陶瓷窑炉的余热回收
陶瓷生产的窑炉有连续式的(隧道窑)也有间隙式的(倒焰窑),不管是隧道窑还是倒焰窑,其热效率都比较低,效率低的原因除了燃烧损失,散热损失等原因外,重要的一点是排烟损失。烧成隧道窑废气带走的热量约占燃料消耗总量的20﹪-40﹪,而倒焰窑废气带走的热量约占燃料消耗量的30﹪-50﹪。因之回收窑尾废气的热量加以利用是提高窑炉热效率的关键。
一方面窑炉排烟带走大量余热,另一方面为了干燥坯件,一些工厂又另外建造窑炉或锅炉生产热风或蒸气以满足烘干坯件的要求。近年来,随着节能技术的不断开发和推广,超导热导技术已可在陶瓷窑炉烟气余热回收中得到应用。采用热管换热器,来回收烟气中的余热加热空气作为烘干坯件的热源,可取得较好的节能环保效果。
一、隧道窑烟气余热利用
隧道窑余热回收主要用以加热空气作为烘干坯件热源,也可作为助燃空气,以提高窑炉本身的热效率,两者的选择可根据各工厂的具体情况而定。
二、电瓷厂隧道窑冷却带余热利用
将电瓷厂隧道窑冷却带400℃-450℃的废气抽出通过超导热管换热器,烟气温度降至300℃,再返回窑炉中烧成带作为气氛膜风使用。初加热的空气送入烘房,干燥电瓷坯件。
三、倒焰窑烟气余热利用
某厂倒焰窑排烟温度为564℃,实测该窑炉热效率仅为23﹪,由于坯件入窑前需要预热烘干,因之需再建一个烘干窑,以煤作为燃料,燃烧的烟气作为烘干热源。根据计算,如将560℃烟气降至180-160℃排出,将新鲜空气加热到60℃-120℃,其热量足够烘干坯件所用。
四、热管的工作原理
热管是因传热技术需要而发展起来的一种高效传热原件,低温余热回收的主要是动力型热管。其工作原理是:热管是一种密闭、洁净、抽成真空的金属管,在其内部充填了传热介质,根据用途不同,其适用范围从20-1500℃不等,下部高温热源将热量经管壳传入管腔,加热管内下端的导热工质,使之迅速传到热管的上端。由于上部管壳外低温冷源吸热作用,其快传热速度可达80-100厘米/秒。将一定数量的热管组合在一起,即构成热管换热器。
五、 热管的特点
热管的主要特点是
1、传热能力大,热管靠相变以潜热方式进行传热,比显热辐射传导方式传热能力大很多。
2、利于回收低温余热,热管可在两温差很小的情况下传热,上下温差仅为4-5℃。
3、流体阻力小,不致使系统阻力增加很多。
4、可将热冷流体完全隔开,即使单根热管损坏,对系统影响不大。
5、结构紧凑、重量轻、使用空间小、安装维护更换非常方便。使用寿命长。
六、注意事项
1、将热管换热器安装在适当位置,选择在烟道的温度相对较高且稍倾斜的管段,减少热管侧捕积下来的灰尘沉积,对沉积的积灰应及时清除,以保证其换热效果。
2、热管采用交叉排列以提高传热效果,但为避免或减少积灰应尽量缩小纵向节距。
3、操作时严格控制热管干烧问题的发生,尽量选用在低温以下干烧对其寿命无影响的热管换热器,使其寿命延长,充分发挥其效果。
4、将热风送至烘坯车间的管道密封要好,不能有漏风。
5、热管换热器具有有限的除尘作用。但绝不能替代除尘器,应装设收尘器。
生产实践证明,采用热管换热器回收陶瓷窑炉隧道或倒焰中的烟气余热,热利用率高,运行安全可靠。操作维护简单,且对窑炉的热工制度无不利影响,是当前佳高效节能降耗装置。
工业余热回收技术
气-气式热管换热器
冷、热流体均为气体,热管两侧均焊有翅片,以强化传热。
热管换热器
结构紧凑、工作可靠、使用寿命长传热效率高,阻力损失小,应用广泛,可用于冶金、动力、化工、食品等;回收周期短,8-12个月就可完全收回其投资。
热管在余热回收中的应用
余热回收是节能工作的重要一环。工业余热回收通常采用重力式热管换热器,它以其传输功率大,结构紧凑、价格低廉、冷热介质间无污染及良好的防腐、减堵性能而优于常规换热器。
技术特性
型式 热管空气换热器
热源 高温烟气
冷流体 空气(助燃用)
热源温度 250℃-450℃
冷流体温度 20℃升高到120℃-250℃
回收热量 ~16,000KW(13,760,000Kcal/hr)
型式 热管空气预热器
热源 高温烟气
冷流体 空气(助燃或干燥用)
热源温度 250℃-450℃
冷流体温度 20℃升高到120℃-250℃
回收热量 ~16,000KW(13,760,000Kcal/hr)
型式 热管空气预热器
热源 高温烟气
冷流体 空气(助燃或干燥用)
热源温度 250℃-350℃
冷流体温度 20℃升高到120℃-220℃
回收热量 ~5,800KW(5,000,000Kcal/hr)
技术特性
型式 分离式热管换热器
热源 热风炉高温烟气
冷流体 空气 煤气
热源温度 250℃-450℃
冷流体温度 20℃升高到90℃-210℃
回收热量 ~20,000KW(17,200,000Kcal/hr)
型式 热管余热锅炉
热源 冶炼矿烟气废热
冷流体 水
热源温度 200℃-600℃
回收热量 ~3,600KW(3,000,000Kcal/hr)
加热炉、均热炉余热回收
轧钢连续加热和均热炉是钢铁企业中耗能较高的设备,其热效率一般只有20%-30%,约有70%-80%的热量散失于周围环境和被排烟带走,其中烟气带走的热损失约占30%-35%。加热炉的烟气量根据炉型大小不同,一般在(标准状态)7000-300000m3/h的范围内。烟气温度一般在550-990℃,也有超过1000℃以上的,从直接节能来考虑,希望将烟气的余热用来加热助燃空气,当助然空气被加热到400℃时,可以得到节能20%-25%的效果,以下为典型应用和设计实例:
A、 坯件加热炉热管空气预热器
钢坯加热炉,炉内温度高于1000℃,烟气温度大于900℃,通过热管空气预热器将40℃的空气加热到400-450℃与二次风(800℃)混合后入炉助燃。
B、 线材退火炉余热回收
线村退火炉,炉内温度为1000℃左右,排烟温度约为800℃,在烟道中放置一高温热管空气预热器,高温烟气通过热管换热器热管的蒸发段,烟气降到150-170℃排空。20℃的常温空气通过换热器热管的冷凝段,被加热到400-450℃,作为助燃空气进入燃烧喷嘴。
C、 轧钢连续加热炉余回收
轧钢连续加热炉排出的烟气温度很高,有时可达1000-1100℃,余热回收利用的方式首推采用空气预热器,回收的余热,除了热损失可以百分之百地用于燃烧炉内,不仅节约燃料而且可以改善燃烧效果。但常规的空气预热器体积庞大,所以许多工厂采用了余热锅炉的办法来回收传热产生蒸汽。这样虽然可以达到节能的目的,但不能直接节约燃料,也得不到由于燃烧条件改善而对产品产量质量方面带来的好处。当前很多工厂采用余热锅炉和空气预热器相结合的办法来达到兼顾的目的。
空气预热器
加热炉烟气1200℃左右直接进入高温热管空气预热器,降至140-170℃排入烟囱。20℃常温空气被加热至450℃以上作为助燃空气进入加热炉助燃。其燃料节约率在20%以上。使用结果表明,其投资回收时间根据燃料品种不同大概在一年左右。
高炉热风炉余热回收
高炉热风炉是产生热风的设备,由于风温可高达1200℃以上,因之热风炉都是蓄热形式。其工作原理是先使煤气和助燃空气在燃烧室燃烧,燃烧生成的高温烟气进入蓄热室内的格子砖加热,然后停止燃烧,再将鼓风机送来的冷空气通过蓄热式格子砖,将格子砖所积蓄的热量带走,冷空气被加热到所需的温度进入高炉。热风炉烟道废气的温度一般限制在300-350℃,高不超过400℃。使用热管换热器回收的这部分余热,用来加热助燃空气则可以改善蓄热炉内的燃烧状况,从而使炉顶温度提高。对于以煤气为燃料的单位,一般多采用分离式热管换热器回收排烟余热,回收的余热同时用来加热空气和煤气。因此称为“双预热”。
涂布机余热回收器可以降低涂布机电力消耗百分之四十左右,利用一台排风量为3000立方米/小时的涂布机使用余热回收器后,可降低每小时电力消耗百分之四十左右,50千瓦时干燥转轮节能器降低电力消耗20%.