竖窑烟气和冷却带的余热利用

王 锴，刘玉明，程庆国

（山东耐火材料集团有限公司 王铝分公司，山东 淄博261000）

1 前 言

山东耐火材料集团有限公司王铝分公司原料分厂主要生产YNS43、YNS44、YNS45焦宝石及合成莫来石。料石的生产离不开竖窑的煅烧。原料分厂共有9只竖窑，用来进行焦宝石和莫来石的烧结。2014年，竖窑燃料全部由煤气改为天然气。由于天然气热值相较低，造成生产成本较高，同时存在着部分热量的浪费。本着节能减排、降本增持的目的，对竖窑进行了改造，对生产工艺进行了优化。

2 余热浪费情况分析及方案制定

2.1 竖窑烟气余热

一方面，竖窑燃烧的同时会产生大量烟气，这些烟气经排烟机从排烟管中排入空中，排放烟气温度为90～200℃，造成大量的热能浪费。另一方面，职工洗浴浴池用于供给职工及其家属的洗浴，洗浴用水则需要蒸汽锅炉进行加热。蒸汽锅炉燃气消耗量较大，同时锅炉属于特种设备，对操作人员要求比较严格，1个锅炉房需要8个操作人员，运行成本较高。

2.2 竖窑冷却带余热

一方面，料石经过竖窑1 200℃以上的煅烧后，出窑温度比较高，有300～400℃，为了满足手选的要求，需用水将料石进行冷却。料石冷却过程，不但会造成热量的损失，还会造成水资源的浪费。另一方面，莫来石生产线上，莫来石湿坯需要进入网带烘干后才能入窑煅烧，而网带所需的热量由1台燃煤热风炉提供，热风炉每天消耗大量的煤炭，且需要专人看护并进行开停和填炭工作，耗费人力和财力。并且由于环保要求，燃煤炉也需要关停淘汰。如何解决网带湿坯烘干热量的提供，成为当前面临的问题。

2.3 竖窑烟气余热利用方案

竖窑排出烟气温度可以达到90～200℃，制作换热器安装在排烟管上，铺设水管路，利用烟气余热将换热器中的水加热，然后将热水引入水箱进行储存，供给浴池使用。

2.4 竖窑冷却带余热利用

利用现有的竖窑结构，在竖窑冷却带采取出料口进风、排热风口出风的方法，利用从窑内冷却带抽出的热风来替代燃煤热风炉热量，接入原网带热风管路，进行网带莫来石湿坯的烘干。

3 方案实施及效果

3.1 烟气余热利用方案实施

制作换热器。将制作好的换热器安装在竖窑排烟管上。焊制储水箱，用于储存热水。然后把储水箱与浴池管路连接。铺设安装进出水管路，出水管路连接至储水箱。同时在换热器出水处安装热电偶，以便及时监测出水温度。最后将水箱和水输送管路进行保温，减少管路热量损耗。

3.2 冷却带余热利用方案实施

在竖窑原弃用的冷风口位置接装铺设抽热风管路，然后连接到原燃煤热风炉热风进入网带的管路上。在竖窑冷风口外附近位置安装闸阀，以便控制出热风量。为确保竖窑热风满足网带烘干要求，将现运行的竖窑全部连接，确保可以从窑内抽取足够的热量满足网带烘干需求。关停热风炉，将热风炉与网带管路断开，安装盲板，将竖窑抽热风管路与网带管路串联起来，通过原风机来进行热风的输送。

借助除尘设备对热风进行除尘，避免对坯料造成污染。安装测温热电偶，利用原燃煤热风炉检测系统对热风温度进行实时监控。根据竖窑情况，调整排烟机压力，调整各竖窑各点的天然气、与风的比例，稳定竖窑压力，确保竖窑正常生产。调整网带运行时间，由原来的分段式运行改为间歇式，调整网带循环风机、供热风机和排湿风机的比例，提高网带的烘干效率。最后将热风管路进行保温，减少管路热量损耗。

3.3 实施效果

3.3.1 竖窑排烟余热利用效果

项目改造完成后，试运行期间经调试，通过对排烟管换热器进水阀的控制，得到水温与产水量之间的关系。通过对比发现，当水温达到45℃时，8#、9#两只竖窑每天即可产水50 m3，水量能够满足职工洗浴用水的供给。

3.3.2 竖窑冷却带余热利用效果

竖窑冷却带余热利用项目实施后，热风炉烘干温度在150～180℃，满足了网带烘干热风的需求。通过对改造前后竖窑产量与天然气消耗量对比数据可以看出，8#、9#竖窑焦宝石月产量保持稳定，天然气能耗和改造前相比大体一致，天然气能耗基本保持稳定，所以可以得出结论，冷却带余热利用改造项目实施后，没有影响到竖窑的正常生产运行。在烘干网带进行取样，对湿坯烘干效果进行分析，发现在未进行改造前1个月，1#网带干坯水分含量平均为8.73%，2#网带干坯水分平均为9.47%；改造后的1#网带干坯水分含量平均为8.76%，2#网带干坯水分平均为9.68%。前后对比可知，改造后烘干干坯的水分和之前相近，仍然能够达到原热风炉烘干的效果。可以确定冷却带余热烘干莫来石湿坯能够达到预期效果，满足技术要求标准。

根据统计，改造前8#窑和9#窑月产量分别为1 416 t和1 446 t，天然气消耗量分别为73 263 m3和69 370 m3；改造后两窑产量分别为1 419 t和1 468 t，天然气消耗量分别为73 353 m3和69 964 m3。通过前后比对，竖窑余热利用和冷却带余热利用项目对于竖窑产量和天然气消耗量没有造成影响。

综上所述，竖窑排烟余热利用项目和冷却带余热利用项目全部达到预期设定目标，改造圆满完成。

4 结 语

通过对竖窑烟气和冷却带两处的余热利用，全年节省天然气18 000 m3，煤1 200 t，冷却水6 000 m3，维修成本5万元，减少操作人员12名，共计节约资金近200余万元。通过改造，减少了烟气热量的排放，避免了资源浪费，优化了工艺流程，节省了生产成本，节能减排效果显著。