水泥回轉(zhuǎn)窯筒體表面余熱回收利用分析

1、水泥回轉(zhuǎn)窯筒體表面余熱回收利用分析摘要：在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，水泥行業(yè)的生產(chǎn)會(huì)造成較高的污染和能源消耗，相比 于世界先進(jìn)水平，我國(guó)在新型干法水泥窯方面還存在較高的電能消耗和熱能消耗， 在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略不斷深化的背景下，節(jié)能減排已經(jīng)成為了水泥行業(yè)發(fā)展必須要 重視的問(wèn)題，而作為水泥生產(chǎn)設(shè)備主要內(nèi)容的回轉(zhuǎn)窯，其在整個(gè)生產(chǎn)線當(dāng)中的能 源消耗能夠占據(jù)85%以上的比重，是干法水泥生產(chǎn)線的重要組成部分，因此，水 泥行業(yè)想要達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)，就必須要從回轉(zhuǎn)窯入手，對(duì)其筒體表面余熱進(jìn) 行回收利用，在提升能源利用率的同時(shí)，推動(dòng)水泥行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，基于此， 文章針對(duì)水泥回轉(zhuǎn)窯筒體表面余熱的回收利用進(jìn)行具體論述。關(guān)鍵詞

2、：水泥回轉(zhuǎn)窯；筒體表面；余熱回收利用經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，對(duì)水泥行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了很大的促進(jìn)作用，使該行業(yè) 已經(jīng)成為國(guó)家建設(shè)的基礎(chǔ)保障，但從該行業(yè)目前的發(fā)展情況來(lái)看，其高能耗的特 點(diǎn)，導(dǎo)致該行業(yè)的發(fā)展受到了電力資源、煤炭資源的應(yīng)用以及污染物過(guò)度排放等 因素的影響。而在水泥生產(chǎn)過(guò)程中，熟料煅燒是最大的能源消耗環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)可 持續(xù)發(fā)展過(guò)程中需要重點(diǎn)關(guān)注的一環(huán)，所以，針對(duì)水泥回轉(zhuǎn)窯的筒體表面余熱進(jìn) 行回收利用具有非常重要的意義，有必要進(jìn)行相應(yīng)的分析工作。一、回轉(zhuǎn)窯設(shè)備的組織結(jié)構(gòu)窯筒體、窯頭罩、窯頭窯尾密封、窯尾煙室、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、擋輪、粉煤燃燒裝 置、支撐轉(zhuǎn)動(dòng)拖輪以及燒成冷卻裝置等內(nèi)容是構(gòu)成回轉(zhuǎn)窯設(shè)備的主要

3、部件。其中，窯筒體主要采用厚鋼板經(jīng)過(guò)卷制形成的，在內(nèi)部砌有耐火磚，傾角為 3%-4%，在窯筒體的首部和尾部設(shè)有護(hù)口磚，主要使用具有良好耐熱性能的鋼材 制成，托輪部分會(huì)設(shè)置配套的輪帶，而傳動(dòng)部分則設(shè)有大齒輪，并且在窯頭罩以 及窯尾煙室結(jié)構(gòu)等部分設(shè)有相應(yīng)的密封裝置1。對(duì)于回轉(zhuǎn)窯來(lái)說(shuō)，其與前后裝置設(shè)備的銜接需要由窯頭罩和窯尾煙室來(lái)完成， 他們屬于靜態(tài)設(shè)備；而煤粉燃燒裝置主要是通過(guò)粉煤的燃燒，向水泥生料傳遞熱 量，以此來(lái)完成煅燒燒成處理，當(dāng)前階段，很多回轉(zhuǎn)窯當(dāng)中都加設(shè)了自動(dòng)控制系 統(tǒng)和安全控制系統(tǒng)，并且在窯筒體燒成帶、輪帶部件、窯頭罩以及窯尾煙室等部 分都設(shè)置了自動(dòng)溫度監(jiān)測(cè)設(shè)備，如果出現(xiàn)溫度超標(biāo)的現(xiàn)象

4、，檢測(cè)儀會(huì)通過(guò)自動(dòng)控 制，對(duì)窯運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，必要時(shí)會(huì)發(fā)出指令，使回轉(zhuǎn)窯停車并通知技術(shù)人員 進(jìn)行檢修處理?；剞D(zhuǎn)窯當(dāng)中的傳動(dòng)裝置包括變速箱、小齒輪、大齒輪、輔助傳動(dòng)電機(jī)以及直 流傳動(dòng)電機(jī)等，其中需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容就是小齒輪在設(shè)備中的定位。托輪具有支撐筒體的作用，而支撐座和托輪轉(zhuǎn)輪之間采用銅合金軸瓦進(jìn)行接 觸，其中配備水冷卻系統(tǒng)及潤(rùn)滑油。隨著水泥行業(yè)的發(fā)展，回轉(zhuǎn)窯逐漸趨于大型 化，在斜度方面會(huì)對(duì)窯產(chǎn)生較大的軸向推力，對(duì)托輪角度進(jìn)行簡(jiǎn)單的調(diào)整，使軸 向力得到抵消并不能使生產(chǎn)的要求得到有效的滿足，所以，目前大多會(huì)采用液壓 系統(tǒng)對(duì)液壓擋輪進(jìn)行控制，不僅能夠承受窯的軸向推力，還能使回轉(zhuǎn)窯沿著軸向 進(jìn)行緩

5、慢的往復(fù)運(yùn)動(dòng)2。二、目前我國(guó)在水泥回轉(zhuǎn)窯筒體表面余熱回收利用方面的狀況當(dāng)前階段，我國(guó)的水泥行業(yè)在利用回轉(zhuǎn)窯余熱方面主要應(yīng)用窯爐尾氣進(jìn)行發(fā) 電，但對(duì)回轉(zhuǎn)窯筒體表面產(chǎn)生余熱卻并沒(méi)有多少回收利用的研究，但已經(jīng)有小部 分的水泥廠開始針對(duì)回轉(zhuǎn)窯筒體表面部分的余熱資源進(jìn)行回收利用的嘗試，并有 部分科研人員在該方面申請(qǐng)了專利3。例如，河南某公司應(yīng)用5000t/d回轉(zhuǎn)窯中的筒體輻射熱對(duì)日常用水進(jìn)行加熱 處理，使員工的洗澡用水問(wèn)題得到了有效的解決，該公司主要是在窯尾的第二層 平臺(tái)以及預(yù)熱器框架等部分進(jìn)行熱交換裝置的配置，經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，通過(guò)該裝置 只需要5h就能夠?qū)?0t的水加熱到80C，看似簡(jiǎn)單的熱能節(jié)約，每年

6、卻可以減 少147.6t的原煤使用量，按照原煤1.5%的二氧化碳含量以及28%的灰分含量進(jìn)行 計(jì)算，相比于干排廢渣鍋爐，能夠使二氧化碳排放量降低3.1t，煙塵排放量降低 7.5t，而廢渣及粉煤灰的排放量能夠減少35t。山東某公司利用無(wú)縫鋼管以及保溫材料制成換熱罩，并將換熱罩加裝在回轉(zhuǎn) 窯表面，主要使用鋼架結(jié)構(gòu)對(duì)換熱罩進(jìn)行支撐，使其能夠很好的罩在窯體上半周 部分，進(jìn)行該項(xiàng)處理共投資了 90萬(wàn)元，使公司辦公樓、公寓樓共12000皿的供 暖問(wèn)題得到了有效的解決，同時(shí)還滿足了 600名職工的熱水應(yīng)用需求，節(jié)省了鍋 爐房建設(shè)和水暖鍋爐購(gòu)進(jìn)費(fèi)用共30萬(wàn)元，同時(shí)節(jié)約供暖燃煤370t，熱水燃煤 135t，平均

7、每年可以節(jié)約75萬(wàn)元的消耗，能夠有效提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。遼寧某水泥公司通過(guò)對(duì)箱體組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，并采用間歇式的供水模式，使 公司職工的日常飲水以及浴室用水需求得到了有效的滿足，在此過(guò)程中，該公司 的人工費(fèi)及材料費(fèi)投入供給5萬(wàn)元，正式投入使用以后，每年的煤炭節(jié)約量能夠 達(dá)到300t，節(jié)約下來(lái)的費(fèi)用為13萬(wàn)元，通過(guò)對(duì)這種余熱供水裝置的應(yīng)用，使公 司職工的生產(chǎn)、生活條件得到很大的改善，同時(shí)也減少了煤炭燃燒產(chǎn)生的二氧化 碳排放量，使該公司的運(yùn)營(yíng)獲得了良好的社會(huì)效益以及經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)合上述案例來(lái)看，我國(guó)在水泥回轉(zhuǎn)窯筒體表面余熱方面的回收利用方式還 比較簡(jiǎn)單，在余熱利用裝置方面的應(yīng)用還不夠嚴(yán)謹(jǐn)，未能對(duì)傳熱過(guò)

8、程進(jìn)行深入的 研究和分析，且熱工設(shè)計(jì)方法較為落后，導(dǎo)致余熱回收利用效率不高，而且在實(shí) 際生產(chǎn)當(dāng)中，未能針對(duì)余熱回收裝置制定系統(tǒng)的安裝準(zhǔn)則和維護(hù)準(zhǔn)則，所以此類 裝置在我國(guó)的應(yīng)用范圍還比較小。三、水泥回轉(zhuǎn)窯余熱回收方面的相關(guān)專利根據(jù)資料調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在近幾年當(dāng)中，針對(duì)水泥回轉(zhuǎn)窯表面余熱進(jìn)行設(shè)計(jì)的回 收利用裝置具體如下：第一種是針對(duì)干法回轉(zhuǎn)窯設(shè)計(jì)的表面余熱利用裝置，該裝 置主要是使用若干個(gè)取熱裝置構(gòu)成，布置在回轉(zhuǎn)窯表面外殼結(jié)構(gòu)中，其原理是借 助對(duì)流及輻射的方式對(duì)回轉(zhuǎn)窯表面余熱進(jìn)行回收利用；第二種余熱利用裝置主要 是對(duì)若干換熱器單元進(jìn)行組合，構(gòu)建弧形管排結(jié)構(gòu)，利用電子溫控器對(duì)水溫進(jìn)行 自動(dòng)的測(cè)量，根據(jù)溫度

9、設(shè)定要求，對(duì)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行自動(dòng)控制，該發(fā)明能夠?qū)剞D(zhuǎn) 窯表面余熱加以回收，提供具有穩(wěn)定溫度的熱水；第三種是針對(duì)水泥廠當(dāng)中的高 溫爐提余熱設(shè)計(jì)的回收裝置，該裝置的構(gòu)成包括集熱裝置、U型集熱管、保溫層 以及反射層等，該項(xiàng)發(fā)明能夠?qū)剞D(zhuǎn)窯窯體產(chǎn)生的熱能進(jìn)行有效的收集。上述余熱回收專利與很多企業(yè)當(dāng)前應(yīng)用的方案相比，不管是在原理上，還是 在結(jié)構(gòu)上都具有較大的優(yōu)勢(shì)，但在加強(qiáng)集熱效率過(guò)程中是否會(huì)影響到水泥回轉(zhuǎn)窯 當(dāng)中的內(nèi)部反應(yīng)，目前還沒(méi)有相對(duì)統(tǒng)一的定論，而且在成本消耗方面還需要進(jìn)行 深入的研究。結(jié)語(yǔ)綜上所述，水泥行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)造成大量的能源消耗，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生一 定的污染排放問(wèn)題，這些都是影響該行業(yè)發(fā)展的重要因素，因此，水泥行業(yè)在未 來(lái)發(fā)展的過(guò)程中，應(yīng)該對(duì)節(jié)能減排理念保持重視，并對(duì)其進(jìn)行合理的應(yīng)用，特別 是在能耗占比較高的回轉(zhuǎn)窯部分，應(yīng)該針對(duì)其筒體余熱利用加強(qiáng)研究，通過(guò)對(duì)先 進(jìn)理念與技術(shù)的有效應(yīng)用，使筒體表面余熱能夠得到高效的回收及利用，在提升 資源利用率的同時(shí)，降低能源的消耗量以及污染物的排放量，