碳素煅燒爐余熱的綜合利用實例

1、<p>　　煅燒爐余熱的綜合利用</p><p>　　目前，河北省馬頭鋁業(yè)集團公司有2臺6層火道12室全封閉自動排料順流式煅燒爐。2年來，一方面煅燒爐產生大量熱能、煙氣不加利用地排放到大氣中，造成污染；另一方面，總公司生產、動力、取暖又需要大量熱能，因此，決定引進化工部第一設計院設計的高效有機熱載體加熱爐，利用煅燒爐煙氣余熱作為該加熱爐的熱源，綜合利用能源，減少環(huán)境污染，提高經濟效益。</p>

2、;<p><b>　　1　理論計算</b></p><p>　　1.1　公司生產及生活所需熱量計算</p><p>　?。?）瀝青熔化所需熱量〔1〕</p><p>　　Q熔=G瀝〔Cp固（t1－t0）＋Cp液（t2－t1）〕／T</p><p>　　=14000×〔1.34×（95－0

3、）＋1.67×（195－95）〕／24</p><p>　　=171675kJ／h</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　Q熔—瀝青熔化所需熱量，kJ／h；</p><p>　　G瀝—每天所需熔化瀝青的質量，kg；</p><p>　　Cp固—固體瀝青比熱容，k

4、J／（kg·℃）；</p><p>　　Cp液—液體瀝青比熱容，kJ／（kg·℃）；</p><p>　　t1—瀝青熔化時溫度，℃；</p><p>　　t0—冬季瀝青常溫，℃；</p><p>　　t2—液體瀝青應達到溫度，℃；</p><p>　　T—瀝青熔化時間，h。　　</p>

5、<p>　?。?）瀝青排除水分的蒸發(fā)熱</p><p>　　Q蒸=〔G水C水（100－t0）＋G水C蒸〕／T</p><p>　　=〔14000×5％×1.0×100＋14000×5％×539〕／1</p><p>　　=447300kJ／h</p><p><b>　　

6、式中：</b></p><p>　　Q蒸—排除水分蒸發(fā)熱，kJ／h；</p><p>　　G水—瀝青內水分的質量，kg；</p><p>　　C水—水的比熱容，kJ／（kg·℃）；</p><p>　　t0—冬季瀝青常溫，℃；</p><p>　　C蒸—水的蒸發(fā)熱，kJ／kg；</p>

7、<p>　　T—脫水時間，h?！　?lt;/p><p>　?。?） 混捏糊料所需熱量　　</p><p>　　制糊車間有兩臺混捏鍋，每小時生產兩鍋糊料，每鍋糊料重1600kg，配比如下：</p><p>　　煅后石油焦（73±2）％、瀝青（27±2）％；</p><p>　　煅后焦質量G1=1600×7

8、3％=1168kg、瀝青質量G2=1600×27％=432kg。</p><p>　　2臺混捏鍋每小時糊料消耗的熱量：</p><p>　　Q糊=2〔G1C焦（t3－t0）〕</p><p>　　=2×〔1168×3.09×（150－0）〕</p><p>　　=1082736kJ／h</p>

9、;<p><b>　　式中：</b></p><p>　　C焦—煅后焦平均比熱容，kJ／(kg·℃)；</p><p>　　t3—混捏時糊料溫度，℃；</p><p>　　t0—冬季常溫，℃?！　?lt;/p><p>　?。?）采暖用油需熱量</p><p>　　Q暖=G載C油

10、×(t5- t4)</p><p>　　=10000×4.18×0.85×（80-60）</p><p>　　=710600Kj/h</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　G載—導熱載體質量，kg；</p><p>　　C油—導熱載

11、體比熱容，0.85 C水；</p><p>　　t4—導熱油回口溫度，℃；</p><p>　　t5—導熱油出口溫度，℃?！　。?）散熱損失　　(a)瀝青槽散熱損失量 　　</p><p>　　Q散1 =n×A×d×(t6- t0)</p><p>　　=4×20×41.8

12、15;(60-0)</p><p>　　=200640KJ/h</p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　n—瀝青槽數(shù)；</b></p><p>　　A—外表散熱面積，m2，下同；</p><p>　　d—容器表面的散熱系數(shù)，kJ／（m2

13、3;℃·h），下同；</p><p>　　t6—容器表面溫度，℃，下同；</p><p>　　t0—冬季溫度，℃，下同?！　?b)氧化分廠反應池散熱損失量 　 </p><p>　　Q散2 = A×d×(t6- t0)</p><p>　　=20×41.8×(60-0)</p

14、><p>　　=40128KJ/h</p><p>　　(c)各種管道、混捏鍋等散熱損失　</p><p>　　Q散3=240000KJ/h（實踐總結）</p><p>　　Q總散= Q散1+Q散2+Q散3=480768KJ/h</p><p><b>　?。?）共需要總熱量</b></p>

15、;<p>　　Q總= Q熔+ Q蒸+ Q糊+ Q暖+ Q總散</p><p>　　=2893079 KJ/h</p><p>　　假若高效有機熱載體爐熱效率為65％〔2〕,則</p><p>　　總需熱能=Q總÷65％=4.45×106kJ／h。</p><p>　　有機熱載體爐熱效率為65％〔2〕，參照山東

16、華源鍋爐有限公司數(shù)據。</p><p>　　1.2 熱能的提供　　</p><p>　　我公司煅燒爐采用石油焦自身揮發(fā)分加熱，每罐排料量60kg／h，共24罐，總排料量1440kg／h，投入產出率以75％計算，則需投入生料量1920kg／h，原料組分中水分8％，揮發(fā)分10％，碳燒損5％，其他2％，形成進入集中煙氣道的煙氣量為： </p><p>　　V水蒸汽=192

17、0×8％×22.4／18=191m3/h </p><p>　　V揮發(fā)分=1920×10％×22.4／6.33×5.016=3411 m3/h </p><p>　　V炭燒損=（1920×5％×22.4／12）／21％=853 m3/h</p><p><b>　　式中：</b&g

18、t;</p><p>　　6.33—揮發(fā)分平均相對分子質量；</p><p>　　5.016m3/m3—單位體積揮發(fā)份完全燃燒生成煙氣量；</p><p>　　21％—空氣中氧氣含量。</p><p>　　V煙總=V水＋V揮＋V損=191＋3411＋853=4455m3／h</p><p>　　經分析煙氣主要成分、比熱

19、容如表1所示[2]。</p><p>　　Cp900=2.19×17.5％+1.7×10.6％+1.47×2.01％+1.38×69.8％</p><p>　　=1.58 KJ/(m3·℃)</p><p>　　Cp280=1.88×17.5％+1.55×10.6％+1.36×2.01％

20、+1.31×69.8％=1.44KJ/(m3·℃)</p><p>　　Q煙= V煙(t進Cp900- t出Cp280)</p><p>　　=4455×（900×1.58-280×1.44）</p><p>　　=4.57×106KJ/h</p><p><b>　　式中

21、：</b></p><p>　　Q煙—煙氣提供的熱量，kJ／h；</p><p>　　V煙—煙氣總體積，m3；</p><p>　　t進—有機熱載體加熱爐進口溫度，℃；</p><p>　　t出—有機熱載體加熱爐出口溫度，℃；</p><p>　　cp900—煙氣900℃平均比熱容，kJ／（m3·

22、℃）；</p><p>　　cp280—煙氣在280℃平均比熱容，kJ／（m3·℃）。</p><p><b>　　表1煙氣主要成分</b></p><p>　　根據熱平衡計算和生產實際情況，選用兩臺2.5GJ高效有機熱載體爐，既能滿足總公司現(xiàn)實需要，又為將來其他供水等需要留有余地。</p><p>　　2　系

23、統(tǒng)改造方案及實施過程</p><p><b>　　2.1改造方案</b></p><p>　　原排放系統(tǒng)不變，將原煙囪加高12m，達40m，在煅燒爐集中煙道的另一側，預建一條引熱煙道，串聯(lián)有機熱載體爐，為不影響煅燒爐的正常生產，采用不停爐熱砌新工藝，用耐火彎頭外接引熱煙道閘板，直接導入有機熱載體爐，整個對接工作僅需4h；原生產管道、設備保留延用（包括炭素分廠、氧化分廠

24、）；加裝300m采暖管道供辦公樓采暖。</p><p>　　2.2改造后供熱系統(tǒng)主要設備　　</p><p>　　1）2臺高效有機熱載體爐；</p><p><b>　　2）1臺注油泵；</b></p><p><b>　　3）1臺儲油罐；</b></p><p><b

25、>　　4）2臺膨脹槽；</b></p><p><b>　　5）3臺熱油泵；</b></p><p><b>　　6）過濾器;</b></p><p><b>　　7）儀表；</b></p><p><b>　　8）閥門；</b><

26、/p><p>　　9）用熱設備：4臺瀝青熔化池，1臺瀝青高位槽，2臺混捏鍋，氧化分廠4臺反應池，采暖設備及輸送管道。</p><p>　　2.3調試運行步驟　　</p><p>　　向管道系統(tǒng)注油——冷運行——打開引熱煙道閘板——關閉原煙道閘板——調節(jié)煙氣溫度（負壓）——脫水、脫羥餾分（接熱油升溫曲線控制）——升溫——通入用熱設備</p><p>

27、;　　3　高效有機熱載體爐使用效果</p><p><b>　　（1）節(jié)能增效：</b></p><p>　　高效有機熱載體爐取代原2臺2.5GJ加熱熱油爐（另作擴產供熱）作為供熱熱源，節(jié)省人員、物耗，節(jié)煤2000t，減少向大氣排放廢氣2000m3，其中：50t</p><p>　　SO2，10t煙塵，節(jié)省在崗人員50％，季節(jié)工25人/年。　　

28、</p><p>　?。?）提高產品質量：</p><p>　　改造后，有機熱載體出口溫度控制在（200±5）℃，進口溫度控制在（190±5）℃，瀝青槽熔化溫度為（190±5）℃，出糊溫度為150～160℃，改善了熔化瀝青的指標（見表2）。</p><p>　　表2改造前后熔化瀝青指標對比</p><p><

29、;b>　　4　結語</b></p><p>　　高效有機熱載體爐利用煅燒爐余熱可行，可用于熔化高溫瀝青、改質瀝青。經改造，生產的自動化程度提高，降低了生產成本，提高了石墨制品的質量，并使炭素分廠新開發(fā)生產的貧油糊質量穩(wěn)定，為氧化分廠生產仿不銹鋼型板等高品質產品鋪平了道路。</p><p>　　作者簡介：高扶民男1968年生，大專學歷，現(xiàn)在馬頭鋁業(yè)集團有限公司炭素分廠工作。