福建某水泥廠水泥旋窯窯體表面的余熱回收
來源：北京世能中晶能源科技有限公司 閱讀：5115 更新時間：2009-10-28 11:50| 詳細信息 | |||||
| 項目名稱 | 福建某水泥廠水泥旋窯窯體表面的余熱回收 | ||||
| 建設地點 | 建設起始時間 | 建設結束時間 | |||
| 建設性質 | 新建 | 工程投資 | 廢水性質 | ||
| 處理規模 | 進水水質 | 出水水質 | |||
| 處理工藝 | 運行費用 | 承包范圍 | |||
工程說明
水泥旋窯工作時燒成段窯體表面溫度達300-350℃，目前都采用風冷降溫，大量的熱能直接散發到大氣中，這不僅浪費了大量的熱能，也造成了窯體周圍的高溫污染。窯體表面散失的熱能是可以回收利用的，北京世能中晶能源科技有限公司研制開發了集熱式窯體表面余熱回收系統。根據企業的需要，將回收的熱能加熱水或空氣，熱水可供生活和制冷，熱空氣可供烘干用。既能降低窯體溫度又節省了加熱水或空氣所需的燃料費、風扇電費，減少粉塵和二氧化碳排放。節能環保一舉兩得，改造投資一年內可以全部收回，經濟效率十分顯著。下面以福建省某水泥廠為例，就項目的可行性進行詳細的技術分析和經濟測算。
該水泥廠旋窯直徑3.4M,窯襯δ=180mm，燒成段(含放熱反應帶及燒成帶)為L/D=4-6.5之間,我們選取中值L=5.25 D=5.25×3.4=17.85M為安裝余熱回收集熱裝置，窯體表面溫度350℃，窯體距地面高度12M，距生活用水點300M，廠家要求每小時產3噸60℃-90℃熱水供職工洗澡用。
一、熱力計算：
首先進行熱力平衡計算，看回收的熱量能否滿足需要。
1、每小時3000kg（常溫20℃）水，加熱至90℃時需總焓增879240kj/kg
∵1kg（常溫20℃）水加熱至90℃時所需焓增293.08kj/kg
∴總焓增值=3000kg×293.08＝879240kj/kg
2、每小時6963m3/h空氣由300℃降至100℃時釋放顯熱即可滿足需要，實際應用中考慮各種損失，熱空氣最高溫度取300℃。
∵1kg300℃空氣降至100℃時釋放熱量205kj/kg 空氣300℃時密度為0.616kg/m3
∴每小時所需理論空氣量（300℃）=879204kj/kg÷205kj/kg÷0.616
=6963m3/h
∵考慮傳熱損失后實際空氣量應大于理論空氣量
∴選擇引風機為GY4-15，機號：9.8 Q=11500m3/h-16000 m3/h
H=338/358mmH2O n=1450rpm 三相電機為Y180L-4B3 N=22kw
從熱力計算看，旋窯表面余熱回收后基本能滿足每天加熱72噸60-90℃生活熱水的熱能需求，這是本項目的基礎。
二、余熱回收系統設計方案
本余熱回收裝置為常壓，設計每小時可產3噸60℃-90℃生活熱水，使用壽命10年以上。它有集熱筒、供水管網、支架和自動控制系統四部分組成。集熱筒采用半園結構，安裝維修不影響旋窯工作。承重支架為鋼結構，安全可靠。自動控制系統以計算機為核心控制系統工作，自動化程度高，人機界面操作直觀簡單，無需人工值守。
1、集熱筒
集熱筒功用：收集窯體表面余熱將筒體內水加熱。它由筒體、風機、水箱、翅片無縫鋼管等組成。筒體外形尺寸為Φ4M×17M，內徑3.6M。集熱筒體為左右半園鋼框架結構，筒內有水箱和翅片管，外部兩端有風道進出口和進出水接口，外表面保溫。工作時，風機從集熱筒一端將熱風抽出，從另一端送入，使集熱筒與風機風道構成熱風循環，將窯體表面低溫顯熱轉變為對流傳熱，實現高效率傳熱。集熱筒安裝在窯體外表面，與窯體有間隙不接觸，集熱筒兩端與窯體采用高溫塑性材料軟密封。筒體凈重20噸，容水時重量為22噸，半園筒體由托架支撐固定，半園筒體與托架為整體結構,托架底部有滑輪和定位孔，鋼結構支架上設有滑軌。安裝時窯體表面做清潔和防銹處理，半園筒體沿滑軌從窯體兩側向中間滑動環抱窯體,定位后有定位銷將托架與鋼支架固定，半園結合面用密封材料和螺栓連接。維修時將集熱筒結合面螺栓、水管、風管、定位銷拆除后，集熱筒呈半園向窯體兩側滑動，距窯體最大滑動距離為2.5M，安裝或維修都不影響回轉窯工作，集熱筒安裝后，窯體表面低溫顯熱由水帶出，不會造成窯體表面溫升，同時可減輕窯體表面氧化腐蝕。（見集熱筒簡圖）
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2、供水管網
供水管網功用：保證系統所需冷、熱水。它由水泵、閘閥、止回閥、水箱、管網等組成，水箱容積40m3。
3、支架
支架為鋼結構，支撐固定集熱筒。
4、自動控制裝置
自動控制裝置功用：根椐設定自動控制余熱回收系統不同狀態下的工作。它由人機界面控制臺、觸摸屏、電磁閥、溫控器、液位器、計算機等組成。觸摸屏顯示系統全圖和各種狀態下的參數，自動判斷系統故障便報警。系統控制可自動-手動互換，自動工作時根椐預設定參數控制，手動工作時點擊觸摸屏單點控制。觸摸屏設有密碼，防止無關人員誤動作。除自動控制裝置外，還配有機械控制裝置即手動閘閥，防止自動控制裝置故障時應急使用。
三、余熱回收系統工作
系統工作時，冷水（20℃）經1號電磁閥、水泵、止回閥、進入集熱筒內加熱。當水溫達到60℃-90℃時，集熱筒出水經管網進入儲水箱備用。水箱與大氣相通，水箱出水口與用水管網相接,水箱保溫。（見余熱回收裝置工作示意圖）
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