回转窑筒体余热回收利用技术研究与应用

　　我公司两条5000t/d水泥熟料生产线为Φ4.8×74m回转窑，窑胴体长度为74m，表面平均温度为250至350℃，生产中筒体辐射热量直接排到大气中，不仅浪费能源，也对周围环境造成影响。为积极响应国家节能减排政策，创建节能型、环保型企业，解决此问题有重要意义。

　　根据南京水泥设计院对我公司热工标定的结果可以看出，回转窑胴体表面散热占系统表面散热的63%，此处的热量损失集中易于回收。

　　系统表面散热损失计算结果

　　【注】：冷却机散热损失还包括窑头罩的散热损失。

　　此项技术主要是通过在回转窑上方安装弧形集热器，利用收集回转窑筒体的辐射热能，加热锅炉给水，增加余热电厂发电，剩余热能为生活洗澡用水、冬季取暖供热。该工程是一项环保、节能、增效的工程，经济效益、社会效益十分显著。

　　集热器主要构造为单层回环锅炉钢管制作，内部流通介质为循环水，集热器共分四段（其中分为6000型两段，7000型两段）呈弧形分别覆盖于三条轮带间隔的两段部分。这样回转窑胴体散出的热量大部分通过集热器收集，将其中循环管内的循环水加热，循环水分别通过集热器的进水口和出水口流入和流出，见简图：

　　该工程设计为常压，集热器装置尺寸，根据回转窑及周边建筑物等安装因素确定，所需材料外购并经加工制作完成。本系统严格按照压力容器相关标准加工制作，并须经过严格的打压试验，并作出使用评估，以保证在使用过程中不致出现泄漏故障影响生产。主要包括设备、非标件的制作与安装，管道的安装及防腐、保温，及与前期生活供水管道的合茬以及并联系统的试验、调试工作。冬季取暖4套换热罩可供取暖面积8000㎡，满足厂区供暖需求。

　　经过集热器加热过的循环水分两路流走，其中一路接至公司办公楼和职工宿舍楼的供暖管路上作为热量来源于冬季为办公楼和宿舍楼供暖及职工洗澡用水；另一路水从集热器出来后，经过一组换热器进行热源交换，再通过循环泵完成循环过程。换热器为一组并列回环管路制作，其中一列为回转窑集热器出水管路，另一列为凉水管路，在这其中，换热器通过热交换将热能传递到凉水管路中将水加温后，送入一个特制温水箱中，为职工浴室提供洗浴用水，浴室排水随进入污水处理系统，见简图：

　　经过供暖区温度降低的水进入集水箱，在集水箱内经过水源补充后，通过两台循环泵将水重新打入集热器内再次加热，见简图：

　　经过前期实践使用，现通过调研考证及多次论证，决定在夏季将厂区生活用热只用其中一台集热罩供热，将其余三套集热系统全部参与生产线余热发电，其收集热能用于余热电厂软化水加热，使原水温度升高，增加发电量，以获取更多经济效益，见简图：

　　改造后运行情况：

　　经济效益分析

　　一、原公司办公楼、职工宿舍取暖及浴室用水热源均为一线窑头余热锅炉供热。一线窑头余热锅炉每年冬、夏季各停产检修15天，每天需消耗12吨原煤以满足供热需求，每年可节约用煤成本12吨×30天×0.07万元/吨=25.2万元。

　　二、一线窑头余热锅炉正常使用时，与余热电厂发电争热量，可使电厂每年减少发电量130万kwh，按0.6元/kwh计算，每年可挽回发电损失130万kwh×0.6元/kwh=78万元。

　　三、回转窑筒体集热系统用于余热发电正常投运后，经测算、核实，每年集热系统所提供热量收集可为电厂增加发电150万kwh，按0.6元/kwh计算，每年增加发电效益150万kwh×0.6元/kwh=90万元。

　　四、55℃的热水1.17MP压力下，热焓值231.6kJ/kg,65℃的热焓值273.42,增加热焓总量1962250 kJ/kg，占窑筒体总散热量的7%。折合标准煤67kg/h，按照年运行8000小时计算，年节约煤炭536吨，增加发电量135万kwh，减排CO21387.9吨。

　　五、窑头余热锅炉年维修费用20万元，二线回转窑筒体换热系统年维修费用10万元。

　　综上计算，扣除此项系统每年维修、保养维护费用30万元，每年可为公司节约煤炭支出费用25.2万元，每年为公司增加发电创收168万元，此项工程投资96万元，当年可实现创收186万元，而此套设备预计使用寿命为15年，所以预计可为公司创造经济效益4242万元。