關(guān)于礦渣微粉烘干立磨配置熱風(fēng)爐綜合利用的探討
一、熱風(fēng)爐簡介:
在研究與開發(fā)熱風(fēng)爐的綜合利用問題,我公司在全國大部分礦渣微粉烘干立磨生產(chǎn)線配置高效節(jié)能型熱風(fēng)爐之中,其中供熱能力大都為25GJ/Hr、55GJ/Hr、70GJ/Hr和100GJ/Hr、135GJ/Hr等各種型號(hào),分別配置不同型號(hào)的礦渣微粉烘干立磨,其熱風(fēng)爐的有效容積分別為37NM3、74.98NM3、104.6NM3、149.52NM3、201.8NM3等各種標(biāo)準(zhǔn)爐膛。(以上為標(biāo)準(zhǔn)煤耗,標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下爐膛容積、實(shí)際爐膛容積,應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)孛旱陌l(fā)熱值及有關(guān)其它參數(shù)進(jìn)行修正換算,而實(shí)際爐膛容積均比這些參數(shù)大許多)。
按耗標(biāo)煤量來算分別為:850NKg.煤/Hr、1714NKg.煤/Hr、2391NKg.煤/Hr、3229NKg.煤/Hr。
高效節(jié)能擴(kuò)散式噴煤燃燒爐(熱風(fēng)爐國家專利)基本結(jié)構(gòu)如下:
1—煤粉燃燒器;2—燃燒室爐膛;3—第一混合室;4—第二混合室;
5—混合室出渣斗;6—燃燒室出渣斗;7—出渣小車;
在原熱風(fēng)爐生產(chǎn)線之中,如供熱能力為70GJ/Hr的熱風(fēng)爐,主要功能是提供合格的風(fēng)溫與風(fēng)量,通過熱風(fēng)管的輸送,約8萬的熱風(fēng)量供礦渣微粉立磨,生產(chǎn)約100噸礦渣微粉/每小時(shí)。礦渣微粉烘干立磨系統(tǒng)其主要功能是將初水份15%~20%的濕礦渣,烘干至終水份1%以下,以表面積430M2/kg左右的微粉礦渣作為水泥原料中的混合物,作為礦渣微粉生產(chǎn)線來講,一路為負(fù)壓生產(chǎn)。整個(gè)生產(chǎn)線只有一個(gè)對(duì)外排放的煙筒,總投資按規(guī)模大小0.8億~2億人民幣不等。就目前各地投資建成的礦渣微粉生產(chǎn)線來講,其對(duì)外排放的廢氣含塵量全部達(dá)到或超過最新國家環(huán)保要求。對(duì)烘干礦渣來講,不像水泥回轉(zhuǎn)窯煅燒水泥熟料,只進(jìn)行一種物理變化(物料脫水反應(yīng)),產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)簡單唯一,而水泥回轉(zhuǎn)窯或其它的化工回轉(zhuǎn)窯,在煅燒物料還要產(chǎn)生嚴(yán)格的化學(xué)反應(yīng),嚴(yán)格控制各種物料通過煅燒后的化學(xué)配比。這樣給礦渣微粉生產(chǎn)線的熱風(fēng)爐帶來了極大的綜合利用空間。
礦渣微粉之中的熱風(fēng)爐,正常的爐膛溫度為1150℃±50℃,爐膛出口溫度為800±50℃,通過熱風(fēng)管逐級(jí)配風(fēng)后,入立磨溫度為300℃左右,出口風(fēng)溫為90℃±3℃左右,排入大氣的煙溫為露點(diǎn)以上,熱風(fēng)爐負(fù)壓值為-15Pa~-30 Pa之間,熱風(fēng)爐生產(chǎn)方式由PLC計(jì)算機(jī)控制,基本上無人值守(保潔工人除外)。
高效節(jié)能型擴(kuò)散式噴煤燃燒爐(熱風(fēng)爐)的功能就是滿足立磨所需的熱風(fēng)量,其煤粉燃燼率為99%,爐渣為粉狀黃白色物料,其含碳量為1%左右,在礦渣微粉生產(chǎn)線之中,各廠家基本上全部回收到礦渣堆場(chǎng)綜合利用了。
二、熱風(fēng)爐焚燒工業(yè)或民用垃圾的探索:
我國目前處理城市工業(yè)或民用垃圾的辦法,大部分在市郊建立大型垃圾處理場(chǎng),采用方式基本為焚燒和填埋方式。單純的焚燒垃圾工業(yè)爐除產(chǎn)生大量的二惡英等廢氣之外,還必須增加燃燒系統(tǒng),所燃燒材料全部為石化能源如天然氣、燃料油和原煤,這些燃料產(chǎn)品均為地球上日益減少不可再生的能源材料。
城市工業(yè)垃圾和民用垃圾采用填埋方式更不可取,除造成占用了大量的土地資源外,還會(huì)由于填埋于地下造成二次地下水資源和土壤的污染,對(duì)我國生態(tài)影響更大。
因此,對(duì)于我國廣大的科技人員都是值得關(guān)注的大事,同時(shí)對(duì)于我們也深感責(zé)任重大。經(jīng)我們多年的建設(shè)熱風(fēng)爐經(jīng)驗(yàn)來講,工業(yè)垃圾和民用垃圾可從如下圖加入(加料口與加料裝置還得工程設(shè)計(jì)而定):
1— 工業(yè)可燃垃圾輸送系統(tǒng);2—可燃垃圾;3—可燃垃圾入口
其它圖示如上圖一樣,將分類的可燃垃圾由輸入口按規(guī)定的速度與垃圾重量逐步進(jìn)入1150℃燃燒室,可立即燃燒成粉狀物料進(jìn)入下渣斗,按規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行機(jī)械排渣,排渣物進(jìn)行化學(xué)分析合格后,回收于礦渣堆場(chǎng),達(dá)到綜合利用的目的。從技術(shù)角度來講,這里有如下幾種問題急待解決:
1、工業(yè)垃圾與民用垃圾的分類:這點(diǎn)與城市垃圾焚燒爐的原理一樣,可燃物占垃圾總量不得少于50%;大塊垃圾應(yīng)通過破碎后,直徑小于250mm的塊狀物,進(jìn)入爐膛燃燒。垃圾中的黑色金屬與有色金屬燃燒前進(jìn)行分類,和燃燒完成后的爐渣分選回收(垃圾中的內(nèi)夾雜的有色金屬在小于1150℃環(huán)境中可能溶化成塊狀,很方便清除)。
2、節(jié)約煤耗:可燃垃圾的發(fā)熱值有多大,一般燃燒前無法計(jì)算,但現(xiàn)場(chǎng)燃燒后,根據(jù)礦渣立磨要求即可確定。我們的燃煤量要減多少,一般來講,我們的實(shí)際供應(yīng)配置立磨的熱風(fēng)爐都比理論供熱能力(修正值)還要大30%左右,有很大的富余能力。如這樣可以做到一舉兩得即垃圾污染物被處理了,業(yè)主方可節(jié)約大量的煤耗。
3、爐渣處理:焚燒工業(yè)或民用垃圾后,產(chǎn)生的爐渣量比以前出渣量要增加許多,這有可能增加了業(yè)主方的工作量,對(duì)于產(chǎn)能達(dá)到1小時(shí)100余噸~200噸的大型礦渣立磨烘干生產(chǎn)線來講,其產(chǎn)品質(zhì)量影響是微乎其微的。但對(duì)于爐渣中的金屬物件必須分選后另行處理,不得進(jìn)入立磨系統(tǒng)。如武漢亞東水泥有限公司有兩條這樣礦渣生產(chǎn)線配置的熱風(fēng)爐,已經(jīng)做了好幾年的工業(yè)試驗(yàn),焚燒本廠內(nèi)可燃性工業(yè)或民用垃圾,在本廠內(nèi)全部消化掉。絕無“三廢”排出廠外,真正做到環(huán)境友好型無“三廢”污染的工業(yè)生產(chǎn)廠。
4、垃圾分選與堆放:垃圾的分選與來源進(jìn)廠后,垃圾的堆放問題也是一個(gè)非常主要的問題。業(yè)主方在委托設(shè)計(jì)部進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)時(shí),完全沒有考慮到垃圾處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì),對(duì)于業(yè)主方也沒有必要去做這項(xiàng)工作。我們希望各地政府部門帶頭協(xié)調(diào)土地、城建規(guī)劃、環(huán)保、財(cái)政、稅務(wù)、銀行等各方面的關(guān)系,統(tǒng)一安排,給予各項(xiàng)優(yōu)惠政策。讓業(yè)主方受到實(shí)惠。同時(shí)要大力宣傳和提高我國公民對(duì)于工業(yè)與民用垃圾的分選堆放的環(huán)保意識(shí)。否則,這項(xiàng)環(huán)保節(jié)能工程仍只能停留在紙面上。
綜上所述,熱風(fēng)爐焚燒工業(yè)垃圾及民用垃圾的可行性是明顯的,但是要用此熱風(fēng)爐完全取代專用垃圾焚燒爐是不可行的,就像用水泥熟料回轉(zhuǎn)窯完全取代專用垃圾焚燒爐一樣的道理。各地的礦渣微粉生產(chǎn)線配置應(yīng)根據(jù)各地的具體情況因地制宜,通過技術(shù)改造吃掉部分當(dāng)?shù)毓I(yè)垃圾或民用垃圾。做到利國利民,創(chuàng)建環(huán)境友好型社會(huì)。
三、熱風(fēng)爐以及熱風(fēng)管熱水、熱氣的綜合利用:
在實(shí)際建造的礦渣微粉生產(chǎn)線上的熱風(fēng)爐都比原設(shè)計(jì)要求的熱風(fēng)爐供熱能力要大許多。即富余能力要大30%~50%,因此,在熱風(fēng)爐出口的熱風(fēng)管上設(shè)置盤形水管,制造熱水或熱氣取走一部分熱能,產(chǎn)生的熱水或熱氣供應(yīng)業(yè)主方的職工洗澡與取暖之用,可大大減輕業(yè)主方的主體投資成本,特別是在北方的供熱能力在55 GT/Hr以上的大型熱風(fēng)爐礦渣微粉生產(chǎn)線特別適用。示意圖如下:熱水(熱氣)及工業(yè)民用垃圾綜合利用熱風(fēng)爐示意圖
在配置70GT/Hr~135 GT/Hr的大型熱風(fēng)爐,幾乎相當(dāng)配置了一臺(tái)65GT/Hr的蒸汽(暖水)鍋爐,所產(chǎn)生熱水足已供應(yīng)全廠的熱水與取暖之用。而加上焚燒工業(yè)或民用垃圾所產(chǎn)生的熱能把這部分的余熱能轉(zhuǎn)換成電能與當(dāng)?shù)鼗虮緩S電網(wǎng)合并輸入和輸出,余熱發(fā)電就要求設(shè)計(jì)部門與電力部門予留適當(dāng)?shù)牡胤?,以便今后上余熱發(fā)電機(jī)組,或同時(shí)投資一并設(shè)計(jì)完成。
四、結(jié)論:
礦渣微粉生產(chǎn)線所產(chǎn)出產(chǎn)品的原料是鋼鐵廠高爐所產(chǎn)生的廢渣,是綜合再利用的好項(xiàng)目,而該生產(chǎn)線將這些高爐的礦渣經(jīng)過烘干與研磨加工成合格細(xì)度的礦渣微粉送入水泥廠或商品混凝土站與水泥熟料粉按適當(dāng)?shù)谋壤鶆蚧旌铣珊细竦牡V渣水泥。
作為該生產(chǎn)線,如能建議綜合節(jié)能環(huán)保生產(chǎn)線,做出一個(gè)生產(chǎn)示范廠,為全國乃至國外都起到一個(gè)推廣作用。這在當(dāng)今地球能源緊張與逐步枯竭的情況下,對(duì)我國環(huán)保節(jié)能工作都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)巨大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。
作者:呂復(fù)(1980.2-)工程師,武漢理工大學(xué),計(jì)算機(jī)專業(yè),長期從事工業(yè)窯爐熱工自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。
呂元(1977年2月—)澳大利亞昆士蘭理工大學(xué),MBA、高級(jí)經(jīng)濟(jì)師
呂宜德(1947年—)高級(jí)熱工工程師、總工程師,長期從事工業(yè)爐窯設(shè)計(jì)、制造與生產(chǎn)。
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4、范從振 鍋爐原理
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