浅议罐式煅烧炉烟气热量的利用

浅议罐式煅烧炉烟气热量的利用
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44?轻金属1998盔No6
÷铝用碳素
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罐式煅烧炉烟气热量浅议罐式煅烧炉烟气热量的用
杜连达\张宝田,,J
(天津市碳素厂天津300381)
摘要:介绍罐式煅烧炉
关键词:惶烟
\
一
衡_算撒c,
目前在炭素行业生产中,煅烧工艺设备广
泛使用罐式煅烧炉,其加热方式已由原来的利
用外加燃料加热逐渐过渡到利用物料全挥发份
自燃的无外加燃料的加热式式,从而节约了能
源.尽管如此,该煅烧炉的烟气温度仍然较高,
达900℃以上,烟气量较大,达1000～
1500Nm3/每组罐?小时.合理利用这部分烟气
热量,可以达到可观的节能效果.
我厂原有20罐5层火道逆流式罐式煅烧
炉,因煅烧高温层较少,煅烧质量低,已全部改
为8层顺流式罐式煅烧炉.煅烧质量较高,真
密度达2.08g/cm0,实现了利用全挥发份自燃
无外加燃料煅烧工艺.其烟气余热供给热载体
炉,使得压型混捏工序,沥青融化工序和静电除
尘系统,浴室及办公采暖所需热量全部由热载体供给,节能效果显着.
1煅烧炉烟气可提供热量和企业
生产及生活所需热量的平衡计
算
1.1煅烧炉烟气可提供热量
目前,我厂20罐煅烧炉,每罐排料量在
60kg/h,总排料量为1200kg/h,投入产出率以75%计算,投人生料量为1600kg/h,原料成分组成:W(水分)8%,V(挥发份)12%,C(碳烧
损)5%,此三种成份煅烧时均以气体形式进入烟气.烟气量计算如下.
水蒸汽:V水=GW×22.4/i8
=1600×8%×22.4/i8
=159Nm3/h
挥发份:V挥=GV×22.4/6.33×V
=1600×12%×22.4/6.33×
5.016,
=3408Nm3/h
碳烧损:V掼=(GC%22.4/12]/2i%
=
(1600×5%×22.4/12]/
21%
=711Nm3/h
式中:G一每小时加入原料重量,kg;
6.33——挥发份平均分子量,g;
单位体积挥发份完全燃烧生
成烟气量,Nm3/Nm;
2l%——空气中氧气含量.
总烟气量:
V烟V水+V挥+V掼
=159+3408+711
=4278Nma/h
烟气成分分析及比热:
经分析测定,烟气主要成分如下:
成分
体积比.%
9o0℃时比热c1.kJ/NⅡI3
300E时比热.kJ/Nm3
C=2.17×17.5%+1.70×10.6%+1.47
叭
{;1
1998年№6轻金属?45?
×2.1%+1.38×69.8%
=1.58l【J/Nm.?℃
C2=1.88×17.5%+1.55×10.6%+1.36 X2.1%+1.31×69.8%
=1.44l【J/Nm.?℃
Q烟=V~g(t1C一t2C2)
=4278X(900X1.56—300X1.44)
=4.17×10.l【J/h
式中:Q烟——烟气提供的热量,l【J/h; V烟——烟气总体积,Nm.;
t——烟气进入余热热载体炉温度,℃;
t——烟气离开余热热载体炉温度,℃;
Cl——烟气在900℃时平均比热,
l【J/Nmz?℃;
C一—烟气在300"C时平均比热,
l【J/NIn3?℃;
1.2企业生产及生活所需热量
①沥青融化所需热量
Q=G[(t1一to)+c(t2一t1)]/h
:i0000[1.34×(90—0)+1.67X(160
——
90)/24)
=23666kJ/h
式中:Q——沥青熔化所需的热量,kJ/h;
所需熔化沥青的重量(24小时内),
kg;
c——固体沥青比热,kJ/kg?℃;
c——液体沥青比热,kJ/kg?℃;
t】——沥青熔化时温度,℃;
t0——取冬季生产时沥青常温,℃;
t2——液体沥青应达到的温度,℃; h——由常温沥青至生产用温度沥青所需的时间,h.
②沥青中所用排除水分的蒸发热
Q=[G水C.(1OO—to)+GCg]/h
=
[10000X5%Xi00+i0000X5%×
539]/24
=13312.5l【J/h
式中:Qz蕊——排除水分的蒸发热,l【J/h; G水——10吨沥青内水的重量,kg;
C水——水的比热,kJ/kg?℃;
to——冬季生产时沥青的常温,℃;
C蒸——水的蒸发热,kJ/kg;
h——由常温沥青至生产用温度沥青
所需时问.
③混捏糊料所需的热量
成型车间三台混捏锅,每小时生产三锅糊料,每锅糊料重为1200kg,其配比如下: 煅后石油焦(75±2)%沥青(25±2)%
生碎(25±2)%
煅后焦重量GI=1200X75%=900kg
液体沥青重量G2=1200X25%X75%= 225kg
生碎中冷沥青的重量Gs=1200×25%×25%=75kg
三台混捏锅每小时糊料应消耗的热量: Q=3[G1G焦(t1一t2)+G3C液(t1一to)+ G3G液(2一t1)]
=3X[900X3.09X(140—0)+75×
1.34×(90—0)+75X1.67X(140—
90)]
=1213943l【J/h
式中:C焦——煅后焦平均比热,l'J/kg'℃; C固——固体沥青的比热,kJ/kg?℃;
C液——液体沥青的比热,kJ/kg?℃;
t()——冬季生产时平均温度,℃;
t1——沥青融化时温度,℃
t2——糊料混捏时达到的温度,℃
④采暖用水所需热量
=
GC.(t2一t1)
=15×10.X4.
18X(90—70)
=1254000l【J/h
G一采暖热水流量,15X10.kg/h;
C水——水的比热,kJ/kg'℃;
t1,t2——热水加热器的出水温度,回水温度,℃.
?
46?轻金属
⑤浴室热水所需热量
(按每天400人次洗澡,每人次用水60kg) Q=GC~(t2一t1)/24
=400x60x4.18x(50—20)/24
=125400kJ/h
式中:浴室每天用水重量,kg;
t1,t2——热水箱出水,回水温度,℃.
⑥热损失
a沥青槽散热损失量
Q=nFa(t2一t1)
=4×60.45×41.8×(60—0)
=606434kJ/h
式中:n——散热容器的数量,下同;
卜散热容器外表面积,m2,下同;
a——容器表面对周围空气的散热系数,kJ/m?℃,h,下同;
t2——容器表面温度,℃;
t——冬季生产时空气平均温
度,℃,下同.
b混捏锅散热损失量:
Q=nFa(t2一t1)
=3×11.45×41.8×(60—0)
:86150kJ/h
C浸渍车间罐体散热损失
Q=F~(t2一t1)
=35.29×41.8×(60—0)
=88516kJ/h
d浸渍车间沥青高位槽散热损失Q缸=Fe(t2一t1)
=22.36×41.8×(60—0)
=56079kJ/h
e采暖水加热器散热损失
Q=F~(t2一t1)
=33×41.8×(50—0)
=68970kJ/h
f浴室加热热水箱散热损失
Q6散=F~(t2一t1)
:12×41.8×(50—0)
=25080kJ/h
g各种管道散热损失
Q=250000kJ/h(由实践总结)
总散热损失:
∑Q藏=Q+Q+Q+Q钕+Q+Q缸+Q缸
=606434+86150+88516+56076+ 68970+25080+250000
:1181229kJ/h
企业生产及生活共需热量:
Q总=Q+Q+Q+Q4腰+Q+∑Q簸
=98958+55646+1213943+1254000
+125400+l181229
=3929176kJ/h
选用热载体炉以下式为基准
Q1.15Q总:1.15×3929176
=4518552kJ/h
从热平衡角度分析,可选用i00万大卡的
余热热载体炉.
2煅烧炉烟气利用的实施进程
2.1热油循环系统主要设备构成
①热载体炉一台
②膨胀槽一台
③储油槽一台
④注油泵一台
⑤热油泵二台
⑥引风机一台
⑦过滤器二台
⑧阀门
⑨用热设备:4台沥青熔化槽,3台沥青高
位槽,3台混捏锅,l台浸渍罐,副罐及输送管道,水加热器,热水箱.
2.2加热系统的改造
由于热载体加热热源利用煅烧车间煅烧炉
烟所余热,因此供热设备与用热设备距离受原厂区车间布置限制,采用2台大流量热油泵强制热油循环.具体改造如下:
①沥青熔化槽内原侧排管加热改为三回程
底部排管加热,加大了排管管径,淘汰所有原蒸
1998年Na6轻金'属?47?
气加热管道.
②混捏锅加热套原来为并联联接,现改为
串联联接,并加大管径,锅体表面原蒸汽管道被淘汰.
③浸渍车间原蒸汽管道被淘汰,改用大管
径管道循环导热油.
2.3调试运行具体调试运行进程如下:
向系统内注油——冷运行48小时——打
开风机——通入热烟气——调节风量及烟气温度(按照热油升温曲线)——脱水,脱羟馏分——
恢复生产工艺使用温度——通入用热设备
3煅烧炉烟气节能利用的效果
3.1节能效果
余热热载体的应用,替代了原4吨蒸汽锅
炉向成型及浸渍车间供热,从而节省了煤耗,节能效果显着,节约用煤5000吨,节水24000吨, 减少向大气中排放废气5000Nm.,其中SO2气体120吨,烟尘25吨.
3.2对产品质量影响
在实际生产中,热油炉出口温度控制在
185±5℃,进口温度在175±5℃,沥青槽熔化
温度在150℃～160℃,混捏锅体温度达160±5℃,出糊温度在140℃～150℃糊料性能较好, 成品率较蒸汽加热有一定提高.
表1两种加热工艺融化后沥青指标对比
\指上_熔化温度水分软化点挥发份沥青粘度嚣℃%℃%Pa.3
蒸汽加热130～1400.7284.561.43.67～3.27
热油加热150～160085.561.83.35～2.85
表1说明,沥青熔化温度的提高,使沥青中
水分含量全部排除,提高沥青的浸润性.
表2两种加热工艺加热糊料性能对比
表2说明热油加热工艺提高了干混温度及
混捏温度,从而保证混捏的均匀性,可塑性,提
高挤压成品率.
表3两种加热工艺成品指标对比
蒸汽加热1.51～1.5816.0～19.65.01～10.528.3～11.2 热油加热1.52～1.6318.0～21.27.60～11.27.9～10.8 效果o
b余热热载体的应用可以在较低的压力
下提供较高热温度,且供热热源温度稳定,提高
沥青熔化温度及混捏效果,提高石墨制品的质
量.
余热热载体的应用为使用改质沥青生产高
功率及超高功率石墨电极铺平道路.
参考文献
表3说明,热油加热工艺提高了产品的质
目.
陈蔚然.碳紊材料工艺基础.湖南大学出版社.1989 里.丽1997—10—22.
4结语
a煅烧炉烟气的利用取得了明显的节能。