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水泥回转窑筒体表面余热回收利用技术研究

马万龙  
【摘要】:水泥生产环节存在着大量的能量浪费,如由窑头熟料冷却机和窑尾预热器排出的高温废气、回转窑筒体表面向环境的辐射和对流热损失等。由窑头熟料冷却机和窑尾预热器排出的高温废气已经被回收利用,并且回收利用技术已经趋于成熟。但是回转窑表面的降温却一直依靠降温风机,把可以利用的热量白白浪费了。虽然国内外有一些水泥厂对回转窑筒体的辐射和对流热损失采取了回收措施,但是这些都属于经验性质的,没有严谨的传热分析和较成熟的热工设计方法,造成回收装置性能较差、效率较低、安装维护比较困难等诸多缺陷,尚未得到推广应用。 因此,研究水泥回转窑筒体表面余热回收利用技术,充分合理的利用这种余热资源,是提高水泥厂余热梯级利用程度和能源利用率、有效降低余热排放对环境的热污染、保护生态环境的重要措施,对建设资源节约型社会和环境友好型社会,实现节能减排和区域可持续发展的战略目标具有极其重要的意义。 本文以新型干法水泥生产线具有“心脏”之称的回转窑为研究对象。首先进行了水泥回转窑筒体表面余热回收的潜力分析。通过干法水泥生产工艺的能流图及国内某水泥厂的回转窑温度分布实测数据说明其回收潜力巨大;然后针对水泥回转窑筒体表面余热资源的特点进行了利用方案分析,采暖季制取热水供热、夏季利用热水驱动溴化锂吸收式制冷、过渡季闪蒸发电;其次进行了回转窑筒体表面余热回收装置结构形式的分析,在总结现有回转窑筒体表面余热回收装置特点的基础上,提出了新型水泥回转窑筒体表面余热回收装置;再次,针对提出的新型回转窑筒体表面余热回收装置进行了传热分析,采用热网络模型,建立并求解了其传热数学模型;最后根据求解结果对新型水泥回转窑筒体表面余热回收装置进行了优化设计。得出的结论有:水泥回转窑筒体表面余热具有可观的回收利用价值;水泥回转窑筒体表面余热回收装置的形式宜采用与回转窑相适应的圆弧形,有利于换热;集热水管的分布对于换热效果影响较大,密布排列时,参与辐射换热的集热水管表面积较大,回收热量也较高;集热罩与水泥回转窑筒体的间距对回收热量也有影响,在追求回收率最大化的原则下,则集热水管与水泥回转窑的间距应尽量小;集热水管长度在小于等于10m时回收效率最高可达63.21%。对于规格为(?)4m×L60m的回转窑,回收热量最高可达2504130.83W,可以为面积为3.9万m2的节能住宅提供热源。


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