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    余熱利用技術(shù)在棕剛玉冶煉行業(yè)中的應(yīng)用

    發(fā)布時間:2017-08-07作者:洛陽耐寶棕剛玉廠家點擊:2329字號:

       【摘要】棕剛玉冶煉時會產(chǎn)生大量的高溫?zé)煔猓眠@部分余熱將這些能源加以回收利用,提供工業(yè)、生活熱水或者為建筑采暖,不僅可以減少工業(yè)企業(yè)的污染排放,還可以大幅降低工業(yè)企業(yè)的原有能源消耗。本文主要介紹余熱利用技術(shù)的發(fā)展及棕剛玉冶煉行業(yè)中余利用方式。

      一、前言

      節(jié)能減排是我國經(jīng)濟和社會發(fā)展的一項長遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針,也是一項極為緊迫的任務(wù)。我國經(jīng)濟快速增長,各項建設(shè)取得巨大成就,但也付出了巨大的資源和環(huán)境被破壞的代價,這兩者之間的矛盾日趨尖銳,群眾對環(huán)境污染問題反應(yīng)強烈。這種狀況與經(jīng)濟結(jié)構(gòu)不合理、增長方式直接相關(guān)。不加快調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變增長方式,資源支撐不住,環(huán)境容納不下,社會承受不起,經(jīng)濟發(fā)展難以為繼。只有堅持節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展、安全發(fā)展,才能實現(xiàn)經(jīng)濟又好又快發(fā)展。

      余熱屬于二次能源,如果可以再次利用物料燃燒或融化所產(chǎn)生的熱,那么將加大能源的利用率,減輕企業(yè)的成本。針對棕剛玉冶煉行業(yè)來說,冶煉時會產(chǎn)生大量的熱量,而這部分熱量一般企業(yè)都沒有加以利用,而是經(jīng)過除塵后將其排掉,而企業(yè)又需要熱源來進(jìn)行采暖或需要淋浴用熱水,如果將能將這兩部分更好的結(jié)合起來,那么就能為企業(yè)帶來效益,同時也實現(xiàn)了節(jié)能減排的目的,企業(yè)和國家實現(xiàn)了雙贏。

      二、余熱利用方式

      我們所說的余熱主要是工業(yè)余熱。工業(yè)余熱主要指工礦企業(yè)熱能轉(zhuǎn)換設(shè)備及用能設(shè)備在生產(chǎn)過程中排放的廢熱、廢水、廢氣等低品位能源,利用余熱回收技術(shù)將這此低品位能源加以回收利用,提供工業(yè)、生活熱水或者為建筑供熱,不僅可以減少工業(yè)企業(yè)的污染排放,還可以大幅降低工業(yè)企業(yè)的原有能源消耗[1]。

      余熱資源是在現(xiàn)有條件下可以實現(xiàn)回收利用但尚未利用的這部分資源。一般來說從其來源可以分為高溫?zé)煔庥酂岷屠鋮s介質(zhì)余熱等幾類。在我國,各企業(yè)生產(chǎn)部門的余熱資源回收率不足40%,可以說我國的余熱資源回收潛力巨大。因此,更好的利用余熱資源是現(xiàn)實節(jié)能減排、清潔發(fā)展、安全發(fā)展重要方法之一[2]。

      由于使用的生產(chǎn)方法、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備以及原料、燃料條件的不同和工藝上千變?nèi)f化的需要,從而給余熱利用帶來很多困難。

      但是如何能更好的利用余熱,使其發(fā)揮其應(yīng)有的效應(yīng),一致是人們所關(guān)心和發(fā)展的方向,余熱熱源隨著生產(chǎn)工藝和使用條件的不同,也對其更好的回收利用產(chǎn)生一定的阻礙,針對棕剛玉冶煉行業(yè)的特點及余熱產(chǎn)生的方式來說,余熱利用往往存在以下兩個難點:

      (1)熱源不穩(wěn)定。這主要是與制備工藝有關(guān)。例如:棕剛玉的生產(chǎn)是周期性的,并且生產(chǎn)過程中熱源提供的熱量也會隨著生產(chǎn)的波動而波動。

      (2)煙塵中含塵量大。尤其是爐煙溫度高、含塵量大時,更容易粘結(jié)、積灰,從而對余熱回收的設(shè)備有可能產(chǎn)生嚴(yán)重磨損和堵塞的后果。

      余熱資源按其溫度劃分可分為三類:高溫余熱(溫度高于500℃的余熱資源),中溫余熱(溫度在200-500℃的余熱資源),低溫余熱(溫度低于200℃的煙氣及低于100℃的液體)。

      余熱資源由于本身屬于二次能源,因此在使用過程應(yīng)降低其一次能源消耗一次能源消耗,減少不必要的能量轉(zhuǎn)換次數(shù)。在實際使用中多是通稿換熱器進(jìn)行直接的換熱,通過余熱將水加熱或?qū)⑽锪虾娓扇コ帧?/p>

      三、常用換熱器類型及特點

      管式換熱器:2種不同流體在管殼內(nèi)進(jìn)行換熱,1種在管內(nèi)流動,1種在管外流動。特點是結(jié)構(gòu)堅固,適應(yīng)彈性大,材料范圍廣。余熱溫度范圍允許入口煙氣溫度達(dá)1000℃以上,出口煙溫約600℃,平均溫差約300℃。

      板式換熱器:主體結(jié)構(gòu)由換熱板片以及板間的膠條組成,應(yīng)用于液體-液體之間的換熱。特點是傳熱系數(shù)約為管式的2倍,傳熱效率高,結(jié)構(gòu)緊湊,節(jié)省材料。余熱溫度范圍是入口煙氣溫度約700℃,出口溫度達(dá)360℃。

      陶瓷換熱器:一種新型的列管式高溫?zé)崮芑厥昭b置,主要成分為碳化硅。導(dǎo)熱性能好,強度高,抗氧化、抗熱震性能好。壽命長,維修量小,性能可靠穩(wěn)定,操作簡便。允許1550℃廢熱進(jìn)入換熱器,可以將助燃空氣預(yù)熱至815℃。

      熱管換熱設(shè)備:一種***的導(dǎo)熱元件,通過全封閉的真空管內(nèi)工質(zhì)的蒸發(fā)和凝結(jié)相變過程和2次間壁換熱來傳遞熱量,將熱量儲存和換熱合二為一。導(dǎo)熱性優(yōu)良,傳熱系數(shù)高,具有良好的等溫性,可控溫度、熱量輸送能力強。熱管的工作溫度分布廣泛,在實際應(yīng)用中用于工業(yè)余熱回收的熱管使用溫度在50~400℃。

      蓄熱式熱交換器:相變潛熱儲能設(shè)備熱量輸出穩(wěn)定,換熱介質(zhì)溫度基本恒定,換熱系統(tǒng)運行狀態(tài)穩(wěn)定。顯熱儲能熱交換設(shè)備,適合于450~1100℃及以上的高溫余熱回收。相變潛熱儲能設(shè)備適合于低溫余熱回收。

      四、應(yīng)用實例

      電弧爐冶煉棕剛玉工程中會產(chǎn)生大量的高溫?zé)煔猓邷責(zé)煔庥酂嵴伎偰芎牡?0%左右,目前國內(nèi)冶煉廠家很多,但對棕剛玉冶煉余熱利用的基本沒有,究其原因主要有以下幾點,棕剛玉冶煉產(chǎn)生的熱量很大,但不穩(wěn)定,剛進(jìn)行投料時溫度低,熱量少,后期精煉時溫度高產(chǎn)生的熱量大。二是粉塵細(xì),長時間運行會影響換熱器效率。

      棕剛玉冶煉產(chǎn)生的余熱主要采用不改變余熱能量的形式,只是通過換熱設(shè)備將余熱能量直接傳遞給下道工藝的耗能流程,降低一次能源消耗,可統(tǒng)稱為熱交換技術(shù),這是回收工業(yè)余熱***直接、效率較高的經(jīng)濟方法,相對應(yīng)的設(shè)備是各種換熱器[4],針對棕剛玉冶煉自身的特點,下面介紹兩種應(yīng)用實例。

      1.利用余熱進(jìn)行全廠采暖及淋浴用水

      利用余熱進(jìn)行采暖或加熱淋浴用水是目前行業(yè)內(nèi)較常見的一種余熱利用方式。這種換熱方式一般都需先經(jīng)過一段沉降室將煙氣中的粉塵先沉降下來,避免粉塵粘在換熱裝置上,影響換熱效果。

      山西某廠目前已采用這種方式進(jìn)行余熱利用。廠區(qū)地勢存在高差,設(shè)計時充分利用高差,換熱器位于廠區(qū)高點合成廠房內(nèi),位置標(biāo)高比廠區(qū)辦公樓采暖***高點要高。采暖系統(tǒng)的定壓膨脹由熱水箱解決,采暖設(shè)2臺循環(huán)泵,一用一備。采暖供回水溫度按95/70℃,當(dāng)?shù)厮|(zhì)硬度比較大,衛(wèi)生熱水采用二級換熱,不直接從煙道里換熱,防止煙氣溫度高換熱器內(nèi)結(jié)垢,在熱水箱里采用沉浸式換熱器。從水箱里的換熱器換成衛(wèi)生熱水50℃,供浴室用。廠區(qū)采暖熱負(fù)荷按約700KW考慮,洗浴熱負(fù)荷為600kW。采暖系統(tǒng)采用上供上回雙管同程式系統(tǒng)。煙氣換熱器換熱面積為220m2,換熱器排管采用不銹鋼管材質(zhì)。煙氣換熱器外母管采用無縫鋼管。煙氣換熱器整體采用保溫,外保護層為彩鋼板。換熱系統(tǒng)水管及采暖管道采用無縫鋼管,管道均做保溫。通過這種余熱利用方式解決廠區(qū)冬季采暖及工廠洗浴熱水的問題。

      2.利用余熱對物料進(jìn)行加熱

      棕剛玉冶煉能耗較高,利用余熱先將礬土加熱,這樣就可以節(jié)省部分電能。該裝置主要是利用換熱器將三層料倉物料加熱。換熱器位于料倉內(nèi),通過煙氣換熱將物料加熱,煙氣不與物料直接接觸,這樣可避免煙氣中粉塵再次隨物料進(jìn)入系統(tǒng),避免加料時產(chǎn)生二次粉塵。該方式投資不大,同時直接將余熱用于了生產(chǎn),節(jié)能效果明顯。

      五、結(jié)論

            利用棕剛玉冶煉過程中產(chǎn)生的熱量,可以提供工業(yè)、生活熱水或者為建筑采暖,不僅可以減少工業(yè)企業(yè)的污染排放,還可以大幅降低工業(yè)企業(yè)的原有能源消耗,實現(xiàn)節(jié)能、減排、增效的目的。

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