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热管技术用于工业炉窑高温烟气余热回收

 上海炫风实业集团有限公司

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炉窑余热回收潜力很大,排烟逸气余热排至环境中散失的热能占输入热能的40%以上。若采用多种热交换技术,那么这些在生产过程中不可避免所产生的余热便可大量回收,从而产生巨大的经济效益和显著的环境保护效果。

85t铜反射炉为例,现有铜反射炉多用油、天然气(天然气烧嘴)燃料燃烧,炉温高达1500,排烟温度高达1200℃,排烟热量占总发热量的50%以上,具有的节能潜力大。在冶炼还原期炭元素在高度缺氧环境下形成大量炭黑,严重污染了环境。只有将膜包炭黑在高温供氧条件下二次燃烧,才能消除黑烟污染。

高温(1180℃)烟气由传热效率约高9倍的水沸腾的汽化冷却器代替风管冷却器,节省了占地和造价,也比余热窑炉节省一半造价。高温烟气代煤经汽化冷却器,年产蒸汽9600t,省煤2200t,相应减少93t烟尘排污。蒸汽用于供热、取暖,也可推动背压气轮机拖动发电机,年发电量为72kw·h。汽化冷却器具有换热效率高数倍、体小、构件耗材少数倍的优点。

中温(760℃)烟气经喷流和管式预热器预热鼓风助燃空气由20℃升高为400℃,相对炉温1500℃而可省燃料1/4,炉温也升高300℃以上。 但熔炼料仅耗热能1/3,其余热能为燃烧系统所耗。所以实测炉温仅升高100℃,缩短冶炼时间10%,节省燃料10%,增产铜10%。也可改一天一炉为二天三炉,增产更多的铜。喷流预热器具有对流和辐射双层传热效高的特点,占地小、器件耗材少。悬挂式钢管结构具有能防止钢管热胀变弯等特点。

由于管式空气预热器的传热效率仅为1020%,因而设计了喷流空气预热器。为减少受热面积和造价,采用了二段加热空气:低温段用管式空气预热器,中高温段用喷流空气预热器。在喷流空气预热器之前还布置气化冷却器,把烟气冷却下来。风水冷却器使烟气冷却到100℃以下,进入常温袋式除尘器。热风助燃,可大大提高燃烧效率,消除黑烟。常温袋式除尘器跟高温袋式除尘器相比具有除尘效率最高(99.5%),确保烟气达标排放,布袋使用寿命高3倍,价格低2/3倍的特点,每年可节省换袋费88%。在还原阶段以热风进行二次燃烧,效果更为显著。在二次燃烧室加热铜料,可进一步缩短冶炼时间,节省燃料,减少黑烟。

为全面提高冶炼炉燃烧效率,除余热回收还应提高燃烧系统的隔热、密封和减少炉门开启时间。改变鼓风机和引风机的风量、压力与燃烧的最佳匹配。使炉内达到略为负压(1020Pa),比正压热损耗约减少70%,还能减少烟气无组织外排。鼓风量控制在燃烧空气过剩系数最小(1.051.1)为佳,实现烟气中残氧量最小为佳。实践表明,烟气残氧量每降低0.1%,炉子热效率可提高4%。达到节省加热能耗和减少通风动力能耗。

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