陶瓷企業(yè)窯爐煙氣的余熱利用

1、陶瓷企業(yè)窯爐煙氣的余熱利用摘 要 本文介紹了窯爐煙氣余熱利用的現(xiàn)狀， 提出了新型高效的窯爐煙氣余熱利用方式余熱制 冷,并對(duì)其進(jìn)行了可行性分析。關(guān)鍵詞 陶瓷企業(yè)，窯爐煙氣，余熱制冷1 引言陶瓷企業(yè)的窯爐所產(chǎn)生的煙氣帶走的熱量是巨大的，占窯爐總熱量的25%35%, 般可從中回收15% ,若將這部分余熱利用起來(lái)，其經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。但 是，由于人們的節(jié)能觀念不足以及技術(shù)水平的落后， 致使我國(guó)陶瓷窯爐煙氣余熱的利用率非常低，一般只 有 2%3%，而國(guó)外的余熱利用率一般都在 15%左右 可見(jiàn)，我國(guó)陶瓷窯爐煙氣的余熱利用還有很大的開(kāi)發(fā)空間。2 現(xiàn)有余熱利用方式 現(xiàn)有余熱利用方式主要有以下幾種：（ 1） 在

2、換熱器中用煙氣余熱加熱助燃空氣和煤氣；（2）設(shè)置預(yù)熱段，用煙氣余熱加熱爐料；（3）設(shè)置余熱鍋爐，用煙氣熱量生產(chǎn)蒸汽；（4）加熱空氣作為烘干坯件的熱源；（5）利用煙氣余熱產(chǎn)生的蒸汽來(lái)發(fā)電和供暖等。通過(guò)上述傳統(tǒng)的操作方式可以將陶瓷煙氣余熱利用起來(lái)，提高能源的利用率。下面我們以建陶生產(chǎn)基 地佛山為例探討一種新型高效的余熱利用方式余熱制冷3 余熱制冷3.1 概 況廣東佛山是我國(guó)最大的陶瓷生產(chǎn)基地。其中，禪 城區(qū)轄內(nèi)擁有一定規(guī)模的陶瓷企業(yè) 110 多家，共有工 業(yè)窯爐 700 多條。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)， 2003 年全區(qū)陶瓷行 業(yè)耗煤量為 83688 噸，占全區(qū)的 16.7% ?？梢?jiàn)，佛山 陶瓷企業(yè)耗能量之大，

3、產(chǎn)生熱量之多。但通過(guò)窯爐煙 氣排出去的余熱量也是非常巨大的，這就為余熱制冷 提供了可靠的熱源。佛山處于亞熱帶，氣溫較高，每年需要空調(diào)工況 的月份不少于 6 個(gè)月。詳細(xì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表 1?？梢?jiàn)，佛山的需冷時(shí)間比較長(zhǎng)，需冷量也很大。3.2 吸收式制冷系統(tǒng)簡(jiǎn)介以高沸點(diǎn)物質(zhì)作溶劑 （吸收劑 ）、低沸點(diǎn)物質(zhì)作溶 質(zhì) （制冷劑 ）組成的二元溶液，其溶質(zhì)的溶解度與溫度 有關(guān)。溫度較低時(shí)，溶解度取代對(duì)蒸汽的壓縮過(guò)程， 這樣的制冷系統(tǒng)叫做吸收式制冷系統(tǒng)。吸收式制冷系統(tǒng)主要由吸收器、 溶液泵、發(fā)生器、 冷凝器、節(jié)流機(jī)構(gòu)和蒸發(fā)器等部件組成，而其中的吸 收器、發(fā)生器體積較大。在制冷系統(tǒng)中利用溶液溫度 較高時(shí)，溶解度較小的特

4、性，溶液泵等部件的組成可 看作冰箱、空調(diào)制冷裝置里面的壓縮機(jī)。溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)圖在吸收式制冷系統(tǒng)中，液體制冷工質(zhì)在蒸發(fā)器中 吸熱汽化，被吸收器中的吸收劑吸收，然后經(jīng)溶液泵 送入發(fā)生器，發(fā)生器中的溶液被加熱并且蒸餾后分離 成高溫高壓制冷工質(zhì)和稀溶液。制冷工質(zhì)經(jīng)冷凝器、 膨脹閥回流到蒸發(fā)器，周而復(fù)始實(shí)現(xiàn)連續(xù)制冷，稀溶 液則經(jīng)另一節(jié)流元件回到吸收器。吸收式制冷機(jī)中的 制冷劑/吸收劑工質(zhì)對(duì)通常采用氨 -水或者水 -溴化鋰溶 液。若用水作制冷劑，則一般只能制取 0C以上的冷 水，多用于空氣調(diào)節(jié)。下面詳細(xì)介紹一下溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)的工作原理。溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)（如上圖）一般采用0.1 0.25MP

5、a （表壓力）的蒸汽或者 75140C的熱水作 為驅(qū)動(dòng)熱源，循環(huán)的制冷性能系數(shù)較低，一般在 0.7左右，而制冷溫度一般不低于5C。溴化鋰水作工 質(zhì)對(duì)時(shí)，水為制冷劑，溴化鋰為吸收劑，其無(wú)臭、無(wú) 味、無(wú)毒，對(duì)人體無(wú)危害。發(fā)生器內(nèi)裝有一定量的溴化鋰濃溶液 ,吸收器內(nèi) 裝有一定量的溴化鋰稀溶液，吸收器內(nèi)的溴化鋰稀溶 液經(jīng)溶液泵、熱交換器進(jìn)入發(fā)生器 ,在外熱源 （輥道窯 余熱）加熱下，溴化鋰稀溶液發(fā)生水分蒸發(fā)而變成溴化 鋰濃溶液， 所蒸發(fā)的水蒸汽進(jìn)入冷凝器 （溶液中的蒸發(fā) 壓力必須高于發(fā)生器上部空間的水蒸汽壓力，以保證 水蒸汽連續(xù)地產(chǎn)生 ）。在冷凝器中被冷卻水冷卻放熱后， 經(jīng)節(jié)流減壓進(jìn)入蒸發(fā)器，在高負(fù)壓

6、的蒸發(fā)器中汽化吸 熱冷卻，汽化后的水蒸汽進(jìn)入吸收器，在吸收器內(nèi)被 來(lái)自發(fā)生器的溴化鋰濃溶液吸收 ,使溴化鋰濃溶液變 成了稀溶液 （溶液中的水蒸汽壓力必須低于吸收器上 部空間的水蒸汽壓力，使來(lái)自蒸發(fā)器的水蒸汽不斷被 溶液吸收），再經(jīng)過(guò)溶液泵、 熱交換器送至發(fā)生器濃縮 成溴化鋰濃溶液在水蒸汽吸收過(guò)程中 ,產(chǎn)生的汽化潛熱由冷卻水 帶走。溴化鋰溶液為高溫液體 ,在進(jìn)入吸收器之前經(jīng)過(guò) 熱交換器冷卻 ,加熱進(jìn)發(fā)生器前的稀溶液， 回收了部分 熱量 ,提高了能源的利用率。4 可行性分析佛山某陶瓷企業(yè)的兩條氣燒輥道窯，日耗煤 70 噸（低位發(fā)熱量為 5500Kcal/kg ），日產(chǎn)瓷片 10000m2（10kg

7、/m2 ），產(chǎn)品燒成溫度約為1200C,其中可利 用余熱的兩個(gè)主要部位為急冷帶（1200 C冷卻到600 C 和400 C冷卻到200 C）和窯頭排煙（400 C冷卻到 200C）。（1） 余熱計(jì)算（表 2）（ 2）需冷面積計(jì)算（表 3 ）（3）需冷量計(jì)算（表 4）由上述計(jì)算可知， 采用一臺(tái)型號(hào)為 REW045 的蒸 汽雙效吸收式制冷機(jī) （蒸汽消耗量為 1181kg/h ，制冷 能力 1108kW ）就可以滿足上述的制冷需求。4.1 環(huán)境可行性分析溴化鋰制冷系統(tǒng)是通過(guò)利用窯爐的煙氣余熱來(lái)制 冷的，其本身在運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有害的物 質(zhì)，反而能夠減少窯爐煙氣的排放量，降低有害物質(zhì) 的排放，

8、對(duì)保護(hù)環(huán)境起到一定的作用。因此，在環(huán)境 方面是可行的。4.2 經(jīng)濟(jì)可行性分析 般房屋采用的空調(diào)制冷系統(tǒng)為蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)，現(xiàn)改用溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)，則其經(jīng)濟(jì)性分 析如下：（ 1） 蒸發(fā)壓縮式制冷系統(tǒng)的電能消耗（以制冷量 Q0=1000kW 計(jì)）蒸汽壓縮式制冷空調(diào)系統(tǒng)的性能系數(shù)一般為COP=制冷量Qe/軸功率，而蒸汽壓縮式空調(diào)COP值 一般在2.63.5之間，在這里我們?nèi)≈禐?，貝U制冷 壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)的功率：Pe=Q0/COP=1000/3=333.33kW每年有 6 個(gè)月制冷，貝總耗電量為333.33 X 30 X 24 X 6M3 萬(wàn) kWh（2） 溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)的電能消耗（以制冷

9、量 Q0=1000kW 計(jì)）溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)的主要電能消耗是溶液泵 的消耗（以制冷量 Q0=1000kW 計(jì)），約為 10kW ，在 相同的使用情況下，10X 30X 24X 4.32萬(wàn)kWh（3） 空調(diào)制冷系統(tǒng)改裝后年費(fèi)用 可按以下計(jì)算：143 萬(wàn) kWh - 4.32 萬(wàn) kWh = 138.68 萬(wàn) kWh若按照電價(jià)0.6元/kWh計(jì)算，那么每年節(jié)省的電 費(fèi)可按以下計(jì)算：0.6元/kWhX 138.68萬(wàn)kWh = 83.21 萬(wàn)元。除此以外，還可以免去一大筆空調(diào)的維修保養(yǎng) 費(fèi)用。由此可見(jiàn)，其經(jīng)濟(jì)效益是很可觀的。5 結(jié)論在陶瓷企業(yè)里安裝溴化鋰制冷系統(tǒng)的空調(diào)，可以 充分利用窯爐的巨大煙氣余熱來(lái)制冷，解決了窯爐煙 氣余熱多而不能利用的難題， 減少了公司的日常開(kāi)支， 又節(jié)約了能源、保護(hù)了環(huán)境，是企業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的良好 體現(xiàn)。參考文獻(xiàn)1 戴永慶 .溴化鋰吸收式制冷技術(shù)及應(yīng)用 M. 機(jī)械 工業(yè)出版社 ,20012 于阿華等 . 應(yīng)用溴化鋰制冷技術(shù)發(fā)