淺談焙燒爐煙氣余熱的回收利用和

摘 要：介紹了一種焙燒爐煙氣余熱回收利用的設計方案。對鋁工業制造當中產生的煙氣中各種污染物的成分及防治措施，通過分析比較，提出了一種有效的焙燒爐煙氣余熱回收利用的設計方案，可減少煙氣排放量及污染物濃度，同時大大降低了工業成本，并提高了經濟效益與社會效益。

關鍵詞：焙燒爐；煙氣成分；余熱回收；經濟效益

前言

目前，我國正處在經濟持續高速發展時期，各個企業積極實行余熱回收不僅可以為其帶來經濟效益，而且也是社會責任的體現。國家對節能環保也加大了支持力度，對環保達標的企業給予補貼。同時各個氧化鋁企業為了增加市場競爭的砝碼，降低氧化鋁制造成本，加大了對各環節溫度回收的探索與投入，但真正能夠實現從焙燒爐煙氣中回收熱量的企業只占少數。

1 系統簡介

1.1 熱管工作原理

密閉的管內先抽成負壓，在此狀態下充入少量液體，在熱管的下端加熱，管內空間處于負壓狀態下，管內工作液體吸收外界熱量而汽化為蒸汽，在微小的壓差作用下流向熱管上端，并向外界放出熱量，且凝結為液體，該液體在重力作用下，沿管壁返回到加熱端，并再次受熱汽化如此反復循環，連續不斷地將熱量由一端傳向另一端。由于是相變傳熱，因此管內熱阻很小，所以能以較小的溫差獲得較大的傳熱率，且結構簡單，具有單向導熱的特點，特別是由于熱管特有機理，使冷熱流體間的換熱均在管外進行，可以方便地進行強化傳熱。

1.2 分離循環式熱管換熱器方案說明

分離循環式熱管換熱器，是在原分離式熱管換熱器基礎上改進的專利產品。其工作原理是通過熱管管束（受熱面）受熱，使管內工質汽化，把熱傳至共用冷凝室加熱鍋爐補水。這種傳熱方式在低溫煙氣余熱回收中有三個優點：①可調性；可調整熱管管壁溫度，使壁溫高于露點。②再生性；熱管的工作效率每年都遞減8～10%，只要熱管沒有損壞，即可重新補充、灌裝工質抽真空。③可視性：通過液位計，可直觀地看到熱管的工作狀態。

1.3 項目的提出及必要性

某公司現有焙燒爐一座。排煙溫度145℃-1150℃左右，煙氣量約150000Nm3/h。直接排放浪費了大量熱能，如加以利用，用于預熱平盤洗水，不僅可以減少加熱洗水的蒸汽用量，同時也能夠減少廢氣對大氣的污染。節能與環保同時實現，具有較高的經濟和社會效益。

2 設計思路

焙燒爐中主要煙氣成份，每標方含水量為360克，每標方干氣體中含水為：44.8/55.2×18/22.4=0.652Kg/Nm3干氣體，按此相對濕度為100%時，對應的干氣體溫度為94～95度，即在氣體不含硫工況時，露點溫度為95℃，考慮含硫及結合工程應用經驗，傳熱面管壁溫度安全運行點應選定為115℃。所以我們的熱管管內工作溫度控制在115℃，可有效避免露點腐蝕問題；考慮到煙氣中含塵主要成分為氧化鋁，硬度較大會有磨損，而磨損速度和流速的三次方成正比。根據我公司以前的了解，工況流速為22.7米/秒，壁厚3.5mm管子放置在煙道中，半年時間就磨穿。因此我們在設計換熱器內部煙氣流速時盡量降低（9m/s左右），以減小磨損，同時熱管壁厚選取3.5mm厚壁管，增加使用壽命。對內部因使用時間長后形成的積灰，我們在換熱器兩側均留有快捷門，以便清灰。設計放慢流速，改善磨損同時也減小了煙氣阻損，加上因煙氣工況體積變小后，風機抽力也能得到提高，所以增加本換熱器后對原有煙氣系統影響很小。

3 項目實施中原則

3.1 參照原系統設計思想，應減少對現場原設備的改動，換熱器放置在煙道的垂直部分。換熱器進口直接和原煙道的出口對接、換熱器出口部分直接和原水平煙道連接。

3.2 考慮到介質（煙氣）中含有氧化鋁，在原水平煙道的下面可開孔做個接灰口，用于收集氧化鋁粉。

3.3 考慮到實際運行時煙氣溫度、煙氣流量及供水溫度均可能發生一定的波動，設備應配置有自動控制系統，根據熱管運行參數自動調整設備運行狀態，確保熱管在最佳工況下連續工作而不發生腐蝕。

4 設備組裝及現場調試

由設備制造廠家根據協議及實施方案要求組裝換熱設備。同時設備的技術建設工作交叉進行，參照土筑設計圖紙對設備本體及附屬設施的進行夯實澆注，對設備平臺進行焊接，對附屬管道進行先期鋪設，準備施工所需材料。

5 效益跟蹤

制定設備運行臺賬，對實施效果及項目效益進行實時跟蹤。

效益計算：進水溫度在換熱器中平均提升了25.7℃，平均流量29m3，按平盤全年運行率83%計算可知：

時間：365（d）*24（h）×83%=7270.8h

流量：72708（h）×29（m3）=2108532m3

吸收熱量：將29噸水從68.8℃加熱至92.8℃所需的熱量為：Q吸=cm△t=4.2×103×1000×29×（92.8-68.8）=2.923×109J

節約蒸汽量：蒸汽在0.5Mpa壓力時發熱量為2748.5MJ，2.923×109J /2748.5×106J*90%=1.18（節約蒸汽量約為0.94噸蒸汽/小時）

年節約蒸汽量=7270.8（h）×1.18（t）=8579.5噸

按每噸蒸汽150元計算

85795（t）×150（元）=128.7萬元

考慮到換熱系統安裝在焙燒爐內部，對系統的負壓造成一定的阻力，會增加ID風機的用電負荷，從數據統計來看，車間用電量增加約0.3kwh/t-AO，按全年系統全年產出40萬噸氧化鋁計算，增加電耗12萬度，按平均電價0.53元計算，消耗費用為63600元；則年產生效益為128.7-6.36=122.34萬元。

6 項目的跟蹤

6.1 對積累的運行數據進行整理分析，總結經驗，并根據實際生產當中出現的問題進行進一步改進，逐步提高。

6.2 確定設備的維護周期及附屬設施、易損件的使用壽命，并能夠計劃性的開展檢修工作，保證系統的安全高效運行。

參考文獻

[1]河南中美鋁業有限公司焙燒爐煙氣余熱回收方案.

[2]《焙燒爐煙氣余熱回收利用》項目結題報告.