新型干法窯生產(chǎn)優(yōu)化途徑的分析(2)
由于預(yù)熱器的傳熱容量很大。提高發(fā)熱量來提高生產(chǎn)能力,而無增加熱耗的后顧之憂,這是新型干法窯優(yōu)越性的又一具體體現(xiàn)。
二、熱耗
降低熱耗的途徑不外于降低廢氣熱損失和各項其他熱損失。
1、廢氣熱損失主要決定于預(yù)熱系統(tǒng)的熱效率。影響熱效率的因素有設(shè)備結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)。設(shè)備方面主要是撒料板和卸料閥。其原則要求分別是使物料得以高度分散和盡可能一降低旋風(fēng)自底部出料管短路漏風(fēng)。運(yùn)行參數(shù)方面有氣固比,分離效率、外部漏風(fēng)。氣固比(氣流量與物料量之比)與單位熱耗有關(guān),固此降低氣固比需從降低各項其他熱損失著手。降低氣固比(實質(zhì)上最降低氣流量)能提高預(yù)熱效率。降低出口廢氣溫度。在通常情況下氣流量每降低0.1NM3/kg·cl,可降低出口廢氣溫度25℃左右。降低廢氣熱損失約24kcal/kg·cl。
分離效率與旋風(fēng)筒結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系,尤其是出料翻板閥。據(jù)李昌勇、彭守正等人研究,當(dāng)?shù)撞慷搪仿╋L(fēng)率為2~2.5%時,分離效率降低20~40%,漏風(fēng)率為2.5~4%時,分離效率降低40~90%,足見漏風(fēng)率的危害性。分離效率降低會導(dǎo)至熱效率降低,出口廢氣溫度提高,在分離效率85~95%范圍內(nèi),分離效率每降低1%,約提高廢氣溫度3.5~4℃。降低廢氣熱損失約2kcal/kg·cl。
外部漏風(fēng)亦會導(dǎo)至熱效率降低。在表面上由于冷空氣漏入出口廢氣溫度是下降的,但由于氣固比提高了,降低了熱效率同時廢氣量增加,使廢氣帶走熱量增加,漏風(fēng)率每增加1%,約提高廢氣熱損失2.5
kcal/kg·cl。
2、其他各項熱損失包括冷卻機(jī)部分熱損失、窯筒體表面熱損失和預(yù)熱器表面熱損失。冷卻機(jī)部分和窯體部分熱損失屬高級損失,預(yù)熱器部份屬低級熱損失。
英國馬丁·德國韋伯等人根據(jù)熵的概念提出可利用的熱稱之謂高級熱、結(jié)合水泥生產(chǎn)特點定義為高于碳酸鹽分解溫度的熱量為高級熱。針對新型干法窯的特點他更含有新意。冷卻機(jī)和窯部分熱損失原本是來自于高級熱,其熱損失的降低相當(dāng)于增加了進(jìn)入預(yù)分解以前的高級熱,由于碳酸鹽分解的等溫效應(yīng),不管進(jìn)入分解爐或分解級旋風(fēng)筒的熱量有多大,其出口熱量總是不變,這意味著熱損失降低的熱量是全部得到利用(被物料吸收),而且因為節(jié)約熱耗降低氣固比,提高預(yù)熱系統(tǒng)熱效率從而得到連帶的熱效益(熱損失降低),因此這部分熱損失稱之謂高級熱損失。
2-1 高級熱損失
篦式冷卻機(jī)技術(shù)近期有很大發(fā)展,主要有厚料層技術(shù)和控制流篦板技術(shù),熱回收率顯著提高。其具體表現(xiàn)之一是二次風(fēng)溫的提高。二次風(fēng)溫與料層厚度的近似關(guān)系為:
t
提高料層厚度后的二次風(fēng)溫
t0 提高料層厚度前的二次風(fēng)溫
b 料層厚度比
c=tmo+tm-tk
tmo 冷卻前(即料層頂層)熟料溫度
tm 料層底層熟料溫度
tk 冷卻空氣溫度
設(shè)定tmo,tm,tk通過計算后得出的結(jié)論是當(dāng)初始料層較薄,二次風(fēng)溫較低時,提高料層厚度效果較明顯。
窯筒體表面損失只有通過隔熱手段來解決。
高級熱損失的降低量q,相應(yīng)地減少燃料消耗量、降低煙氣量、降低氣固比提高了預(yù)熱系統(tǒng)熱效率,從而降低了廢氣帶走熱損失△qf,通過推算得出,△qf=aq,廢氣熱損失降低后,同樣可進(jìn)一步降低煙氣量、降低廢氣熱損失△qf,同樣有△qf=a△qf=a2q依此可得△=a△qf=a3q。
則總的熱損失降低量為:
Σq=q+aq+a2q+a3q+ ……=(1+a+a2+a3+ ……)q
Σq=
通過實便計算求得a=0.33
則Σq=
上述計算說明,降低高級熱損失,其結(jié)果是降低熱耗1.5q。
2-2 低級熱損失
預(yù)熱表面熱損失屬于低級熱損失。由于預(yù)熱器存在一個熱效率問題,其熱量不能夠被全部利用,通過實例計算得出其利用率僅50%,△qf=0.5q,同理,由于廢氣熱損失降低△qf,可得△qf=△qf,△qf=△qf……其最終結(jié)果是Σq=△qf,即熱損失降低量為q,熱耗實際上僅降低0.75q。
從上述分析可知,高級熱損失反映在熱耗降低上的實際效果是低級熱損失的兩倍。而高級熱損失在總的熱損失占有相當(dāng)大的比重,足以說明降低高級熱損失的重要作用。
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