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通过回碳素转窑烟气余热回收利用节能减排降成本

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-07-04  浏览次数:255
核心提示:碳素在工业冶金生产中是一种不可缺少的原材料,当然碳素的作用决定了对碳素生产的质量和产品,毋庸置疑要求越高产量越大消耗和

      碳素在工业冶金生产中是一种不可缺少的原材料,当然碳素的作用决定了对碳素生产的质量和产品,毋庸置疑要求越高产量越大消耗和投入就会更多,所以我们针对碳素的生产线进行一些列的计算分析之后,才能对碳素回转窑生产线预热隐形更有效的利用,更重要的是可以节省成本。炭素生产主要是以煤或石油焦为原料进行煅烧而成。炭素回转窑出口烟温很高,达1200℃以上。一般大型炭素回转窑烟气出口都设置有余热蒸汽锅炉回收高温烟气余热,而炭素生产工艺用热一般另外配置燃(重)油或燃(煤)气锅炉。下边我们开始一些列的分析与计算。





1 现有导热油系统和回转窑烟气简介

1.1 导热油系统

炭素一厂配有2台导热油锅炉,I系统2.5MW的燃重油导热油锅炉,常年运行,满足成型工艺的热需求,年耗重油约1400t/a;II系统2.0MW的燃煤气导热油锅炉年运行时间约为重油炉的三分之二,满足沥青熔化和保温用热,消耗煤气折算成重油约700t/a。根据年重油消耗量计算导热油炉热功率

(1400+700÷0.66)×1000×0.8÷300÷24×42000÷3600=3190kW

考虑系统管损8%,系统余量30%,则烟气余热导热油炉热功率为:3190×1.38=4402kW

1.2 回转窑

云铝炭素一厂拥有4台炭素阳极回转窑,一般情况下3台运转(1台检修备用),其规格为Φ2.2×45,设计生产能力6t/h,尾部设有一台10t/h、压力为2.45MPa、温度390℃余热锅炉,生产为连续性。石油焦煅烧的实收率为75%左右,挥发份及粉尘燃烧释放出的热量较大。目前使用余热产生的蒸汽35%用于厂内外供热,65%用于发电,年发电量在3350万度。单台回转窑烟气量约为40000Nm3/h左右,沉灰室出口烟气温度为1200℃左右,经余热锅炉后,最终排入烟囱的温度为200℃左右。

(1)根据锅炉蒸发段参数计算回转窑烟气量:

锅炉蒸发段平均烟温:(734+318)÷2=526℃

12.1×1000×(2802.3-830.5)÷[(734-318)×1.43×0.98]=40925Nm3/h

(2)根据锅炉给水加热段参数计算回转窑烟气量:

锅炉给水加热段平均烟温:(198+318)÷2=258℃

12.1×1000×(967-438)÷[(318-198)×1.38×0.98]=39441Nm3/h

取煅烧窑烟气量为两计算的平均值:(40925+39441)÷2=40183Nm3/h

(3)过热器进口烟温计算:

t=734+12.1×1000×(3220.5-2802.3)÷(40183×1.44×0.95)=826℃

2 回转窑烟气余热利用设计

设计烟气预热加热导热油站拟建两台4402kW的余热导热油炉,一用一备,用一台余热炉替代原有两台燃油燃气导热油炉。余热加热导热油炉入口烟道接自回转窑沉灰室后室与原出口烟道平行,并安装电动插板阀,烟气余热加热导热油炉出口烟气经引风机引入原沉灰室出口烟,并顺着原烟气流向,并利用这部分烟气热量继续产蒸汽。新建烟气余热加热导热油炉出口油温通过引风机变频进行调节。




2.1 余热导热油炉烟气参数

烟气余热导热油炉设计热功率4402kW,设余热炉初始取热烟温为950℃,余热炉出口烟温380℃,烟气总量按蒸汽余热锅炉设计值32000Nm3/h,则:

余热炉取烟量:

VF=1.05×4402×3600÷(950×1.507-380×1.405)=18534Nm3/h

余热炉出口与原沉灰室出口烟气混合后的烟温:

tF=[(32000-18534)×950+18534×380]÷32000=619℃

新增的烟气余热导热油锅炉低温导热油供油管道连接到现有燃油(气)导热油站的导热油主循环泵出口,新增的烟气余热导热油站高温导热油出油管道连接到现有燃油导热油锅炉的出口。新增的供回油管道和现有供回油管道通过阀门连接,在现有燃油导热油炉进出口增加阀门和旁通管道,以实现现有燃油导热油炉和烟气余热导热油炉相互备用的目的。当烟气余热导热油炉工作时,关闭现有燃油加热导热油炉进出口的阀门和已建回油管道总阀门,通过新增的导热油循环油泵和现有导热油循环油泵向用户供油




2.2 余热导热油控制系统

余热锅炉系统由PLC控制柜,引风机变频柜,循环泵柜,热工仪表等主要设备构成。

循环泵控制柜放在油泵控制室,依据指令启停循环油泵和升液泵。PLC控制柜和引风机变频柜放在锻烧车间,依据主站指令控制引风机启停、转速、现场按钮箱、注油泵、电动门,对导热炉的进出口烟气温度、进出口烟气负压和导热油进出口压力、进出口温度进行检测。引风机的变频调速对余热炉出口油温自动控制

调节。

PLC控制柜设成煅烧车间主控室,配置工控机操作台、显示器、UPS、PLC的CPU通信接口模块、模拟量输入输出模块、开关量输入输出模块,引风机控制模块、电动门控制模块,采集导热炉的进出口烟气温度、进出口烟气负压和导热油进出口压力、进出口温度。控制引风机变频器的输出频率及反馈的转速和故障报警信号、电流信号,电动门的开启关闭操作。每个设备的运行状态、过载信号、启停状态、电动门开关状态、压力、温度、报警信号等都能在主站操作监视。

引风机转速调节信号由PLC控制器根据余热炉出口油温的高低自动调节,当油温高于设定值时,引风机转速降低,当油温低于设定值时,转速自动上升,通过调节PID参数,使系统达到快速性、稳定性相统一。引风机变频柜同样具有手动操作功能,当转换开关打到手动时,有手动调节引风机转速,方便用户检修和操作,同时如控制器出现故障亦可使用手动操作作为后备。

整套系统的控制?用自动和手动二种方式,当在机旁操作时,将手/自动开关转换至手动,当试车完毕后,将手/自动开关转换至自动状态,操作人员在控制室对设备进行集中操作。

引风机变频器根据设定导热油出口温度值与实际测量值比较,自动调节风机转速,来控制导热油温度。

导热油温度高于设定值,通过变频器减少引风机转速,以减少烟气的流入量。反之,如果导热油温度低于设定值,变频器增加引风机转速以增加烟气的流入量。

计算机对每个流程都有检测,当某个流程参数高于或低于工艺的正常值时,计算机发出报警信号,使操作人员依据工况调整工艺参数。

3 结语

通过回转窑烟气余热回收利用,可以节约了能源,还可以减少温室气体CO2、SO2等有害气体的排放量,保护了环境。同时优化岗位结构,降低劳动强度,节约了生产成本,经济效益和社会效益十分明显。
 
 
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