煤矸石制砖窑的余热利用

中国平煤神马集团平煤股份一矿平强新型建材有限公司是以生产煤矸石烧结多孔砖为主的股份制企业，制砖生产线采用全内燃烧砖工艺，热量来源于煤矸石自身所产生的热量，设计生产能力1.2亿标块。生产工艺采用山东泰安环美墙材开发装备有限公司研制开发的制砖技术和成套设备，不掺加其它任何原料，挤砖机真空度高，挤出压力大，成砖质量好。但在生产过程中，制砖窑炉出砖时的冷却带温度高达900℃以上，砖坯出窑时温度高达300℃以上，自然冷却时间长，严重影响了卸砖，窑车循环速度慢，生产效率低，一直不能达到预期的产量。同时释放的大量热能不能有效利用，既造成热能浪费，又污染环境，制约生产，过高的温度又会降低窑炉的使用寿命。

1 余热利用技术

针对制砖厂焙烧窑发热量高，高温带分布过长等具体情况，通过余热锅炉将窑内多余的热量吸收，用于厂区附近的平煤股份一矿职工采暖、洗浴、烘干衣服，从而为窑炉温度控制，提高产量创造有利条件。同时可以大幅减少热源污染，充分发挥窑炉余热的经济社会效益，提高企业的市场竞争力。

1.1 利用方案

采用热辐射的方式将炉体内多余的热量传递给循环流动的冷水，冷水吸收热量后被逐级加热成所需参数的蒸汽，蒸汽一方面通过汽-水换热机组转化成热水供职工洗浴、采暖，另一方面用来烘干衣服。

1.2 解决的主要问题

（1）采用以辐射换热为主的热交换方式，换热效率高，解决了管道磨损、积灰等问题。

（2）采用交叉布置吸热管，增加单位长度锅炉受热面,合理控制锅炉集箱长度，掌控窑车温度降低的幅度。

（3）在不影响隧道窑烧结段正常工作的前提下，将冷却段物料燃烧放出的热能和高温物料所具有的热能充分利用，既利于物料的燃尽，又利于物料的冷却。

（4）在不影响隧道窑正常生产的基础上，不改变隧道窑的整体结构，合理设计锅炉及蒸汽收集管道的安装位置。

（5）解决从余热锅炉出口出来的高温气流在下一阶段如何进一步利用问题。

1.3 技术关键

（1）在与窑炉接触的部位设置了炉体受热面，以防低于露点，造成管道被硫腐蚀。

（2）与窑炉接触的部位做保温处理，避免钢材的热胀冷缩对窑炉造成损坏。

（3）在窑炉冷却段，架设钢架结构，使锅炉安装后不增加对窑炉的荷载。

2 主要技术经济指标

余热利用后，每年可节约标煤5913t，减少排放二氧化碳15492.06t，二氧化硫50.26t；年平均节能收入为604.44万元，投资回收期为0.61年。主要技术经济指标见表1。

表1 主要技术经济指标

3 实施效果

该工程完工后，在2011年9月至12月试运行期间，各项设施、设备性能良好，蒸汽压力、温度达到了设计要求；其中连续计量3个月，经计算，仅余热利用可折标煤1478.25t，且减排二氧化碳3873.02t，减排二氧化硫12.57t（相对燃煤）实现利润123.03万元。

4 效益分析

经测算，每年可实现销售收入604.44万元，实现纯利润492.12万元，销售利润率81.4%，投资回收期0.61年，投资回报期短。

余热锅炉上马后，能够降低制砖成本，增加出砖产量，提高企业的市场竞争力，并能够安置更多的富裕人员就业，为进一步取消粘土砖奠定基础。

相对燃煤锅炉来说，每年综合利用废热节能量折标煤5913t，减排二氧化碳15492.06t，减排二氧化硫50.26t。能够有效降低厂房内的环境温度，改善职工的工作环境。