煤矸石页岩烧结砖项目_煤矸石页岩烧结实心砖

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煤矸石页岩烧结砖项目

6.9米窑炉余热利用余热锅炉项目方案

黄冈市华窑中扬窑业有限公司

二0一一年八月三十日

（一）隧道窑余热锅炉利用

建材行业是耗能大户，尤其是我国的能耗指标远远高于欧美发达国家。节能减排，保护环境是建材行业必须解决的大事。利用煤矸石制作烧结多孔砖项目本身就是节能、利废、环保项目，该项目消耗煤矸石等废渣且节约大量土地，但如何对生产过程中产生的大量余热进行合理利用一直是砖厂的难题，如果这一问题得到合理解决，余热得到合理利用，将使该项目更趋完美，同时余热的合理利用也会成为该项目的一个经济增长点。

1、余热产生

煤矸石制作烧结多孔砖，是利用煤矸石本身所含热能烧砖，在焙烧窑内经过预热、烧结、冷却三个过程。煤矸石多孔砖烧成温度通常为920℃～980℃经过高温焙烧、保温后进入冷却段，砖体温度仍可达到800℃左右，此时多孔砖已烧结，晶型转化基本完成。在正常生产过程中，冷却带在800℃左右就已经开始了，进入冷却带的多孔砖带有大量热量，这部分热量通过热辐射、对流的方式向窑顶、窑墙、窑车以及助燃空气传递，致使窑体、窑车和多孔砖本身蓄热偏多，最终散发到大气中，造成极大的浪费。焙烧窑生产是连续性的，在冷却段每个位置的环境温度也是相对稳定，此时的热源洁净无烟尘，这就为余热利用提供了稳定的热源。

2、余热利用现状及问题

目前，煤矸石烧结多孔砖隧道窑余热利用在生产过程中得到广泛应用，其利 用方式主要有以下几个方面：

2.1余热利用现状

2.1.1余热干燥

余热干燥是利用风机从焙烧窑冷却段抽取热风，送往干燥室干燥砖坯。为满 足余热干燥抽取热风的需要，在窑体冷却段设置多组取热支管，在送热风机的作 用下，热风首先通过支管进入送热总管道，而后被送入干燥室干燥砖坯。取自焙 烧窑冷却段的热气体无尘且无有害气体，热源可使成型后湿砖坯进行干燥，含水 率由

13%左右降至3%左右，以便使砖坯进入焙烧窑后易于燃烧。干燥水气 经排风机排空，这是目前焙烧窑余热的主要利用方式。

2.1.2厂内职工洗浴与采暖

在焙烧窑冷却带安放两台换热器，抽取窑内热气作为热源与换热器中冷水进 行热交换，经过换热器交换的热气联入干燥室送热管道，换热后的热水通过管道 泵送入浴室和采暖管道，满足厂内职工洗浴和厂区的采暖。

2.1.3工人工作服烘干

有的砖厂引抽余热管道一组制作成散热器，烘烤工人工作服。

2.1.4职工饮用水

焙烧窑冷却带加茶水炉，通过管路抽取窑内余热加热烧水，可保证全厂职工 饮水。

上述余热利用已在矸石砖厂广泛应用，如山东华恒矿业集团年产6000万标块 煤矸石砖厂生产线可同时满足3000名矿工的洗澡、工作服烘干和砖厂220员工 饮水。

2.2余热利用的问题

上述几种余热利用方式是最常见的，但在实际生产过程中均存在不同程度的 问题。主要体现在以下几个方面：

2.2.1扰乱风路，影响生产

以上几种余热利用方式的共同点就是从焙烧窑冷却带以气流的方式抽取多余的热量，此种方式势必会对窑内气流造成影响，形成湍流，影响制品的烧成质量。同时，若送热风机抽力增加时也会造成气体回流，影响烧成。

2.2.2受设备限制，很难达到预期

换热器的设置目的是合理地利用焙烧窑余热，同时调节窑内烧成温度曲线。但进入换热器的热风的车位温度会根据原料的发热量、窑内进车速度改变而改变，而换热器进口最高温度是固定的，这便造成由于温度过高换热器无法使用或温度 过低而无法达到换热目的。另外，还存在夏季经过换热产生的热水没有用途而浪 费的问题。

2.2.3传输损耗大

经过换热器换热的热水在输送过程中的损失大，饱和热水的动力黏度系数为 149.8Mpa.S，当热水在冬季到达目的地后温度要下降很多，往往还需二次加热，利用率明显降低。

3、余热利用方式—采用低压余热锅炉

3.1安装位置的选择

鉴于以上余热各种利用方式的利弊关系，必须研究更科学的利用方式，而采用低压余热锅炉应该是今后发展的方向。在焙烧窑上设置余热锅炉，既要保持合理的焙烧曲线，又能产生足够的蒸汽，满足生产及生活需要。如前所述，焙烧窑按温度曲线可分为预热带、焙烧带、冷却带。由于预热带温度低、水汽大，显然不适合装设锅炉；如装设在焙烧带高温段，又不利于砖坯的充分烧结；若装在冷却带，虽然可以从这里吸收一定的热量，但产汽量往往不能满足生产和生活的需要。为使余热锅炉达到既不能影响砖坯的烧结质量，又能产生足够蒸汽的要求，锅炉一般装设在焙烧带前端比较有利。因为这一区间内，砖坯残余水分已经排除，坯体内部能量开始爆发，锅炉从这里吸收一部分热量并不会影响焙烧；另外，如果坯体发热量高，锅炉还可以从这里吸收大量的热量，防止高温段和冷却段温度过高，解决超热焙烧问题。但对于含硫过高的原料，在焙烧带前端仍有大量二氧化硫气体，势必会腐蚀设备，所以此时可以考虑将锅炉设置在焙烧保温段后800℃左右区域。3.2热源

以现有断面6.9m焙烧窑一条为例，其年产量可达3300万Kp1烧结多孔砖，焙烧窑热平衡见表一。

日产10万Kp1焙烧窑每小时热平衡表 表一热平衡项目

热量（万大卡）平均一块砖坯热量（大卡）比例（%）锅炉吸热

202.4 484.6 21.3 送往干燥室热风 342 819 36 窑排风损失

182 8 砖坯残余水分蒸发热

78.8 188.8 8.3

砖坯烧结化学反应热

165.3 395.8 17.4 砖坯出窑热损失

9.5 22.8 1% 散热等损失热

182 8% 总计

950 2275 100%

从热平衡表中得到，日产10万kp1烧结砖焙烧窑每小时可提供热量约200 万大卡，而每生产1t蒸汽需要的热量约为64.4万kcal，在不影响砖厂正常生产的情况下，利用余热可以满足安装3t蒸汽锅炉需要。

3.3 余热利用工艺

根据原料理化性能指标，在高温带前端或保温带后端选择一定车位通过采集 管采集余热；在保证烧成操作正常进行的情况下，以安全可靠的采热、换热方式，充分实现“水-汽”交换。其主要工艺过程为： ①余热采集，换热用水采用软化水； ②水汽分离，液态水循环利用；

③蒸汽运输，运输管道采取标准化保温处理； ④蒸气利用。3.4 余热利用效果

利用煤矸石制作烧结多孔砖，不仅节能利废生产合格产品，还能为余热利用 节能减排创出一条新路，创造了良好的经济效益和社会效益。

3.4.1余热干燥节约煤炭

断面6.9m干燥室，其年干燥烧结多孔砖坯3300万Kp1，干燥室热平衡见表二。

日产10万Kp1干燥室每小时热平衡表

表二

带入干燥室总热量

热平衡项目

热量（万大卡）比例（%）

342 万大卡 / 小时

砖坯蒸发水分热

166.56 48.7 窑车吸热

10.26 3 砖坯升温热

101.44 15.8 干燥室散热

5.13 1.5 排潮热损失

95.76 28 漏风及其它热损失

10.26 3 总计

342 100%