高温渣加热链条锅炉余热回收技术研究

王保华 史二虎

摘 要：本文阐述了高温渣加热链条锅炉余热回收技术方案和工艺流程，介绍了破碎机及链条锅炉的各自工作原理，分析了高温破碎的重点和难点。研究表明，该技术是高温工业渣新型干式余热回收利用的探索与开发，为企业的可持续发展开辟了创新之路。

关键词：高温渣；破碎；链条锅炉；余热回收

中图分类号：TK229；TK018 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）23-0074-02

Research on Waste Heat Recovery Technology of High Temperature

Slag Heating Chain Boiler

WANG Baohua SHI Erhu

（Henan Weihua Mechanical Engineering Research Institute Co.， Ltd.， Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： This paper expounded the technical scheme and process flow of waste heat recovery of high temperature slag heating chain boiler， introduced the working principle of the crusher and chain boiler， and analyzed the key and difficult points of the high temperature crushing. Research showed that the technology was the exploration and development of the new dry waste heat recovery and utilization of high-temperature industrial slag， and had opened up a new way for the sustainable development of enterprises.

Keywords： high temperature slag；crushing；chain boiler；waste heat recovery

1 概述

節约资源一直是我国的一项基本国策，尽管我国对于“废气、废水、废渣”等三废回收再利用已经有了相当研究，但是能源利用仍然存在效率低下的问题。虽然多数企业已经建设了“三废”能源回收设施，但是回收工艺技术落后，方式方法简单粗放，能源阶梯利用不充分，余热回收并不彻底，尤其是在我国工业高温废渣的能量回收再利用中更为突出，余热资源浪费十分惊人。如何提高工业高温渣的余热利用率，最大程度地节约能源，是摆在我们面前的迫切任务。

传统高温渣余热利用主要有湿法工艺和干法工艺两种。湿法工艺是指用水使高温渣冷却、换热，一般也称为水淬工艺、干法工艺即依靠空气或其他物理化学方法实现高温渣粒化、冷却、换热的工艺[1]。鉴于湿法工艺消耗大量新水、干法工艺设施复杂的弊端，新型的高温渣破碎加热链条锅炉余热回收技术应运而生。该技术余热回收彻底、工艺简单、经济及环保效益显著，是当前高温渣余热利用技术新的突破。

2 高温渣加热链条锅炉余热回收技术方案

首先，对高温大块胶态渣进行破碎，破碎成粒径≤50mm的小块渣后直接落入链条锅炉进料斗；然后在链条输送的同时不断地鼓入空气，经破碎扩大表面接触面积，使未完全燃尽的渣料彻底燃烧；并通过冷风将高温渣冷却换热，进而加热锅炉产生蒸汽，或进一步带动汽轮机发电；被锅炉利用后的烟气最终被省煤器换热降温至130℃以下经烟囱排入大气；锅炉排出的低温渣进一步被冷渣机冷却到60℃以下后外排。该技术通过多级换热，余热阶梯利用，从而大大提高了能源综合利用率。工艺流程如图1所示。

该技术方案主要设备组成有高温破碎机、链条锅炉、鼓风机、冷渣机、烟风系统、锅炉给水系统、蒸汽管网系统、监测控制系统等。

3 高温渣破碎技术

高温工业渣主要分为窑炉渣（800～1 200℃）、冶金渣（1 200～1 600℃）、化工渣（600～1 200℃）等几大类[2]。由于其温度均值在1 000℃左右，甚至为熔融态和胶态，所以高温渣破碎的重点和难点为破碎机的耐高温性，选择合适的耐高温破碎设备是实现该工艺方案的关键所在。对辊破碎机又叫双辊式破碎机，出现于1806年，至今已有200余年的历史。由于其结构简单、易于制造，特别是能破碎黏湿物料，故被广泛应用于中等硬度物料破碎作业中，是高温工业渣破碎设备的最佳选择。

3.1 对辊式破碎机工作原理

对辊式破碎机是由一对齿辊、两对外啮合齿轮、弹簧保险装置、机架及胶带轮等部件组成。机架是由型钢焊接而成的结构件，固定齿辊安装在机架的固定轴承上。可动齿辊装在可动轴承上，可动轴承可以在固定于机架上的轴承座上滑动，利用弹簧将可动轴承压紧。电动机通过胶带轮和传动齿轮使固定齿辊转动，利用长齿齿轮带动可动齿辊，使其与固定齿辊作相对转动。安全装置（弹簧保护装置或液压缸保险装置）顶住活动轴承，并用定位垫块调节两辊的间隙，其最小距离也称排料口宽度，用以控制破碎块产品粒度。物料自两辊上方加入，在辊子与物料间摩擦力作用下，物料被带入两辊之间，受挤压破碎后，自下部排出。破碎后的粒度控制在50mm以内。

3.2 对辊式破碎机耐高温构造

对辊式破碎机虽然是冶金、矿山、化工、电力、陶瓷、水泥、建筑和筑路架桥等工业部门广泛应用的重要设备，但是面对黏态高温工业渣，普通材质构造已不能满足其高温特殊要求了，因此，选择钼、钨、钒等，高强度、抗氧化、熔点高的特殊合金耐热钢，作为对辊式破碎机的制造材质，完全克服了高温渣的高温特性。

4 链条锅炉系统

链条锅炉已有一百多年的历史，由于它从加料到排除灰渣都实现了机械化，运行稳定可靠，运行经验也比较丰富，因此在工业锅炉中得到广泛应用。

4.1 链条锅炉工作原理

链条锅炉炉排由主动链轮带动，由前向后运动。燃料由料斗落至炉排上，随着炉排的运动将燃料带入炉中。燃料层的厚度由闸门的位置高低来控制。燃料与蒸汽锅炉炉排的相对运动为零，炉排由前向后不断运动，燃料也随之由炉前向炉后运动，经干燥干馏、着火燃烧，燃尽的灰渣经冷渣机冷却后被除渣板（俗称老鹰板）送出。炉排运动过程的漏灰则从炉排下灰斗排出。

4.2 链条锅炉燃烧过程

链条锅炉排炉的燃烧过程，是沿链条锅炉炉排长度方向分区段划分，分段送风、设拱等过程。炉排是链条锅炉中最主要的燃烧设备，设计采用轻型链条炉排，双侧进风，链轮轴由无级变速箱带动，炉排下设有八个独立风室，在风室两侧设有调风机构，空气由鼓风机鼓入两侧风道，经接管和调风机构进入独立风室[3]。炉墙、上部炉墙后部由工厂组装出厂，上部炉墙前部、下部炉墙前部、下部炉墙及前后拱由黏土耐火硅酸铝纤维及保温材料组成，在工地现场筑砌。链条锅炉燃烧与传统煤粉锅炉燃烧主要不同之处就是燃料随炉排有相对运动。

5 环保及经济效益

将1 000℃左右1t/h的高温工业渣采用耐高温破碎机破碎；调整破碎机落料口与链条锅炉进料斗对接；高温块渣由进料斗落入链条炉排上，并随链条炉排运动加热锅炉；同时炉排两侧鼓风换热，冷渣机水冷换热，最终将高温渣冷却到60℃左右，该过程回收高温渣热量1.88GJ/h（折合449 132kcal/h）。风冷换热过程中将空气加热至930℃左右，鼓入换热空气量为1 429Nm3/h。热烟气加热锅炉后，终以130℃左右排出。余热锅炉产出3.82MPa，450℃过热蒸汽0.53t/h，回收热空气热量为1.6GJ/h（折合38 2240kcal/h），其综合热回收率为84%。

链条锅炉产出3.82MPa，450℃过热蒸汽0.53t/h，折合消耗7 000kcal/kg标煤计算，则节约标煤：382 240÷7 000=55kg/h。減排同等蒸汽消耗标煤所产生CO2量为143kg/h。该方案既节约了能源，又保护了环境，实现了双赢。

6 结语

高温渣破碎加热链条锅炉技术，工艺流程简单，投资规模小，余热回收彻底。加热锅炉产生蒸汽，充分回收了高温渣显热，变废为宝，就地转化利用，大大降低了企业生产成本，起到节能降耗的作用。而且回收过程中无新水消耗，无新增污染废弃物。该过程将高温黏态渣冷却、破碎后，可直接作为水泥原料、建筑材料、筑路材料等提高附加值，既解决了高温渣的热污染，保护了环境，又回收其余热，副产了蒸汽，甚至进一步发电，提高了经济效益，并对企业的可持续发展起到了积极的促进作用。

参考文献：

[1]谢邦新，李支普，周昊.余热回收手册[M].长沙：中南工业大学出版社，1987.

[2]李金柱，王飞，孔勇，等.高温熟料辊式破碎机的设计[J].新世纪水泥导报，2015（4）：30-33.

[3]马艳春，唐钊.链条炉排锅炉燃烧问题分析[J].城市建设理论研究，2011（22）：45.