预分解窑三次风管节能降耗研究_李斌怀

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4 [2] 2
1 . 656[ w / m℃ ] 硅 钙 板 λ 2 = 0 . 048 + 0 . 00011 0 . 086[ w / m℃ ] w / m℃ ] , 钢板 λ 3 = 45 . 36[ , ( 钢板与空气 w / m2 ℃ ] 综合传热 a4 取 21 . 5[ 对流 : 温差 70 ℃ , 风速 W = 1m / s) 1 1 0 . 16 0 . 065 0 . 022 + + + 1 . 656 0 . 086 45 . 36 21 . 5 1 1 = = 1. 2 0 . 069 + 0 . 75 + 0 . 0006 + 0 . 0046 0 . 83 889056 Q 889056 + 25 = + 25 t w1 = +t = 944 . 9 k c F w a 1 . 2 × 7 . 84 则 Kc = = 940 . 9 + 25 = 966 ℃ 与假设相差不大 , 不再重算 。 3. 2 三次风管总数热损 ( 4 ) 三 次 风 管 外 表 总 数 热 量 ( 以 5000t · k / d 为例 ) A = 1134 × 784 = 889056[ w] ∵ 1[ w]= 1[ J / s] ∴ 889056[ w]= 889056[ J / s] kcal / h]= 又 ∵ 1[ ∴ 4 . 1868 × 10 3 = 1 . 163[ w] 3600 600 + 95 = 2
( 1. 湖北第二师范学院 ,武汉 430205 ; 2. 襄阳水泥质量检验研究所 ,湖北 襄阳 441100 ; 3. 葛洲坝集团荆门水泥公司 ,湖北 荆门 448000 ; 4. 宜昌弘扬水泥公司 ,湖北 宜昌 443000 )

2 最大限度地控 要 : 预分解窑三次风管筒体外表面积大 , 热损达 1134w / m 。 将其表面散热控制到环温 ± 100C,
好的硅莫砖 或 高 铝 砖 ; 夹 层 可 选 硅 酸 铝 毡 垫 或 硅 钙板 , 会使热损减少 。 ( 2 ) 在筒体外表面保温 。 A 、 选硅酸盐保温涂 料, 厚 6 ~ 8cm , 再加硅酸铝毡垫 ( 高 维 棉 或 岩 棉 ) 并防水 。 B 、 选硅酸盐保温涂料 ( 厚 5cm ) + 硅酸铝
2 0 . 25
= 3 . 26 × 2 . பைடு நூலகம்9 = 9 . 43
收稿日期 : 2015 - 05 - 04 作者简介 : 李斌怀 , 男, 湖北荆门人 , 副教授 , 研究方向为材料工程与节能 。
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即 : q 外对 = a 对 ( t w - t a ) = 9 . 43 ( 95 - 25 ) = 660 . 1( w /m ) ( 2 ) 外表辐射传热 q 外辐 ( 其角系数 φ12 = 1 ) Tw 4 Ta 4 ) - ( ) ] = 0. 8 × ( = ε w C o φ12 [ 100 100 273 + 95 ) 100
可试点推广 , 全国上千家公司三次风管按此方案 每年节煤 10 多万吨 , 近 10 亿元 。 参考文献 :
. 北京 : 中国建 [ 1] 李兆钰 . 水泥工业热工过程及设备[M] 1981. 6 版 , P138 、 P160. 筑工业出版社 , [ 2] M] . 化工系陶教研室 , 1980. 天津大学 . 材料加工过程[ [ 3] . 北京 : 中国 孙晋涛 . 硅酸盐工业热工过程及设备[M] 1980. 建筑工业出版社 , [ 4] .武 李 斌 怀 . 预 分 解 窑 水 泥 生 产 综 合 技 术 与 操 作[M] 2011. 汉 : 武汉理工大学出版社 , [ 5] 李斌怀 , 彭明亮 , 严新传 , 等 . 现代水泥分解炉节能实践 J] . 湖北第二师范学院学报 , 2014 , ( 2 ) : 58 - 59. 研究[ [ 6] 《热工 》 . 山东省农业管理干 李斌怀 . 谈 公式导出法[J] 2012 , ( 4) . 部学院学报 ,
硅 设三次风 管 至 外 层 隔 热 材 依 次 为 高 铝 砖 , 钙板 。 设内壁 t w1 950 ℃ ( 假 设 ) , 高铝砖与硅钙板 接触面 t2 为 600 ℃ , 硅钙板与钢板接触界面温度为 t3 , 热导能力强 , 钢板外表温度为 t4 。 因钢板不厚 , t3 = t4 = 95 ℃ 。 空 气 温 度 t a 为 25 ℃ , 热导率分别
273 + 95 4 273 + 25 4 ) -( ) ] 100 100 = 6 . 77 95 - 25
889056 = 764451[ kcal / h] 1 . 163 889056 × 3600 = 764414[ kcal / h] 或 4 . 187 × 10 3 三次风管表面热损标煤计算 ( 5 ) 折合成标煤 : 764414 = 109 . 2[ kg 标煤 / h] 每小时标煤 7000 kg 标煤 / d] 每天标煤 : 109 . 2 × 24 = 2620 . 8[ kg 标煤 / Y] 每年标煤 : 109 . 2 × 300 = 786240[ 三次风管表面热损经济损失 ( 6 ) 每年经济损失 ( 每吨标煤价按 800 元计 ) 800 × 786. 254 = 629004[元 / 年 · 台] 62. 9
600 + 95 = 2
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毡垫 ( 高维棉或 岩 棉 10cm ) + 铁 皮 , 造 价 稍 高, 效 果更好 。 估价 50 万元 。 不宜选岩棉 + 铁皮 , 易造 成空脱 , 保温效果会降低 。 4. 2 投资回收期 10 经保温的费用将由节能 ( 节 省 热 能 ) 弥 补 , 个月完 全 收 回 投 入 。 此 后 便 为 工 厂 节 能 降 耗 的 利润 。 5 结论 ( 1 ) 三次风管外表 热 损 1134[w / m 2 ] , 热损大 ( 三次风管内壁 950℃ , 经新增保温层外表温度为 环温 ± 10℃ , 保温已势在必行 , 保温简易可行 。 ( 2 ) 新增 三 次 风 管 外 表 保 温 , 降低表面热损 ( 煤耗 ) , 用 节 省 的 煤 耗 抵 偿, 半 其新增投 资 费 用 , 年内回收其投资 , 经济可行 。 ( 3 ) 三次风管悬裸露天 者 众 , 进 行 保 温 节 能,
制热风供炉煤的燃烧及生料 CaCO3 分解, 对筒体内外选择理想绝热材料 , 减少表面热损, 是节能降耗的有效途径 。 关键词 : 三次风管 ; 隔热材料 ; 节能降耗 中图分类号 : TU55 文献标识码 : A 344X( 2015 ) 08000000 文章编号 : 1674-
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概述
预分解窑三次风管是将窑头罩或冷却机头部 高温端 1000 - 1150℃ 热风送入分解炉用于炉煤燃 烧及生料加热分解的热气流专用设备 ( 管道 ) 。 其 管道 由 内 至 外 敷 设 高 铝 砖 或 硅 莫 砖 ( 厚 114 - 200mm ) 及硅钙板或硅酸铝毡板 ( 厚 65 - 115mm ) 外筒体钢板 ( 厚 22mm ) 。 究其管道外表 ( 钢板 ) 平 均温度约 90 ~ 110℃ , 高者达 200℃ 。 热损失主要 由内壁 ( 高铝砖约 850 - 950℃ ) 传给径向外表面 。
( 5 . 67 × 1 [ m 2]
-(
273 + 25 4 ) ] = 474 . 2[ w/ 100
( 3 ) 三次风管外表面散热 q = q 对 + q 辐 = 660 . 1 + 474 . 2 = 1134 . 2[ w / m 2] 或求辐射放热系数 a R , 由公式 : a R辐 ( 0 . 8 × 5 . 67 [ [ w / m2 · ℃] 可由对流与辐射综合传热公式得 : q = ( a 对 + a R辐 ) ( t w - t a ) = ( 9 . 43 + 6 . 77 ) ( 95 - 25 ) = 16 . 2 × 70 = 1134[ w / m 2] 。 w / m2 ] 故此取三次风管外表热损失为 1134[ 简单 核 算 三 次 风 管 气 流 温 度 与 内 壁 ( t w1 ) 温度 。 三次风管从窑罩 ( 亦有从篦冷机高温端 ) 取热 风进入 , 风 温 高 达 1150 ℃ ( 或 1050 ℃ ) , 经三次风 管引入分解炉进炉温度达 950 ℃ 。 三次风管内壁温度 t w1 ( 未知 ) 至新增保温层外 壁温度 t4 , 可利用公式求综合付热系数 Kc。 W] 依公式 : Q = Kc( T w1 - t4 ) F w[ Q +t[ ℃] T w1 = KcF w 4 则 : Kc = 1 δ2 δ3 δ1 1 + + + λ w1 λ 2 λ 3 a4 外 3. 4 3. 3 =
-3 为 : 高铝砖厚 160 mm , λ w1 = 1 . 512 + 0 . 186 × 10 t ; 硅钙 板 厚 65 mm , [ w / m℃ ] λ 2 = 0 . 048 ~ 0 . 0580 .
[ 万元 / 年 · 台] 4 减少热损措施与可行性 4. 1 保温措施 ( 1 ) 在筒体内壁可选择隔热性能 、 耐腐蚀性能
2015 年 8 月 第 32 卷第 8 期
湖北第二师范学院学报 Journal of Hubei University of Education
Aug. 2015 Vol. 32 No. 8
预分解窑三次风管节能降耗研究
1 2 3 3 3 董光禹 , 罗汉云 ,罗 李斌怀 ,张福海 ,彭明亮 ,

4
; 钢板厚 22 mm ,λ 2 = 45 . 36 ~ 48 . 00011 t[ w / m2 ℃ ] 5[ w / m℃ ] w / m ℃] ; 空气对流放系数 a4 取 21 . 5[ 〔温差 70 ℃ , m / s] 。 风速 W = 1[
-3 高铝砖 λ w1 = 1 . 512 + 0186 × 10 2
圆整均温 ℃ 90 100 200
若 取 LHK 公 司 三 次 风 管 胴 体 外 表 温 度 为 2 95℃ , 表面积为 784m 计 ( 以 5000 ( t · k / d ) 规模 , 三次 风 管 Φ3. 2 × 78m , 设外界空气环境温度 25℃ , 测温温差 70℃ , 筒体钢板黑度 ε = 0. 8 , 求其 外表综合传热量 ( 即热损失 ) 。 3 计算三次风管外表面热流密度与总传热量 3. 1 三次风管热流密度计算 假设三次风管简图 :
表1 公司名称 LHK 公司 HY 公司 JM 公司 生产规模 ( t· k / d) 5000 ( 4. 8 × 74m ) 1800 ( Φ3. 2 × 52m ) 2500 ( 4. 0 × 60m )
现在三次 风 管 筒 体 大 都 3. 5 ~ 4% 的 斜 度 悬 裸 露 天, 问及 者 少 , 虽 属 低 温, 但 面 积 大, 且热损较大 ( 1134w / m 2 ) 。 若将其表面散热控制到接近环温 , 最大限度地控制热风用于炉内 , 减少热损 , 有利于 炉煤的燃烧及 CaCO 3 分 解 , 对熟料节能降耗是非 常有意义的 。 举例说明如下 。 2 实测数据 预分解 窑 生 产 线 三 次 风 管 外 表 实 测 温 度 见 表 1。
外表测点温度 ℃ 窑头部 80. 5 101. 3 200 中部 100. 5 115 190 入炉部 88. 5 80 210
预分解窑不同规模生产线三次风管外表温度实测值
2 三次风管直径与长度 ( m ) ( 表面积 m ) 2 Φ3. 2 × 78 ( 784m ) 2 Φ2 × 56 ( 352m ) 2 2. 3 × 62m ( 448m )
分析知 , 三次风管外表传热现象主要由表面 辐射及表面 热 量 与 冷 空 气 的 对 流 ( 交 换 ) 两 部 分 组成 。
[1] ⑴ 求对自然流传热系数 a 对 及对流散热损失
a 对 = k ( tw - ta )
0 . 25
( w / m2 ℃ )
式中 : k 为系数 , 水平壁面向上 ( 近似水平 ) , 给 k = 3 . 26 。 由 于 悬 空 , 均取给热面 热面 向 上 时 , 向上 。 a 对 = 3 . 26 ( 95 - 25 ) ( w /m ℃ ) 对流热损失
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