煤矸石余热技术运用论文
引言
煤矸石制砖是顺应发展循环经济,走清洁生产、可持续发展的道路而建立的。但是在制砖的过程中会产生大量的废热,这些废弃的热量不加利用,又重新排入大气,形成二次污染,对职工工作、生活环境造成了一定的影响,不能满足保护环境、清洁生产和节约能源的发展要求。所以,对煤矸石制砖窑余热利用技术的研究势在必行。
1生产现状
中国平煤神马集团平煤股份一矿平强新型建材有限公司是以生产煤矸石烧结多孔砖为主的股份制企业,制砖生产线采用全内燃烧砖工艺,热量来源于煤矸石自身所产生的热量。该公司2006年3月23日点火成功,设计生产能力1.2×108标块。生产工艺是采用山东泰安环美墙材开发装备有限公司研制开发的先进制砖技术和成套设备,不掺加其它任何原料,挤砖机真空度高,挤出压力大,生产线具有效率高,成砖质量好等特点。但在生产过程中,制砖窑炉出砖时的冷却带温度高达900℃以上,砖坯出窑时温度高达300℃以上[1],自然冷却时间长,严重影响了卸砖,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;同时释放的大量热能不能有效利用,既造成热能浪费,又污染环境、制约生产;且出砖时的大量散热,造成车间环境温度很高,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。
2余热利用技术的研究
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。针对平强新型建材有限公司制砖厂焙烧窑发热量高,高温带分布过长等的具体情况,通过余热锅炉将窑内多余的热量吸收,用于厂区附近的平煤股份一矿职工采暖、洗浴、烘干衣服,从而为窑炉温度控制、提高产量创造有利条件;同时可以大幅度减少热源污染,充分发挥窑炉余热的经济效益、社会效益,提高企业的市场竞争力、提升企业的外部形象。
2.1利用方案采用热辐射的方式将炉体内多余的热量传递给循环流动的冷水,冷水吸收热量后被逐级加热成所需参数的蒸汽,蒸汽一方面通过汽-水换热机组转化成热水供职工洗浴、采暖,另一方面用来烘干衣服。
2.2解决的主要问题a)采用以辐射换热为主的热交换方式[2],换热效率高,解决了管道磨损、积灰等问题;b)采用交叉布置吸热管,增加单位长度锅炉受热面;合理控制锅炉集箱长度,掌控窑车温度降低的幅度;c)在不影响隧道窑烧结段正常工作的前提下,将冷却段物料燃烧放出的热能和高温物料所具有的热能充分利用,既利于物料的燃尽,又利于物料的冷却;d)在不影响隧道窑正常生产的基础上,不改变隧道窑的整体结构,合理设计锅炉及蒸汽收集管道的安装位置;e)解决从余热锅炉出口出来的高温气流在下一阶段如何进一步利用问题。2.3技术关键a)在与窑炉接触的部位设置了炉体受热面,以防低于露点,造成管道被硫腐蚀;b)与窑炉接触的部位,做保温处理,避免钢材的'热胀冷缩对窑炉造成损坏;c)在窑炉冷却段,架设钢架结构,使锅炉安装后不增加对窑炉的荷载。
3实施内容
3.1余热制汽锅炉的选型及安装a)解决锅炉与窑炉的技术参数相匹配问题。锅炉与窑炉的技术参数若不相匹配,会造成窑炉温度急剧下降,给砖厂的安全生产带来隐患;需要解决锅炉的蒸发量、锅筒规格、集箱规格、受热面管子及受热面面积等与制砖窑的技术参数相匹配问题;b)合理设计锅炉及蒸汽收集管道的安装位置,以免对隧道窑炉的正常生产产生影响;c)解决锅炉承重问题。通过架设钢结构,减少对锅炉的压力,以延长锅炉的使用寿命;d)合理选择热交换方式,解决蒸汽收集磨损、积灰等问题。
3.2建设配套管网设施收集起来的余热就地利用不太现实,这需要管网把热量输送到矿区使用。因此,在余热利用过程中需要建设配套管网设施。主要包括以下几方面:合理布置管道走向;在经济、安全的前提下,合理选择管径;制定管网施工方案及安全措施。
3.3建设汽水换热站管网输送过来的是高温蒸汽,需要把高温蒸汽转换成所需温度的热水。汽水换热站就是高温蒸汽与冷水热量交换的地方,是余热利用过程中必不可少的1个环节;因此,必须建设1座汽水换热站。
4主要技术经济指标
余热利用后,每年可节约标煤5913t,减少排放CO215492.06t,SO250.26t;年平均节能收入为604.44×104元,投资回收期为0.61年。
5实施效果
该工程完工后,于2011年9月开始试运行,在2011年9月至12月试运行期间,各项设施、设备性能良好,蒸汽压力、温度达到了设计要求;其中连续计量3个月,经计算,仅余热利用可折标煤1478.25t,且减CO23873.02t,减排SO212.57(t相对燃煤)实现利润123.03×104元。
6效益分析
6.1经济效益经测算,每年可实现销售收入604.44×104元,实现纯利润492.12×104元,销售利润率81.4%,投资回收期0.61年,投资回报期短。
6.2社会效益余热锅炉上马后,能够降低制砖成本,增加出砖产量,提高企业的市场竞争力,并能够安置更多的富裕人员就业,为进一步取消粘土砖奠定基础。
6.3环境效益相对燃煤锅炉来说,每年综合利用废热节能量折标煤5913t,减排CO215492.06t,减排SO250.26t。能够有效降低厂房内的环境温度,改善职工的工作环境。
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