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窑炉知识

如何提高窑的热经济性
时间:2014年10月07日    点击:次    来源:隧道窑

    衡量要的热经济性有两个指标,一是焙烧制品的热利用系数,二是窑的余热利用程度。目前,隧道窑的热经济性普遍不高。虽然冷却制品的余热利用了一些,如抽出去干燥坯体、在窑顶设置水箱或锅炉,但利用的不够充分。尤其是水箱中的热水和锅炉中的蒸汽二次利用率一般很低。窑顶、窑墙和车下的散热还比较多,有的窑出车温度较高,有的窑还从烧成带倒流一部分热空气至冷却带(牵制火行速度),有的窑漏损较大,以致使隧道窑焙烧的有效热(即用于蒸发水分、化学反应和将制品加热到最高温度所需要的热量除以燃料的化学热)仅为15%左右,余热利用(抽出去干燥坯体、供窑顶水箱或锅炉的热量除以燃料的化学热)约为20%,其余都损失掉了。损失的热量大致为:废气带走30%左右,窑顶、窑墙散失20%左右,出窑制品和窑车带出10%左右,车下散热和漏损也不少。因此,应进一步采取措施,提高余热利用率、减少热损失是提高窑的热经济,节约燃料的一个重要途径。

河北中节能新型材料有限公司的煤矸石砖厂隧道窑余热发电示范项目于20115月成功建成,并实现并网发电。

四川国立能源科技有限公司为该项目提供了完备的技术装备,采用专利技术“隧道窑辐射换热式余热发电”,该技术是由水处理系统、隧道窑余热锅炉系统、热工监控系统、汽轮发电机系统、电气监控系统、辅助设备及配套工程组成。其特点是:①比其他技术发电量大,投资回收期短;②社会效益和经济效益较好,性价比高;③具有较好的可操作性,运行人员较少(3/),设备操作简单;④使用寿命长(锅炉使用寿命20年以上);⑤采用这套装备时,对原生产工艺无不良影响。

在一般情况下,发电量可满足全厂自身用电量的50%以上,甚至完全满足全厂用电。

余热发电技术是利用企业高品位热量进行回收,并集中转化为电力供企业自用的技术。

在“十二五”期间,我国将建设100条煤矸石余热发电生产线。

提高窑的热经济性的另一途径是,在焙烧时,应尽量使窑温均匀,并加速传热,以缩短焙烧时间,提高产品的产量和质量,降低燃料消耗。

根据原料的物化性能,从理论上讲,砖的烧成周期只需要几个小时,但目前绝大多数在30h以上,这主要是现有的隧道窑传热不快,窑内温度分布不均匀,特别是预热带上下温差太大(有的高达300~400℃)造成的。在这样的状况下,当窑上部坯体已能够推到烧成带去了,可是窑下部坯体还处于低温阶段没有得到充分预热,在预热阶段应该完成的物化反应没有进行完全,如果勉强将其推到烧成带极易造成废品,所以不得不延长焙烧时间。这样做必然降低产量,增加燃料消耗。实践证明,只有加快传热和减少窑内温差(尤其在预热带创造一个“强湍流”状态,以减少其温差),才能实现快速焙烧。

影响窑内传热的因素有三个:①对流和辐射传热系数(α和α);②窑内气体(火焰)与制品的温度差(△t);③传热面积无论增大其中的哪一个,都能增加单位时间传给制品的热量,加快焙烧速度。预热带主要靠烟气对流传热(Q)给制品,如采取提高烟气温度来扩大烟气和制品的温差是有一定的限制的,特别是该区段温差较大的窑,烟气温度过髙会导致局部温度过高,使处于该位置的坯体报废。较好的办法是码坯垛时,尽量考虑扩大烟气和制品的接触面积,并提髙对流传热系数(α)。α几乎与气体流速成正比,因此要提高α就要提高窑内烟气的流速。增大流速也可促使窑温趋向均匀,为快速焙烧创件。然而目前有些隧道窑内流速太慢,仅1~2m/s。为了增加流速,有的厂在这一带采用气体再循环,设搅拌气幕等措施,收到一定的效果。国外有的隧道窑在这一带采用了高速等温烧嘴喷气,成百倍地增加对流传热,也使得预热带的温度基本均匀一致,效果十分明显。

烧成带主要靠火焰辐射传热(Q)给制品。提高Q可以从以下两个方面着手:

1)增强固体辐射传热。固体辐射传热系数比气体辐射传热系数大得多,增强了固体辐射可大大强化传热过程,促进快速焙烧。

2)坯垛适当稀码。稀码使得空隙大些,可提高气体辐射层厚度,从而提高辐射能力,加速了传热。

意大利的一个砖厂给烧天然气的隧道窑喷入氧气,使窑的产量大大提高;砖中内燃料造成的“黑心”完全消失,合格品由70%增至95%;燃料消耗也有所下降。获得的经济效益可以远远补偿氧气的消耗费用。

如采取增加动力消耗来换取降低热能消耗,合不合算,应算综合能耗账。1kw·h的电耗约相当于12289kj2940kcal)的热耗。

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