碳素煅烧炉余热的综合利用

1煅烧炉余热的综合利用1理论计算1.1公司生产及生活所需热量计算（1）沥青熔化所需热量〔1〕Q熔=G沥〔Cp固（t1－t0）＋Cp液（t2－t1）〕／T=14000×〔1.34×（95－0）＋1.67×（195－95）〕／24=171675kJ／h式中：Q熔—沥青熔化所需热量，kJ／h；G沥—每天所需熔化沥青的质量，kg；Cp固—固体沥青比热容，kJ／（kg·℃）；Cp液—液体沥青比热容，kJ／（kg·℃）；t1—沥青熔化时温度，℃；t0—冬季沥青常温，℃；t2—液体沥青应达到温度，℃；T—沥青熔化时间，h。（2）沥青排除水分的蒸发热Q蒸=〔G水C水（100－t0）＋G水C蒸〕／T=〔14000×5％×1.0×100＋14000×5％×539〕／1=447300kJ／h式中：2Q蒸—排除水分蒸发热，kJ／h；G水—沥青内水分的质量，kg；C水—水的比热容，kJ／（kg·℃）；t0—冬季沥青常温，℃；C蒸—水的蒸发热，kJ／kg；T—脱水时间，h。（3）混捏糊料所需热量制糊车间有两台混捏锅，每小时生产两锅糊料，每锅糊料重1600kg，配比如下：煅后石油焦（73±2）％、沥青（27±2）％；煅后焦质量G1=1600×73％=1168kg、沥青质量G2=1600×27％=432kg。2台混捏锅每小时糊料消耗的热量：Q糊=2〔G1C焦（t3－t0）〕=2×〔1168×3.09×（150－0）〕=1082736kJ／h式中：C焦—煅后焦平均比热容，kJ／(kg·℃)；t3—混捏时糊料温度，℃；t0—冬季常温，℃。（4）采暖用油需热量Q暖=G载C油×(t5-t4)=10000×4.18×0.85×（80-60）3=710600Kj/h式中：G载—导热载体质量，kg；C油—导热载体比热容，0.85C水；t4—导热油回口温度，℃；t5—导热油出口温度，℃。（5）散热损失(a)沥青槽散热损失量Q散1=n×A×d×(t6-t0)=4×20×41.8×(60-0)=200640KJ/h式中：n—沥青槽数；A—外表散热面积，m2，下同；d—容器表面的散热系数，kJ／（m2·℃·h），下同；t6—容器表面温度，℃，下同；t0—冬季温度，℃，下同。(b)氧化分厂反应池散热损失量Q散2=A×d×(t6-t0)=20×41.8×(60-0)=40128KJ/h(c)各种管道、混捏锅等散热损失Q散3=240000KJ/h（实践总结）4Q总散=Q散1+Q散2+Q散3=480768KJ/h（6）共需要总热量Q总=Q熔+Q蒸+Q糊+Q暖+Q总散=2893079KJ/h假若高效有机热载体炉热效率为65％〔2〕,则总需热能=Q总÷65％=4.45×106kJ／h。有机热载体炉热效率为65％〔2〕，参照山东华源锅炉有限公司数据。1.2热能的提供我公司煅烧炉采用石油焦自身挥发分加热，每罐排料量60kg／h，共24罐，总排料量1440kg／h，投入产出率以75％计算，则需投入生料量1920kg／h，原料组分中水分8％，挥发分10％，碳烧损5％，其他2％，形成进入集中烟气道的烟气量为：V水蒸汽=1920×8％×22.4／18=191m3/hV挥发分=1920×10％×22.4／6.33×5.016=3411m3/hV炭烧损=（1920×5％×22.4／12）／21％=853m3/h式中：6.33—挥发分平均相对分子质量；5.016m3/m3—单位体积挥发份完全燃烧生成烟气量；21％—空气中氧气含量。V烟总=V水＋V挥＋V损=191＋3411＋853=4455m3／h5经分析烟气主要成分、比热容如表1所示[2]。Cp900=2.19×17.5％+1.7×10.6％+1.47×2.01％+1.38×69.8％=1.58KJ/(m3·℃)Cp280=1.88×17.5％+1.55×10.6％+1.36×2.01％+1.31×69.8％=1.44KJ/(m3·℃)Q烟=V烟(t进Cp900-t出Cp280)=4455×（900×1.58-280×1.44）=4.57×106KJ/h式中：Q烟—烟气提供的热量，kJ／h；V烟—烟气总体积，m3；t进—有机热载体加热炉进口温度，℃；t出—有机热载体加热炉出口温度，℃；cp900—烟气900℃平均比热容，kJ／（m3·℃）；cp280—烟气在280℃平均比热容，kJ／（m3·℃）。表1烟气主要成分成分CO2H2OO2N26体积比/％17.510.62.0169.8900℃时的比热容/(kJ/m3·℃)2.191.701.471.38280℃时的比热容/(kJ/m3·℃)1.881.551.361.31根据热平衡计算和生产实际情况，选用两台2.5GJ高效有机热载体炉，既能满足总公司现实需要，又为将来其他供水等需要留有余地。2系统改造方案及实施过程2.1改造方案原排放系统不变，将原烟囱加高12m，达40m，在煅烧炉集中烟道的另一侧，预建一条引热烟道，串联有机热载体炉，为不影响煅烧炉的正常生产，采用不停炉热砌新工艺，用耐火弯头外接引热烟道闸板，直接导入有机热载体炉，整个对接工作仅需4h；原生产管道、设备保留延用（包括炭素分厂、氧化分厂）；加装300m采暖管道供办公楼采暖。2.2改造后供热系统主要设备1）2台高效有机热载体炉；2）1台注油泵；3）1台储油罐；4）2台膨胀槽；5）3台热油泵；6）过滤器;7）仪表；8）阀门；9）用热设备：4台沥青熔化池，1台沥青高位槽，2台混捏锅，氧化分厂4台反应池，采暖设备及输送管道。72.3调试运行步骤向管道系统注油——冷运行——打开引热烟道闸板——关闭原烟道闸板——调节烟气温度（负压）——脱水、脱羟馏分（接热油升温曲线控制）——升温——通入用热设备3高效有机热载体炉使用效果（1）节能增效：高效有机热载体炉取代原2台2.5GJ加热热油炉（另作扩产供热）作为供热热源，节省人员、物耗，节煤2000t，减少向大气排放废气2000m3，其中：50tSO2，10t烟尘，节省在岗人员50％，季节工25人/年。（2）提高产品质量：改造后，有机热载体出口温度控制在（200±5）℃，进口温度控制在（190±5）℃，沥青槽熔化温度为（190±5）℃，出糊温度为150～160℃，改善了熔化沥青的指标（见表2）。表2改造前后熔化沥青指标对比指标熔化温度/℃水分/％软化点/℃挥发分/％沥青粘度/Pa·s改造前170～1800.586.561.33.27～2.85改造后185～19509559.22.95～2.654结语8高效有机热载体炉利用煅烧炉余热可行，可用于熔化高温沥青、改质沥青。经改造，生产的自动化程度提高，降低了生产成本，提高了石墨制品的质量，并使炭素分厂新开发生产的贫油糊质量稳定，为氧化分厂生产仿不锈钢型板等高品质产品铺平了道路。作者简介：高扶民男1968年生，大专学历，现在马头铝业集团有限公司炭素分厂工作。作者单位：河北省马头铝业集团有限公司，河北邯郸马头镇056046参考文献：〔1〕M〕，长沙：湖南大学出版社，1989：462〕陈蔚然1998（6）：44