福建某水泥厂水泥旋窑窑体表面的余热回收
来源：北京世能中晶能源科技有限公司 阅读：4735 更新时间：2009-10-28 11:50| 详细信息 | |||||
| 项目名称 | 福建某水泥厂水泥旋窑窑体表面的余热回收 | ||||
| 建设地点 | 建设起始时间 | 建设结束时间 | |||
| 建设性质 | 新建 | 工程投资 | 废水性质 | ||
| 处理规模 | 进水水质 | 出水水质 | |||
| 处理工艺 | 运行费用 | 承包范围 | |||
工程说明
水泥旋窑工作时烧成段窑体表面温度达300-350℃，目前都采用风冷降温，大量的热能直接散发到大气中，这不仅浪费了大量的热能，也造成了窑体周围的高温污染。窑体表面散失的热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开发了集热式窑体表面余热回收系统。根据企业的需要，将回收的热能加热水或空气，热水可供生活和制冷，热空气可供烘干用。既能降低窑体温度又节省了加热水或空气所需的燃料费、风扇电费，减少粉尘和二氧化碳排放。节能环保一举两得，改造投资一年内可以全部收回，经济效率十分显著。下面以福建省某水泥厂为例，就项目的可行性进行详细的技术分析和经济测算。
该水泥厂旋窑直径3.4M,窑衬δ=180mm，烧成段(含放热反应带及烧成带)为L/D=4-6.5之间,我们选取中值L=5.25 D=5.25×3.4=17.85M为安装余热回收集热装置，窑体表面温度350℃，窑体距地面高度12M，距生活用水点300M，厂家要求每小时产3吨60℃-90℃热水供职工洗澡用。
一、热力计算：
首先进行热力平衡计算，看回收的热量能否满足需要。
1、每小时3000kg（常温20℃）水，加热至90℃时需总焓增879240kj/kg
∵1kg（常温20℃）水加热至90℃时所需焓增293.08kj/kg
∴总焓增值=3000kg×293.08＝879240kj/kg
2、每小时6963m3/h空气由300℃降至100℃时释放显热即可满足需要，实际应用中考虑各种损失，热空气最高温度取300℃。
∵1kg300℃空气降至100℃时释放热量205kj/kg 空气300℃时密度为0.616kg/m3
∴每小时所需理论空气量（300℃）=879204kj/kg÷205kj/kg÷0.616
=6963m3/h
∵考虑传热损失后实际空气量应大于理论空气量
∴选择引风机为GY4-15，机号：9.8 Q=11500m3/h-16000 m3/h
H=338/358mmH2O n=1450rpm 三相电机为Y180L-4B3 N=22kw
从热力计算看，旋窑表面余热回收后基本能满足每天加热72吨60-90℃生活热水的热能需求，这是本项目的基础。
二、余热回收系统设计方案
本余热回收装置为常压，设计每小时可产3吨60℃-90℃生活热水，使用寿命10年以上。它有集热筒、供水管网、支架和自动控制系统四部分组成。集热筒采用半园结构，安装维修不影响旋窑工作。承重支架为钢结构，安全可靠。自动控制系统以计算机为核心控制系统工作，自动化程度高，人机界面操作直观简单，无需人工值守。
1、集热筒
集热筒功用：收集窑体表面余热将筒体内水加热。它由筒体、风机、水箱、翅片无缝钢管等组成。筒体外形尺寸为Φ4M×17M，内径3.6M。集热筒体为左右半园钢框架结构，筒内有水箱和翅片管，外部两端有风道进出口和进出水接口，外表面保温。工作时，风机从集热筒一端将热风抽出，从另一端送入，使集热筒与风机风道构成热风循环，将窑体表面低温显热转变为对流传热，实现高效率传热。集热筒安装在窑体外表面，与窑体有间隙不接触，集热筒两端与窑体采用高温塑性材料软密封。筒体净重20吨，容水时重量为22吨，半园筒体由托架支撑固定，半园筒体与托架为整体结构,托架底部有滑轮和定位孔，钢结构支架上设有滑轨。安装时窑体表面做清洁和防锈处理，半园筒体沿滑轨从窑体两侧向中间滑动环抱窑体,定位后有定位销将托架与钢支架固定，半园结合面用密封材料和螺栓连接。维修时将集热筒结合面螺栓、水管、风管、定位销拆除后，集热筒呈半园向窑体两侧滑动，距窑体最大滑动距离为2.5M，安装或维修都不影响回转窑工作，集热筒安装后，窑体表面低温显热由水带出，不会造成窑体表面温升，同时可减轻窑体表面氧化腐蚀。（见集热筒简图）
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2、供水管网
供水管网功用：保证系统所需冷、热水。它由水泵、闸阀、止回阀、水箱、管网等组成，水箱容积40m3。
3、支架
支架为钢结构，支撑固定集热筒。
4、自动控制装置
自动控制装置功用：根椐设定自动控制余热回收系统不同状态下的工作。它由人机界面控制台、触摸屏、电磁阀、温控器、液位器、计算机等组成。触摸屏显示系统全图和各种状态下的参数，自动判断系统故障便报警。系统控制可自动-手动互换，自动工作时根椐预设定参数控制，手动工作时点击触摸屏单点控制。触摸屏设有密码，防止无关人员误动作。除自动控制装置外，还配有机械控制装置即手动闸阀，防止自动控制装置故障时应急使用。
三、余热回收系统工作
系统工作时，冷水（20℃）经1号电磁阀、水泵、止回阀、进入集热筒内加热。当水温达到60℃-90℃时，集热筒出水经管网进入储水箱备用。水箱与大气相通，水箱出水口与用水管网相接,水箱保温。（见余热回收装置工作示意图）
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