湿法回转窑尾气余热利用[论文]

湿法回转窑尾气余热利用的探讨

【摘要】由于湿法回转窑窑尾处排出的废气温度不高，目前针对这些废弃余热进行合理利用的研究还在探索当中。本文介绍某氧化铝生产企业，在采用烧结法处理低品位铝土矿的生产中，利用湿法回转窑废气余热进行发电作业，初步研究效果较好。企业将有机介质朗肯循环发电机工作原理应用于湿法窑尾气的余热利用中，在电收尘器设备的前后两端增设热交换器，对有机介质进行加热处理使其发生气化。在一定的工作压力条件下驱动汽轮发电机组发电。同时，将汽轮发电机排除出来的低压工作介质进行冷却处理，最后转变为液态，继续循环使用。

【关键词】余热发电湿法回转窑窑尾废气回收

近年来，我国经济发展势头良好，但是各个行业在节能减排工作方面压力也在不断增大。对回转窑窑尾余热利用技术在不断研究当中，尤其是在干法窑窑尾余热发电技术方面，有了较大突破[1]。但是对湿法窑而言，利用窑尾余热进行发电这一技术还在深入研究。因此，为了提高湿法窑废气余热利用效率，本文针对以烧结法工艺生产氧化铝的企业，在湿法窑余热利用方面的技术研究进行分析，结果表明，如果回转窑废气温度超过了200℃，在这样的情况下，可以利用余热锅炉（热交换器）驱动汽轮发电机组进行发电，达到了节能减排的目的，提高了企业经济效益，不断推动企业发展。

1 介绍湿法回转窑窑尾废气余热温度和流量情况

某氧化铝厂熟料烧成所用设备为回转窑，回转窑废气排放量约27

万m3/h，废气带走的热量大约3万kj/h，在电收尘器设备的进口处废气余热温度为235～250℃，出口处废气温度为185～200℃。比较理想化的收尘设备是电收尘器，电收尘器收尘效果较好，在一定时间之内能处理大量含尘废气。对于能采用电收尘器设备进行处理的废气，其温度应该是高于露点温度值[2]。所以，在进行余热锅炉设计过程中应将这点内容也考虑在内，确保电收尘器设备的入口处温度值不小于露点温度值。但如果电收尘器入口处温度很高的话，也会对设备结构产生不良影响，从而阻碍电收尘器正常运行，影响收尘效果。废气进入电收尘器的温度以不高于200℃为好。

2 关于安装热交换器的工作分析

按照电收尘器的工作原理，并结合废气排放量和温度等特征确定热交换器的安装位置。

将热交换器设备划分成高温热交换器、低温热交换器两种不同类型交换器设备，其目的是为了能更好的利用废气余热[3]。不同类型热交换器的安装位置也有所不同，低温热交换器安装在电收尘器出口处，高温热交换器安装在电收尘器入口处。窑尾废气先经过旋风收尘器收尘，废气含有的粉尘量大大减少，此时粉尘含量虽然降低了很多，但是其含尘量还是超过了1000mg/m3。废气温度仍在235～250℃，此温度值会对电收尘器设备的正常运行造成不利影响。

窑尾排出的废气首先经过旋风收尘器收尘之后，进入到高温热交换器，热交换器的传热油和废气发生热交换作用，废气温度降低到

160～180℃，同时，传热油温度也升高到210～220℃。传热油在进入高温热交换器设备前，温度不能低于100℃。因为废气含有大量水蒸气，当传热油温度低于100℃时，在热交换器设备表面会结成露珠，由于废气中含尘量超过了1000mg/m3，一旦热交换器设备表面产生露珠，其表面就会马上出现结疤现象，这种情况下会使热交换器发生堵塞，使废气不能正常排放，导致回转窑设备不能正常工作，从而影响工作进度[4]。因此，应将传热油通过低温热交换器设备进行加热处理，使其温度超过100℃后，才可以进入高温热交换器设备。

另一方面，由于电收尘器表面具备散热作用，所以经过电收尘器收尘之后的废气温度会有所下降，温度一般介于135～150℃，并且废气中的粉尘含量也会明显减少，粉尘含量不超过50mg/m3，但是废气仍会携带很多水分。而传热油首先要经过低温热交换器来预热，当废气与低温热交换器设备中的吸热片相互接触时，会使吸热片表面出现结露现象，但此时废气含尘量较小，不会在热交换器表面形成结疤情况。

3 分析发电设备和有机介质锅炉系统

发电设备和锅炉系统原理如下图（图1）所示。传热油通过预热器设备进行两次加热之后，传热油的温度达到了200摄氏度左右。传热油输入到有机介质锅炉，利用传热油的热量对锅炉中的有机介质进行加热处理，当有机介质达到某一个温度值后，会产生有机介质蒸汽，当蒸汽压力超过某个定值就能驱动汽轮发电机设备进行发

电，从而实现了利用湿法回转窑窑尾废气余热进行发电[5]。从汽轮发电机设备中排放出来的有机介质蒸汽，会通过冷凝器进行冷却处理，有机介质液体再从冷凝器排放出来，最后采用强制循环泵将有机介质输送到锅炉中，如此不断进行循环利用，可以减少企业生产成本，不断提高效益，推动企业不断向前发展。因此，有机介质在冷凝器与锅炉之间可以实现无数次循环使用。冷凝器中的冷却水经过冷却塔冷却后循环使用。

4 结语

综上所述，本文介绍了某氧化铝厂研究利用湿法回转窑窑尾废气余热进行发电的技术，实践工作中通过一定时间的运行观察，结果表明采用有机介质锅炉设备以及汽轮发电机设备，利用回转窑窑尾废气余热进行发电，这一技术具有非常重要的应用及研究价值。该氧化铝厂运行研究后发现，其能回收废气显热达到了1/2左右，而且还可以将回收回来的全部热能的2/5变成电能，降低了生产成本，提高企业的经济效益，实现了节能、环保双重目标。

参考文献：

[1]唐金泉.新型干法水泥窑低温废气余热最大发电能力的探讨[j].中国水泥，2009（05）：68-71.

[2]牛永贺.湿法回转窑窑尾废气余热发电的探讨[j].有色冶金

节能，2010（04）：54-58.

[3]杨永强，刘士喜，聂海军.瓦斯发电机组烟气余热利用实践[j].中州煤炭，2008（03）：95-96.

[4]王亮，李清海，蒙爱红，张衍国.有机工质余热发电技术的研究进展及其应用前景[j].能源技术，2010（01）：9-14.

[5]邹莹，张德刚.窑尾余热锅炉的开发[j].科技风，2009（06）：19.