炉各配套设备，以及自动控制方面提出了更高的要求，所以各方面全部采用高端的配置。每台炉上配备两只普通水位计，两只双色水位计，水位控制部分采用浮球式传感器，锅炉阀门配置2.5Mpa等级的阀门，一次仪表采用高等级仪表，电控柜采用南京仁泰锅炉自控设备有限公司的电脑控制，可对四台锅炉同时采用集中控制，锅炉的运行压力、温度参数数字显示，可实现锅炉的低水位控制和高水位报警。煤矸石制砖窑的余热锅炉大都距控制室较远，因此除进行控制锅炉正常运行外，还对每台锅炉的两个双色水位计进行远程集中监控。
2.3.5余热锅炉补给水处理系统
（1）系统出力的计算。
生产供汽损失：5.0t/h
锅炉排汽损失：1×5×2%=0.1t/h
锅炉汽水损失：1×5×2%=0.1t/h
锅炉补给水量：5+0.1+0.1=5.2t/h
因此，确定化学软水站出力为6t/h。
（2）拟定主要设备选型。
软化水系统采用锅炉厂配套的钠离子交换器。水处理能力6t/h。
2.4实施效果
项目的研究成果不但可以直接应用于砖厂，有着很好的应用前景，经济效益显著。
经初步分析，项目计算期内，每年可节约标煤5913吨，减少排放二氧化碳15492.06吨，二氧化硫50.26吨。年平均节能收入为604.44万元，投资回收期为0.61年。项目具有较好的财务盈利能力，投资风险小，增长效益稳定。
3.结论
本项目是在国内多套矸石隧道窑余热锅炉装置设计的基础上，结合国内近年来的实际运行经验，在稳妥可靠的前提下进行改进和提高，技术装备立足于国产化。通过完善及改进工艺，改进设备结构及材质，使本余热利用装置的技术与装备达到国内先进水平。力争该装置技术上更稳妥、性能上更可靠、操作上更方便、投资更省。本项目在环境保护、劳动安全方面采用了行之有效的措施，可以达到国家划定的要求。项目投产后经济效益明显，同时环境效益和社会效益是巨大的，在技术上和经济上都是可行的。
【参考文献】
[1]孟耀宗，沈春宝.冶金化铁炉余热利用大有潜力[J].节能，1984（3）.
[2]张协申.煤矸石砖窑余热利用研究[J].应用能源技术，2011（2）.
[3]陈奇源.余热锅炉技术改造及其效果[J].广西节能，1999（3）.
[4]曹家甡.余热锅炉技术进展[A].中国动力工程学会成立四十周年文集[C].2002.
[5]周玉磊.提高余热利用水平 实现循环经济[N].中国冶金报，2010.
【关键词】余热利用；制气锅炉；技术；产业支持；研究
1.制砖窑产生的余热
由于国内对隧道窑余热利用技术的研究起步较晚，余热利用率较低，除少量余热利用砖坯干燥外，隧道窑大部分产品冷却热量直接废弃，从而造成大量的能源浪费和热源污染。
针对焙烧窑发热量高，高温带分布过长等具体情况，通过余热锅炉将窑内多余的热量吸收，用于矿区职工洗浴，冬季生活供暖，为窑炉温度控制、提高产量创造有利条件；同时可以大幅度减少热源污染的程度，充分发挥窑炉余热的最大经济效益、社会效益。
随着国家对经济增长方式的调整，即不以牺牲环境为代价来发展经济，走清洁生产、可持续发展的道路，国家对环境保护和节能工作的重视程度不断增加，对工矿企业节能情况、能源消耗情况更加关注的情况下，清洁生产的开展，节能降耗成为一个企业发展、壮大并走向成功的必经之路。砖厂每天生产过程中废弃的热量对厂区工作环境、生活造成了一定的影响，已不能满足保护环境、清洁生产和节能的国家产业发展要求，给企业的持续发展带来了非常大的压力。
隧道窑余热制汽项目是国家重点支持的技改项目，是企业发展循环经济的重要手段，对降低企业的生产成本、提高企业的市场竞争力、提升企业的形象具有重要的作用。
2.余热制气锅炉
2.1余热制气锅炉技术研究
为了对焙烧窑尾部的余热加以利用，6.9米宽的两条制砖窑可上马两台低压余热蒸汽锅炉，产生的蒸汽供矿区职工洗浴使用。一台低压余热锅炉的蒸发量为2.5吨。根据对同规模矸石砖厂余热锅炉的调研，确定安装总规模为5.0t/h。两条窑分别安装一台2.5t/h余热锅炉，同时建设配套的蒸汽管网。
2.2余热制气锅炉结构及工作原理
为了对焙烧窑尾部的余热加以利用，6.9米宽的两条制砖窑可上马两台低压余热蒸汽锅炉，产生的蒸汽供矿区职工洗浴使用。每台低压余热锅炉的蒸发量为2.5吨。目前冬季每小时用汽量为25吨，夏季每小时用汽量为8吨，春、秋两季每小时用汽量为15吨，因此，砖厂产生的余热能够被全部利用。通过多次调研生产厂家及用户，认为采用低压余热锅炉价格低，性能可靠，生产周期短，能够满足需要。因此，决定选用余热锅炉形式，收集余热利用。
目前制砖窑炉的冷却带温度高达900℃以上，砖坯出窑时温度高达300℃以上，这么高的温度，严重影响了卸砖，加之有些单位卸车位少，自然冷却时间长，窑车循环速度慢，因此生产效率很低，一直不能达到预期的产量，这些大量的热能不能有效利用，既造成大量的浪费，又制约生产，由于热值高，造成车间环境温度升高，给职工的生产、工作环境带来严重影响，过高的温度又会大大降低窑炉的使用寿命。
（注：采用制砖窑温度实际运行变化图）
2.3 余热制气锅炉安装技术参数
2.3.1锅炉主要技术参数
设计蒸发量：2.5吨 锅筒规格：?900×12 集箱规格：?273×8
受热面管子：?51×3 受热面面积：125m2
2.3.2结构设计
在结构上我们改进吸收原有的设计模式，在制砖窑顶横向布置受热面，这样便于布置受热面和锅炉安装改造，并对其不足之处进行了改造，原设计的锅炉水循环为左侧下降管，右侧为上升导汽管，中间布置一组受热面，经过改进，我们将左右设计成对称结构形式，每侧布置4根下降管，7根上升导气管，中间交叉布置两组受热面，这样，锅炉的结构更加合理。单位长度可大幅增加锅炉受热面。在锅炉的进口部位，为了降低砖车的稳定骤降对烧结砖质量的影响，适量增加锅炉集箱长度，减少受热面布置的密度。
砖车经过锅炉后，都有一个表面温度上升的过程，为了有效利用这一部分热量，可增加尾部给水余热蛇形管，厂内弯制，现场施工，根据炉窑的断面形式悬吊于窑顶。
2.3.3锅炉的受热面设计
因制砖窑冷却段的物料温度低于900℃，因此锅炉的受热面设计上不能偏于保守，受热面设计小的话，正常运行时，达不到锅炉设计蒸发量，冷却段的热量也不能有效的吸收，砖车在冷却段冷却时间长，起不到好的作用。因此，我们一方面将受热面增加到120～130㎡，另一方面增加尾部给水预热管，确保锅炉有足够的出力，达到投资效益的最大化。
2.3.4锅炉附件配置要求自动控制方面
余热锅炉与其它锅炉的运行不同，煤矸石制砖窑与锅炉连为一体，一旦运行起来，余热锅炉就不能停，这样，对锅炉各配套设备，以及自动控制方面提出了更高的要求，所以各方面全部采用高端的配置。每台炉上配备两只普通水位计，两只双色水位计，水位控制部分采用浮球式传感器，锅炉阀门配置2.5Mpa等级的阀门，一次仪表采用高等级仪表，电控柜采用南京仁泰锅炉自控设备有限公司的电脑控制，可对四台锅炉同时采用集中控制，锅炉的运行压力、温度参数数字显示，可实现锅炉的低水位控制和高水位报警。煤矸石制砖窑的余热锅炉大都距控制室较远，因此除进行控制锅炉正常运行外，还对每台锅炉的两个双色水位计进行远程集中监控。
2.3.5余热锅炉补给水处理系统
（1）系统出力的计算。
生产供汽损失：5.0t/h
锅炉排汽损失：1×5×2%=0.1t/h
锅炉汽水损失：1×5×2%=0.1t/h
锅炉补给水量：5+0.1+0.1=5.2t/h
因此，确定化学软水站出力为6t/h。
（2）拟定主要设备选型。
软化水系统采用锅炉厂配套的钠离子交换器。水处理能力6t/h。
2.4实施效果
项目的研究成果不但可以直接应用于砖厂，有着很好的应用前景，经济效益显著。
经初步分析，项目计算期内，每年可节约标煤5913吨，减少排放二氧化碳15492.06吨，二氧化硫50.26吨。年平均节能收入为604.44万元，投资回收期为0.61年。项目具有较好的财务盈利能力，投资风险小，增长效益稳定。
3.结论
本项目是在国内多套矸石隧道窑余热锅炉装置设计的基础上，结合国内近年来的实际运行经验，在稳妥可靠的前提下进行改进和提高，技术装备立足于国产化。通过完善及改进工艺，改进设备结构及材质，使本余热利用装置的技术与装备达到国内先进水平。力争该装置技术上更稳妥、性能上更可靠、操作上更方便、投资更省。本项目在环境保护、劳动安全方面采用了行之有效的措施，可以达到国家划定的要求。项目投产后经济效益明显，同时环境效益和社会效益是巨大的，在技术上和经济上都是可行的。
【参考文献】
[1]孟耀宗，沈春宝.冶金化铁炉余热利用大有潜力[J].节能，1984（3）.
[2]张协申.煤矸石砖窑余热利用研究[J].应用能源技术，2011（2）.
[3]陈奇源.余热锅炉技术改造及其效果[J].广西节能，1999（3）.
[4]曹家甡.余热锅炉技术进展[A].中国动力工程学会成立四十周年文集[C].2002.
[5]周玉磊.提高余热利用水平 实现循环经济[N].中国冶金报，2010.