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1、精选优质文档-倾情为你奉上能源审计和干法水泥回转窑系统 -个案研究Tahsin Engin *, Vedat Ari摘要水泥产量一直是世界上最密集的能源产业之一。为了生产熟料回转窑广泛用于水泥厂。随着干式旋转窑水泥厂在土耳其的能源审计分析工作体系本文论述。该窑有600吨，每天熟料生产能力。结果发现，约40的总输入能量正在通过热烟气（19.15），失去了冷堆（5.61）和窑壳（15.11对流加辐射）。一些可能来恢复热损失的方法进行了介绍和讨论。结果表明，大约15.6总输入能量（4兆瓦）可以回收。关键词：水泥厂;回转窑，能源审计;热平衡;热回收1. 简介水泥生产是一个能源密集型的过程中,消费大约4
2、GJ/吨水泥产品。从理论上讲,生产1吨熟料至少需要1.6GJ热。然而，事实上，对于装备精良先进的窑平均每单位能耗是水泥生产每吨约2.95GJ热，而在一些国家，消费超过5GJ/ton。例如，中国在关键的工厂生产熟料平均能耗的5.4 GJ /ton。能源审计已成为其中一个最有效的程序,一个成功的能量管理程序 。能源审计的主要目的是提供一个能源消耗和能源使用的不同组成部分的分析，揭示准确的帐户的详细信息，确定有关节能的可能的机会。废热气热回收和热窑表面在窑系统的潜在途径，以改善整体效率窑闻名。但是，它仍然是相当困难的公开文献中找到了详细的回转窑系统的热分析。本文着重于水平回转窑系统，该系统已在土耳其
3、凡水泥厂利用能源审计。一个详细的热力学分析窑系统首先给出，然后，一些主要的热量来源，回收热量损失可能途径进行了讨论。2.过程描述和数据采集回转窑耐火内衬管是一个直径达6米。他们通常是倾斜3%-3.5%夹角,他们转速在1-2rpm范围之内的。旋流式预加热器广泛用于预热原料进入前窑的摄入量。在一个典型的干法回转窑窑系统，在预热器开始预煅烧，和大约有三分之一的原始材料会预先在预热结束煅烧。预热器加热到850的原料顺序经过回转窑火焰。在煅烧区700至900的氧化钙和氧化铝、氧化铁和白炭黑与石灰发生的反应。900和1200之间,熟料生成硅酸二钙和硅酸三钙,反应不断进行。区域的温度会上升到1250 c。因
4、为在冷却阶段铝酸三钙为液态形式,如果冷却是缓慢的,可以解除alite回到液相和belite出现二次。快速的产品（熟料）冷却使热量从熟料散发，可以提高产品质量。凡从水泥厂所采取的数据已经收集了很长一段时间，当第一作者是在该工厂工艺工程师。该厂采用了一系列的干法工艺旋流式预加热器和斜面窑。窑直径为3.60米和长为50米。每天的平均生产能力600吨熟料,具体的能源消耗达到3.68GJ/ton。在2年已采取大量的测量，平均值都作了详尽的记录3.能源审计和热回收3.1.质量平衡对于干煤和预热器组成的平均废气在图所示。对煤炭组成的基础上，净热值已发现30600千焦耳/公斤煤。 它通常是更方便的定义在单位时
5、间内每公斤熟料生产质量/能量数据。窑的系统的质量平衡，是在图总结。所有气体流被认为是在给定的温度下的理想气体。3.2。能量平衡为了窑系统热力学分析，以下假设：1 稳态工作条件。2 在环境温度变化被忽视。3 寒冷的空气泄漏到系统中是微不足道的。4 原材料和煤组成没有改变。5 窑平均表面温度不会改变。所收集的数据为基础，能源平衡应用到窑系统。方程的物理性能和可在Peray手册7。参考焓，认为完全燃烧，该系统的完整的能源平衡见表2。从表2清楚的总能量的过程中使用的是3686千焦耳/公斤，主要热源是煤炭，给人一种3519千焦耳/公斤熟料（95.47），总热量。此外，能源平衡表2 表明之间的总热量和总热
6、量的输入输出一致性好。由于资源的损失大部分热量都被认为是，只有一个273千焦耳/公斤，能量从输入熟料热差。这种差异是近7和总输入能量可以归因于假设和数据的性质。损失的热量分布合理的各个组成部分展品和其他一些重要的数据吻合文献报道2,5,7。3.3。窑余热回收系统整个系统的效率可以定义由G问6= Qtotal输入1795=36860:487或48.7，可视为相对较低。基于当前的干法工艺方法有些窑系统在满负荷运行将有55的效率。整体窑系统的效率可以提高热回收的部分损失。回收的热能可以用于多种用途，例如发电和热水准备。有几个主要的热损失，这对于热回收审议来源。这些都是热损失：（1）窑废气（19.15
7、）,（2）热空气冷却器堆栈（5.61）,（3）辐射窑表面（10.47）。在下面的部分，我们讨论了一些可能的方法为追讨这笔浪费热能。3.3.1废热的回收蒸汽发生器使用（WHRSG）有问题在工厂必须捕捉，否则将被浪费，环境的热量，并利用这些热量来发电。最容易到达的，最具成本效益的是可用熟料冷却机排出的窑废气。窑废气从 315下降至215由冷却机排除。热废气直接通过蒸汽发生器(WHRSG),与水换热完成能量转换一个典型的WHRSG周期示意图如图所示。可用的能源浪费是这样使蒸汽产生。然后将这种蒸汽用来驱动蒸汽涡轮驱动发电机。产生的电力将抵销了部分购买的电力，从而降低了电力需求。为了确定了发电机的大小，
8、必须从气流中确定可用能量。一旦确定了，指定的压力蒸率的近似值就可以找到。热气的速度和压力将决定发电机的大小。以下计算被用来寻找发电机的大小。QWHRSG =Qavailable其中是WHRSG效率。由于各种损失和效率低下的固有气流转移到水内WHRSG循环，而不是所有的可用能源的能量都将被转移。对WHSRG效率必须作出合理的估计我们假设一个蒸汽发生器，85的整体效率。当气体通过WHRSG的推移，能量会被转移和气体的温度会下降。针对水轮机进水压力为8条，在WHRSG出口温度最低流，饱和温度大概是170 。作为一个限制的情况下，我们假定出口温度为170。在退出WHRSG，这些能量流可以恢复使用紧凑式
9、换热器。因此，最终温度可以减少尽可能低，但是也是有温度限制的。根据最终温度的限制，最后焓已计算为hair = 173 kJ/kg, and heg = 175 kJ/kg。因此,现有的热能是: Qavailable =meg (egeheg1 - heg2)+ mair(ehair1 _ hair2)mcliQavailable=2.094-(337-175+0.94(220-173)6.9442662 kW因此，这将是通过WHSRG能量传递的QWHSRG = 0.852662=2263kW下一步是要找到一个蒸汽涡轮发电机，可以利用这种能量。由于蒸汽涡轮是一块旋转的机器，如果适当的保养和使用干
10、净的电源供应干蒸汽，汽轮机应该持续一段相当长的时间。考虑到涡轮8条和10千帕的压力冷凝器压力，它可以证明的净功率，这从涡轮机将得到，几乎是1000千瓦。如果我们假设有用功率生成的是1000千瓦，那么预期的节省将在1000基于负荷降低千瓦。假设使用8000小时，我们发现节省的能源=（发电量）（使用时间）节省的能源= (1000 kWT)(8000h/yr)=8106 kWh/yr电力的平均单价为0.07可采取美元/千瓦时，因此，预期将节省成本节约成本=0.078106 = USD/yr。3.3.2。利用余热预热原料收回水泥厂余热的最有效方法之一是将预热熟料煅烧过程前的原始材料引导气流进入原料磨就
11、普遍做到这一点。除了增加它的温度这样就得到一个更有效率的磨削。然而,大多数粉末后的生料是不能直接发送到窑,因此,升高原材料的温度不是总有道理的,因为它将会被储存在仓库中一会儿在进入烧成过程。有一个在本研究中考虑核电厂磨，以下计算向显示多少能量可以通过预先加热原料保存。在轧机的优点是原料加热干燥的材料，因为它在很大程度上潮湿的性质。对于所考虑的厂房，原料水分含量约为6.78，这表明了对0.7845千克/秒（0.113公斤/公斤熟料）水的质量流率来成磨坊。混合两种主要热气流将导致约280到一个单一的气体流，如图所示。运用质量守恒原理和节约能源法共对轧机（忽略热损失）在对原料的温度上升了85，而气流
12、冷却到150.它是明确的是，大多数有用的能源必须用于加热水从15100，并在此温度下汽化完全。4. 结论一个详细的能源审计分析，可直接应用于任何干窑系统，已 提出了具体的关键水泥厂。输入热能分配系统 组件结果表明，在总输入和输出能量相当一致，给了显着 见解有关整体系统效率低的原因。根据研究结果得到了系统的效率为48.7。热损失的主要来源，已被确定为窑排气（总投入的19.15），冷却器排气（总投入5.61）和联合辐射和从窑表面（总投入的15.11），对流换热。对于前两个损失，传统WHRSG系统的建议。计算表明，1兆瓦的能量可恢复。对于窑面，二级壳系统已提出并设计。这是认为该系统的使用将节能3兆瓦。 因此，整个系统的总储蓄据估计，有近4兆瓦，表明了15.6的能源总输入能量回收。在偿还期为二系统预计将低于1.5年。专心-专注-专业