工程說明

水泥旋窯工作時燒成段窯體表面溫度達300-350℃，目前都采用風(fēng)冷降溫，大量的熱能直接散發(fā)到大氣中，這不僅浪費了大量的熱能，也造成了窯體周圍的高溫污染。窯體表面散失的熱能是可以回收利用的，北京世能中晶能源科技有限公司研制開發(fā)了集熱式窯體表面余熱回收系統(tǒng)。根據(jù)企業(yè)的需要，將回收的熱能加熱水或空氣，熱水可供生活和制冷，熱空氣可供烘干用。既能降低窯體溫度又節(jié)省了加熱水或空氣所需的燃料費、風(fēng)扇電費，減少粉塵和二氧化碳排放。節(jié)能環(huán)保一舉兩得，改造投資一年內(nèi)可以全部收回，經(jīng)濟效率十分顯著。下面以福建省某水泥廠為例，就項目的可行性進行詳細的技術(shù)分析和經(jīng)濟測算。

該水泥廠旋窯直徑3.4M,窯襯δ=180mm，燒成段(含放熱反應(yīng)帶及燒成帶)為L/D=4-6.5之間,我們選取中值L=5.25 D=5.25×3.4=17.85M為安裝余熱回收集熱裝置，窯體表面溫度350℃，窯體距地面高度12M，距生活用水點300M，廠家要求每小時產(chǎn)3噸60℃-90℃熱水供職工洗澡用。

一、熱力計算：

首先進行熱力平衡計算，看回收的熱量能否滿足需要。

1、每小時3000kg（常溫20℃）水，加熱至90℃時需總焓增879240kj/kg

∵1kg（常溫20℃）水加熱至90℃時所需焓增293.08kj/kg
∴總焓增值=3000kg×293.08＝879240kj/kg

2、每小時6963m3/h空氣由300℃降至100℃時釋放顯熱即可滿足需要，實際應(yīng)用中考慮各種損失，熱空氣最高溫度取300℃。

∵1kg300℃空氣降至100℃時釋放熱量205kj/kg 空氣300℃時密度為0.616kg/m3
∴每小時所需理論空氣量（300℃）=879204kj/kg÷205kj/kg÷0.616
=6963m3/h

∵考慮傳熱損失后實際空氣量應(yīng)大于理論空氣量
∴選擇引風(fēng)機為GY4-15，機號：9.8 Q=11500m3/h-16000 m3/h

H=338/358mmH2O n=1450rpm 三相電機為Y180L-4B3 N=22kw

從熱力計算看，旋窯表面余熱回收后基本能滿足每天加熱72噸60-90℃生活熱水的熱能需求，這是本項目的基礎(chǔ)。

二、余熱回收系統(tǒng)設(shè)計方案

本余熱回收裝置為常壓，設(shè)計每小時可產(chǎn)3噸60℃-90℃生活熱水，使用壽命10年以上。它有集熱筒、供水管網(wǎng)、支架和自動控制系統(tǒng)四部分組成。集熱筒采用半園結(jié)構(gòu)，安裝維修不影響旋窯工作。承重支架為鋼結(jié)構(gòu)，安全可靠。自動控制系統(tǒng)以計算機為核心控制系統(tǒng)工作，自動化程度高，人機界面操作直觀簡單，無需人工值守。

1、集熱筒

集熱筒功用：收集窯體表面余熱將筒體內(nèi)水加熱。它由筒體、風(fēng)機、水箱、翅片無縫鋼管等組成。筒體外形尺寸為Φ4M×17M，內(nèi)徑3.6M。集熱筒體為左右半園鋼框架結(jié)構(gòu)，筒內(nèi)有水箱和翅片管，外部兩端有風(fēng)道進出口和進出水接口，外表面保溫。工作時，風(fēng)機從集熱筒一端將熱風(fēng)抽出，從另一端送入，使集熱筒與風(fēng)機風(fēng)道構(gòu)成熱風(fēng)循環(huán)，將窯體表面低溫顯熱轉(zhuǎn)變?yōu)閷α鱾鳠?，實現(xiàn)高效率傳熱。集熱筒安裝在窯體外表面，與窯體有間隙不接觸，集熱筒兩端與窯體采用高溫塑性材料軟密封。筒體凈重20噸，容水時重量為22噸，半園筒體由托架支撐固定，半園筒體與托架為整體結(jié)構(gòu),托架底部有滑輪和定位孔，鋼結(jié)構(gòu)支架上設(shè)有滑軌。安裝時窯體表面做清潔和防銹處理，半園筒體沿滑軌從窯體兩側(cè)向中間滑動環(huán)抱窯體,定位后有定位銷將托架與鋼支架固定，半園結(jié)合面用密封材料和螺栓連接。維修時將集熱筒結(jié)合面螺栓、水管、風(fēng)管、定位銷拆除后，集熱筒呈半園向窯體兩側(cè)滑動，距窯體最大滑動距離為2.5M，安裝或維修都不影響回轉(zhuǎn)窯工作，集熱筒安裝后，窯體表面低溫顯熱由水帶出，不會造成窯體表面溫升，同時可減輕窯體表面氧化腐蝕。（見集熱筒簡圖）

2、供水管網(wǎng)

供水管網(wǎng)功用：保證系統(tǒng)所需冷、熱水。它由水泵、閘閥、止回閥、水箱、管網(wǎng)等組成，水箱容積40m3。

3、支架

支架為鋼結(jié)構(gòu)，支撐固定集熱筒。

4、自動控制裝置

自動控制裝置功用：根椐設(shè)定自動控制余熱回收系統(tǒng)不同狀態(tài)下的工作。它由人機界面控制臺、觸摸屏、電磁閥、溫控器、液位器、計算機等組成。觸摸屏顯示系統(tǒng)全圖和各種狀態(tài)下的參數(shù)，自動判斷系統(tǒng)故障便報警。系統(tǒng)控制可自動-手動互換，自動工作時根椐預(yù)設(shè)定參數(shù)控制，手動工作時點擊觸摸屏單點控制。觸摸屏設(shè)有密碼，防止無關(guān)人員誤動作。除自動控制裝置外，還配有機械控制裝置即手動閘閥，防止自動控制裝置故障時應(yīng)急使用。

三、余熱回收系統(tǒng)工作

系統(tǒng)工作時，冷水（20℃）經(jīng)1號電磁閥、水泵、止回閥、進入集熱筒內(nèi)加熱。當(dāng)水溫達到60℃-90℃時，集熱筒出水經(jīng)管網(wǎng)進入儲水箱備用。水箱與大氣相通，水箱出水口與用水管網(wǎng)相接,水箱保溫。（見余熱回收裝置工作示意圖）

工程圖片