烟气余热回收技术在炭素厂煅烧炉上的应用

天津天津华能能源设备有限公司烟气余热回收技术在炭素厂煅烧炉上的应用案例研究目的通过对煅烧炉烟气余热回收技术的研究，结合中国铝业XX分公司炭素厂使用该技术的实际状况，对其技术原理、节能指标、经济效益、市场潜力等方面进行综合评价，为该余热回收技术的推广提供理论和实践的依据。项目总投资改造5台煅烧炉共投资1370万元。适用对象适用于建材、冶金等行业中，余热未被充分利用的各种工业窑炉。节能效益年综合节能量3.552万吨标煤，年节约运行费用1451.13万元，年减排二氧化碳2.52万吨（以碳计）。投资回收期项目投资回收期11个月。案例源企业中国铝业XX分公司炭素厂监测单位XXX省节能监测中心案例分析概述天津天津华能能源设备有限公司中铝XX分公司炭素厂生产铝用阳极炭素制品，除了满足国内电解铝厂生产用阳极外，每年还有大量产品出口。原炭素生产工艺用热是由热力分厂的蒸汽炉供热，由于炭素产品能耗大，并且对用热温度要求高，每年都需要消耗大量的蒸汽，成本较高。而工厂原有6台罐式煅烧炉，在生产煅后焦的工艺过程中产生大量的高温烟气，温度在850～900℃，从烟囱直接排入了大气中，造成了很大的能源浪费。炭素公司为改变这一现状，于1996～2005年先后对3#、4#、1#、5#、和2#煅烧炉进行了技术改造，即对煅烧炉的高温烟气用烟道式余热导热油炉进行回收利用，为生产及生活供热。具体方案为：将煅烧炉的高温烟气引入一台1.4MW的烟气余热导热油炉中，炉内导热油经过与高温烟气进行热交换，达到生产用热时温度后供生产使用，并为部分厂区的冬季供暖提供热源。煅烧炉烟气经余热炉降温后由900℃左右降为400℃左右，为了对此部分烟气余热二次利用，又通过一台气水加热器对自来水进行加热，为职工洗澡提供生活热水以及保障厂区其余部分的冬季供暖，烟气温度经再次降温后由400℃左右降为200℃左右，再由引风机排入烟囱。在此次技改中，通过对煅烧炉的烟气余热进行回收利用，取消了原蒸汽供热系统，不到1年就收回了技改投资成本，该技改项目在生产中为降低生产成本发挥了明显的作用，同时解决了职工洗澡热水来源问题，产生了良好的经济效益。天津天津华能能源设备有限公司技术原理煅烧炉高温烟气经过余热炉回收热量后，余热炉中热媒（导热油）温度被加热至200℃左右，热量被导热油携带通过管道传到各用热设备，对各加热介质进行加热，加热后热媒温度降至180℃左右，通过循环油泵到热油加热炉进行加热，从而达到回收热量、加热用热设备的目的。根据碳素厂各加热设备用热量计算和煅烧炉改造计划，分4期对碳素厂煅烧炉余热进行逐步回收并完善用热工艺，从而达到合理回收余热的目的。烟气回收系统将每台煅烧炉的烟气分别引入余热炉中，烟气进入余热炉后与炉管内的导热油进行热交换，从850～900℃降到300～400℃，通过烟道闸板调节进入余热炉内的烟气总量，加热导热油达到需要的温度，然后进入水加热器进一步回收低温余热，再经引风机引入烟囱进行排空。导热油系统导热油系统由注油系统和循环系统构成。注油系统：包括注油泵、热油贮槽和膨胀槽及其电气控制组成。热油槽中导热油经注油泵抽至膨胀槽，经膨胀管注入系统。热油循环系统：包括余热炉、热油循环泵、过滤器、集油缸、分油缸、系统管道、阀门、管件及用热设备。系统中的导热油经热油循环泵加压送入余热炉内，导热油在炉内与高温烟气进行热交换，达到用热温度后，进入分油缸进行分配，送向各个用热设备，为生产提供热量。导热油与物料进行热交换后，天津天津华能能源设备有限公司温度下降，经回油管回到集油缸中，再由循环泵加压进入余热炉内进行加热，形成连续循环供热系统。由于导热油系统具有供热温度高、传热好、易控制、性能稳定及运行安全环保等特点，在正常（泵出口）压力下即可实现300℃以内间任意温度控制，即满足了生产用热条件，提高了炭素产品的合格率，又节约了大量的燃料和水资源，为企业的节能降耗及减少污染气体的排放发挥了重要作用。项目实施及监测情况（一）节能量计算生产节能：系统改造增加电机容量465kW，每年耗电量约1.8×106kWh。改造前每吨产品消耗蒸汽量2.5吨，余热回收系统技改完成后，用导热油替代了蒸汽供热，若按年产预焙阳极11万吨计算，每年可为企业节约蒸汽27.5万吨。生活热水节能：工厂每天工人洗澡平均耗用50～70℃的热水约7吨/小时，每年消耗热水量约为7×24×365=61320吨热水，若由10℃的水升温到66℃生活热水，经计算共需热量14422吉焦。根据0.5兆帕的饱和蒸汽热值为2749千焦/千克,换热效率为90%的情况下，折合蒸汽量为0.58万吨。采暖节能：郑州市应用采暖煤耗指标为9.4千克标煤/平方米，该厂水暖面积约3757平方米，热媒采暖面积1473平方米，采暖总面积5230平方米，改造前采暖期煤耗为49.162吨标煤（9.4×5230千克标煤）。天津天津华能能源设备有限公司综合节能量节约蒸汽量：27.5+0.58=28.08万吨，折合标煤3.62万吨；节约煤量：49.162吨，约合0.005万吨标煤；增加电量：1.8×106kWh，约合标煤0.073万吨；综合节能量：3.62+0.005-0.073=3.552万吨标煤。（二）节能效益（三）投资回收期该系统总投资1370万元，年节约1451.13万元，计算回收期为：投资回收期=初投资/年收益=1370÷1451.13=0.94年≈11个月。该项目可在11个月收回全部投资，而设备寿命期10年。市场潜力及推广前景一些高耗能企业产生的高热量烟气的任意排放，不仅污染了大气，也是对能源的极大浪费。煅烧炉烟气余热回收系统具有高效、节能、环保和经济效益好的特点，近十年来已经为我国几十所工厂、企业改造了近千台窑炉，取得了良好的节能效果。在能源紧缺的形势下，该技术有着广阔的市场潜力与发展空间。天津华能能源设备有限公司业务经理：张宏亮联系电话：[phone]邮箱：[e-mail]