隧道窑余热利用的现状及发展方向

曹德生　李忠文　娄广辉　刘宏伟

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

隧道窑余热利用的现状及发展方向

曹德生李忠文娄广辉刘宏伟

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

介绍了隧道窑余热的利用现状，提出了隧道窑余热的综合利用途径，从而提高隧道窑余热的利用率。

隧道窑；余热；节能降耗

隧道窑一般是一条长的直线形隧道，其两侧及顶部有固定的墙壁及拱顶，底部铺设的轨道上运行着窑车。燃烧设备设在隧道窑的中部两侧，构成了固定的高温带—烧成带。燃烧产生的高温烟气在隧道窑前端烟囱或引风机的作用下，沿着隧道向窑头方向流动，同时余热进入窑内，这一段构成了隧道窑的预热带。在隧道窑的窑尾鼓入冷风，冷却隧道窑内后一段的制品，鼓入的冷风流经制品而被加热后，再抽出送入干燥器作为干燥生坯的热源，这一段便构成了隧道窑的冷却带。

由于隧道窑本身的特性，隧道窑需要消耗大量的能源，隧道窑消耗的一次能源（煤、天然气、石油等）产生的热量中，炉窑散热、产品水分蒸发、烧结等必须消耗的能量占总能量的约30%，剩余约70%的能量随排烟热损失和产品及窑车冷却等热损失而浪费。在这些浪费的热量（简称余热）中，采用余热干燥坯体的方式，可利用总热量的20%。另外20%的热量因品位低无法利用，30%左右的热量还没有得到充分利用就白白浪费掉了。如何利用这30%的可以利用的热量，是值得高度关注的问题。我国现阶段对隧道窑的余热利用方式主要有以下几种。

1　隧道窑的余热发电

针对利用隧道窑的余热发电，国内不少的配套企业作了不少的研究，山东、四川、山西等省都有人在研究并且已经利用隧道窑余热进行发电，这是一种比较理想的余热利用方式。利用隧道窑余热配置余热锅炉和汽轮机发电既可供本厂使用，也可以供周边的居民使用。每年会给厂里节省大量的电费，同时外卖的电又能给工厂带来一定的经济收入，对厂家来说经济效益比较好。对于规模较大的隧道窑，建议采用发电的方式来利用余热，在发电之余还可以产生部分低品位的蒸汽用于周围居民的供暖或者洗浴用热。

国内已经有不少的隧道窑余热发电示范项目，如河北国能新型材料有限公司余热发电项目、山西聚义实业集团鑫荣新型建材有限公司余热发电项目、山东枣庄新中兴实业有限公司余热发电项目、辽矿九台新型墙体材料分公司余热发电项目等。这些项目证明，隧道窑的余热发电投资具有高回报特性。投资0.75～6.0 MW的余热发电厂，投资回收期一般为3～6年，税后内部收益率达到20%。根据隧道窑的规模，余热发电可以满足企业70%～100%的用电需求。

2　利用余热为周围居民冬季供暖

很多隧道窑距离村民居住区不远，尤其是一些烧结煤矸石砖隧道窑。余热发电可为距离隧道窑700～1 200 m范围内的村民供暖。我国大部分地区冬季气温较低，没有集中供暖，村民要么没有取暖，要么采用比较原始的直接燃煤或者燃烧秸秆的方法取暖，使室内的卫生条件和舒适度都不高。随着近些年农村生活水平的不断提高，村民对清洁舒适的取暖方式的需求也在增强。靠近居民区的隧道窑企业就可以利用隧道窑安装余热锅炉，在冬季为周围的村民供暖，也是一个比较好的余热利用方式。如果企业投资供热，收获的不仅仅是供热的经济效益，还会因此和周围村民搞好关系，有利于企业在当地发展。当然，这种方式需要多方的配合，一是地方政府要对项目进行扶持，二是企业要进行投资，三是周围村民要配合。山东一家隧道窑企业就在隧道窑的冷却段安装了2台3 t的蒸汽锅炉，冬季除了满足本厂的供暖和洗浴要求外，还可以为周围10栋3单元的6层楼供暖，可见隧道窑余热供暖具有较大的市场潜力。

3　利用余热搞特种养殖种植

有些企业的隧道窑规模较小，且距离居民点较远，可以考虑将余热利用作为种植大棚或者养殖场的热源。在山西、河北等省，冬天气温低，一些蔬菜大棚的效果并不好，尽管有时采用生活加温的方法，也不如靠南的区域大棚内作物长势好，甚至在极端情况下还会产生霜冻灾害。如果把隧道窑的余热供应至蔬菜大棚，就可以搞一些高级的温室大棚，反季的蔬菜、瓜果、花卉都可以种植。利用余热也可以搞水产养殖，缩短冬季鱼类的养殖周期，降低养殖成本，提高经济效益。

表1　隧道窑余热发电/热电联产经济技术指标

4　利用余热制冷

余热制冷适合于距离用冷气的单位或场所较近的隧道窑企业，为制冷单位提供热源，将开辟夏季余热利用的新领域。利用隧道窑产生的热蒸汽或者热水配合溴化锂作为工作介质，就可以制冷。溴化锂制冷只需要0.6 MPa以下的热蒸汽或者热水，因而热源广泛，比较适合于隧道窑企业。目前，我国溴化锂制冷机加工制作技术已经成熟，质量稳定可靠，易于推广应用。溴化锂制冷技术首先是从电力行业开始应用的，后来发展到冶金、制药、化工等行业，在建材行业应用还不是太多，但是溴化锂制冷技术设备及工艺流程简单，便于企业采用。溴化锂制冷可以利用原有的供热管网和换热器满足取暖和制冷需要，不需要另建大量管网用于制冷，这样推广应用该技术就简单、方便、经济。溴化锂制冷适用于大面积制冷，其制冷面积不应小于3 000 m2，需冷量不小于350 kW，一方面是因为没有太小的机组，另一方面是因为规模太小了经济效益不突出。城市附近隧道窑企业可以考虑用隧道窑余热为周围居民或企事业单位冬天供暖，夏天供冷。

5　结语

我国现在的隧道窑余热利用水平还不是很高，大部分企业仅仅是利用余热烘干或加热入窑物料，生产热水供职工洗浴。这种余热利用方式的利用率仅有30%左右，大量的450～950℃的高品质余热没有被利用。对于规模较大有条件的企业，建议采用电、热、冷联产的方式利用余热，高品质的余热用来产生蒸汽发电，低品质余热用来供暖或者制冷，剩下余热用来烘干物料，达到余热的充分利用。农村地区的隧道窑企业应该充分利用好隧道窑余热，为社会主义新农村建设发挥应有的作用。

［1］周炫.煤矸石砖厂隧道窑余热发电的可行性［J］.砖瓦世界，2011，8：11～15.

［2］郭小电，孟凡茂.煤矸石隧道窑余热利用系统研究与应用［J］.中国煤炭，2011，37（11）：36～38.

［3］景双柱，任建宏，张燕.农村煤矸石烧砖隧道窑余热利用可行性分析［J］.新农村建设与环境保护—华北五省市区环境科学学会第十六届学术年会优秀论文集［C］.2009.

［4］许彦明，王文君.东北地区首台煤矸石烧结砖隧道窑余热发电机组成功并网发电［J］.砖瓦世界，2012，10：2.

［5］王正明，申朝晖，胡进考.余热制冷技术［J］.冶金能源，1996，4：49～52.