煅烧炉余热的综合利用

煅烧炉余热的综合利用

文章出处：万方数据发布时间：2005-03-24

高扶民

COMPREHENSIVE UTILIZATION OF THE SURPLUS HEAT OF CALCINER

GAO Fu-min（Hebei Province Matou Aluminium Group CoLtd, Hebei Handan Matouzhen

056046,China)

目前，河北省马头铝业集团公司有2台6层火道12室全封闭自动排料顺流式煅烧炉。2年来，一方面煅烧炉产生大量热能、烟气不加利用地排放到大气中，造成污染；另一方面，总公司生产、动力、取暖又需要大量热能，因此，决定引进化工部第一设计院设计的高效有机热载体加热炉，利用煅烧炉烟气余热作为该加热炉的热源，综合利用能源，减少环境污染，提高经济效益。

1 理论计算

1.1 公司生产及生活所需热量计算

（1）沥青熔化所需热量〔1〕

Q熔=G沥〔c p固（t1－t0）＋c p液（t2－t1）〕／t=14000×〔1 34×（95－0）＋1.67×（195－95）〕／24=171675kJ／h

式中：Q熔——沥青熔化所需热量，kJ／h；G——每天所需熔化沥青的质量，kg；c p固——固体沥青比热容，kJ／（kg·℃）；c p液——液体沥青比热容，kJ

／（kg·℃）；t1——沥青熔化时温度，℃；t0——冬季沥青常温，℃；t2——液体沥青应达到温度，℃；t——沥青熔化时间，h。（2）沥青排除水分的蒸发热

Q蒸=〔G水c水（100－t0）＋G水C蒸〕／t=〔14000×5％×1.0×100＋14000×5％

×539〕／1=447300kJ／h

式中：Q蒸——排除水分蒸发热，kJ／h；G水——沥青内水分的质量，kg；c

水的比热容，kJ／（kg·℃）；t0——冬季沥青常温，℃；C蒸——水的水——

蒸发热，kJ／kg；t——脱水时间，h。（3）混捏糊料所需热量制糊车间有两台混捏锅，每小时生产两锅糊料，每锅糊料重1600kg，配比如下：煅后石油焦（73±2）％沥青（27±2）％煅后焦质量G1=1600×73％=1168kg 沥青质量G2=1600×27％=432kg

2台混捏锅每小时糊料消耗的热量：

Q糊=2〔G1c焦（t3－t0）〕=2×〔1168×3．09×（150－0）〕=1082736kJ／h 式中：c焦——煅后焦平均比热容，kJ／(kg·℃)；t3——混捏时糊料温度，℃；t0——冬季常温，℃。（4）采暖用油需热量

式中：G载——导热载体质量，kg；c油——导热载体比热容，0.85c水；t4——导热油回口温度，℃；t5——导热油出口温度，℃。

（5）散热损失

(a)沥青槽散热损失量

式中：n——沥青槽数；A——外表散热面积，m2，下同；d——容器表面的散热系数，kJ／（m2·℃·h），下同；t6——容器表面温度，℃，下同；t0——冬季温度，℃，下同。

(b)氧化分厂反应池散热损失量

(c)各种管道、混捏锅等散热损失

高效有机热载体炉热效率为65％,则需要的总热能=Q总÷65％=4.45×106kJ ／h。

1.2 热能的提供我公司煅烧炉采用石油焦自身挥发分加热，每罐排料量60kg／h，总排料量1440kg／h，投入产出率以75％计算，则投入生料量1920kg ／h，原料组分中水分8％，挥发分10％，碳烧损5％，其他2％，形成进入集

中烟气道的烟气量为：

式中：6.33——挥发分平均相对分子质量；5.016m3/m3——单位体积挥发份完全燃烧生成烟气量，；21％———空气中氧气含量。

V烟总=V水＋V挥＋V损=191＋3411＋853=4455m3／h 经分析烟气主要成分、比热容如表1所示[2]。

式中：Q烟——烟气提供的热量，kJ／h；V烟—烟气总体积，m3；t进——有机热载体加热炉进口温度，℃；t出——有机热载体加热炉出口温度，℃；c p900——烟气900℃平均比热容，kJ／（m3·℃）；c p280——烟气在280℃平均比热容，kJ ／（m3·℃）。

表1烟气主要成分

根据热平衡计算和生产实际情况，选用两台2.5GJ高效有机热载体炉，既能满足总公司现实需要，又为将来其他供水等需要留有余地。

2 系统改造方案及实施过程

2.1改造方案

原排放系统不变，将原烟囱加高12m，达40m，在煅烧炉集中烟道的另一侧，预建一条引热烟道，串联有机热载体炉，为不影响煅烧炉的正常生产，采用不停炉热砌新工艺，用耐火弯头外接引热烟道闸板，直接导入有机热载体炉，整个对接工作仅需4h；原生产管道、设备保留延用（包括炭素分厂、氧化分厂）；加装300m采暖管道供办公楼采暖。

2.2改造后供热系统主要设备1）2台高效有机热载体炉；2）1台注油泵；3）1台储油罐；4）2台膨胀槽；5）3台热油泵；6）过滤器;7）仪表；8）阀门；9）用热设备：4台沥青熔化池，1台沥青高位槽，2台混捏锅，氧化分厂4台反应池，采暖设备及输送管道。

2.3调试运行步骤向管道系统注油——冷运行——打开引热烟道闸板——关闭原烟道闸板——调节烟气温度（负压）——脱水、脱羟馏分（接热油升温曲线控制）——升温——通入用热设备。

3 高效有机热载体炉使用效果

（1）节能增效：高效有机热载体炉取代原2台2.5GJ加热热油炉（另作扩产供热）作为供热热源，节省人员、物耗，节煤2000t，减少向大气排放废气2000m3，其中：50tSO2，10t烟尘，节省在岗人员50％，季节工25人/年。（2）提高产品质量：改造后，有机热载体出口温度控制在（200±5）℃，进口温度控制在（190±5）℃，沥青槽熔化温度为（190±5）℃，出糊温度为150～160℃，改善了熔化沥青的指标（见表2）。

表2改造前后熔化沥青指标对比

4结语

高效有机热载体炉利用煅烧炉余热可行，可用于熔化高温沥青、改质沥青。经改造，生产的自动化程度提高，降低了生产成本，提高了石墨制品的质量，并使炭素分厂新开发生产的贫油糊质量稳定，为氧化分厂生产仿不锈钢型板等高品质产品铺平了道路。

作者简介：高扶民男1968年生，大专学历，现在马头铝业集团有限公司炭素分厂工作。

作者单位：河北省马头铝业集团有限公司，河北邯郸马头镇056046

参考文献：

〔1〕陈蔚然 碳素材料工艺基础〔M〕，长沙：湖南大学出版社，1989：46 〔2〕陈蔚然 轻金属，1998（6）：44