隧道窑辐射换热式余热发电技术_王文君

砖

瓦世

2012.8

论　坛

综合报道

COMPREHENSIVE REPORT

界

1　政策背景

节能减排和环境保护已经成为我国的一项基本国策和社会共识。近年来，国务院出台了《节能减排综合性工作方案》等一系列关于节能减排技术研发、示范、推广、应用、节能监察等方面的优惠政策和鼓励办法。在国家发展和改革委员会、科技部联合发布新修订的《中国节能技术政策大纲（2006）》中，要求在工业节能领域推广生产过程余热、余压、余能利用技术时必须遵循“梯级利用，高质高用”的原则。“优先把高品位余热余能用于做功或发电，低温余热用于空气、燃料及物料的预热、炉外热回收及用于空调、采暖或生活用热”，同时“发展工业窑炉余热、余能利用技术”。

2　隧道窑余热发电技术发展概况

2.1　制砖隧道窑余热利用的现状与节能潜力

世界各国对隧道窑余热利用技术的研究和应用主要是把余热用于砖坯干燥、加热空气用于助燃或加热水供砖瓦企业内部冬季供暖和职工洗浴等用途，余热利用效率较低。将隧道窑余热回收发电是近几年兴起的一种余热利用方式，可降低砖瓦企业的生产成本，在市场竞争中缩小与轮窑制砖生产线产品成本差距，推动隧道窑取代轮窑的进程，加速砖瓦企业的装备技术水平升级。

砖瓦行业目前最高效、先进的余热发电技术是隧道窑辐射换热式余热发电技术。一条年产6000万块煤矸石砖的隧道窑生产线，可装备750kW的

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隧道窑辐射换热式余热发电技术

王文君

（四川国立能源科技有限公司，四川成都610045）

摘要：制砖隧道窑辐射换热式余热发电技术是利用大中型砖瓦企业隧道窑冷却带的高温余热，通过辐射换热方式产

生中温中压蒸汽发电的一种工艺技术。其原理是将隧道窑高温余热通过辐射换热式余热锅炉产生蒸汽发电，余热锅炉利用后的低温余热再用于砖坯干燥，在不影响原生产工艺、不增加燃料消耗和不影响产品质量的前提下，实现隧道窑余热的梯级利用。隧道窑辐射换热式余热发电技术克服了对流换热式余热回收技术在工程应用中无法回避的介质参数难以提高、余热回收效率低和破坏隧道窑烟风压力平衡等技术难题，为隧道窑余热的高效利用开拓出一条新路。这种通过辐射换热原理，利用隧道窑的余热实现高效发电的方法为世界首创，技术的安全性、经济性、高效实用性等指标已达到国际领先水平。

发电机组，平均发电功率400～600kW，年发电量300～450万kWh。据中国砖瓦工业协会统计，目前国内有制砖生产企业近7万户，已建成2000多条隧道窑制砖生产线，其中年产量在6000万标砖/年及以上的隧道窑制砖生产线近千条。如果保持现有的1万亿（折标砖）产量，则需15000条年产量达6000万标砖/年以上的隧道窑制砖生产线；如果全面推广辐射换热式余热发电技术，可以安装的发电装机容量将达到11000MW以上，年发电量将达到450亿kWh以上，节约（折标准煤）1550万t，相应减排二氧化碳4000万t左右。

2.2　制砖隧道窑余热利用技术现状

目前国内隧道窑余热利用的主要方式有以下几种：

①在隧道窑抽烟管道上安装对流换热装置或在窑顶安装简易的常压锅炉，主要用于砖瓦企业内部供暖和职工洗浴。

②江西华电电力有限公司在山西某公司隧道窑上安装余热锅炉，产生1.27MPa饱和蒸汽，通过膨胀螺杆机发电。

③四川国立能源科技有限公司在山东枣矿集团新中兴公司、河北中节能新型材料有限公司、山西鑫融新型建材有限公司、辽矿九台新型墙体材料分公司的隧道窑上安装辐射换热式余热锅炉，产生2.45MPa、400℃过热蒸汽，通过凝汽式汽轮机发电。

综合报道

COMPREHENSIVE REPORT

砖

江西华电电力有限

公司1.5（煤矸石砖）小于1.27MPa小于194℃螺杆膨胀发电机

/

小于100（煤矸石

砖）

瓦世

界

论　坛

20112012.8

生产成本，并节约资源。利用隧道窑余热发电的关

键问题，在于开发出适合砖瓦生产的余热锅炉技术和分散热源热工监控技术。设计的余热锅炉不能影响砖瓦的正常生产，余热锅炉产生的蒸汽压力、温度稳定、可控。3.2　工艺流程

隧道窑余热发电系统可分为水处理及给水除氧系统、余热锅炉系统、汽轮机发电系统及热工、电气监控系统等。首先，保证锅炉给水水质完全达到电站锅炉水质标准，同时考虑给水预热除氧，防止酸腐蚀和氧腐蚀，以增强锅炉的安全性能。经省煤器加热后的给水进入汽水分离器，汽水分离器内的水通过下降管分配到布置在各炉窑冷却段的加热器进口联箱，再分配到每根换热管内继续加热而产生汽水混合物。汽水混合物汇集到加热器出口联箱后，通过上升管进入汽水分离器产生饱和蒸汽；饱和蒸汽进入蒸汽过热器内升温产生过热蒸汽。再通过蒸汽母管进入汽轮发电机发电，做功后的低温

最后通过凝结低压蒸汽排入冷凝器转化为凝结水，

水泵进入除氧水箱，回收凝结水。循环水吸收低温低压蒸汽的热量后进入循环水冷却塔散热，通过循环泵不间断地向冷凝器供应循环水，确保凝汽器真空。根据换热装置的布置情况分别设置温度、压力、水位、流量等热工仪表以及高限、低限声光报警和自动控制调节设备，对设备运行信息进行收集，并将信号传输至集控中心处理，实现控制中心对余热发电装置的远程监视控制，以确保隧道窑余热发电系统的安全、正常运行。

表1　同类产品工艺技术和主要技术指标对比

项目

四川国立能源科技有限公

司

锅炉产汽量2.5（页岩砖）～3.5（煤矸石（/t/万块标砖）砖）蒸汽压力蒸汽温度发电机组汽耗率

2.45～3.82MPa400～450℃凝汽式汽轮发电机

6 kg/kWh

余热发电功率400 （页岩砖）～600（煤矸（/kW/石砖）

注：页岩砖是指烧结砖主要原料是页岩或泥土（占70%以上），掺入部分煤矸石或煤灰、煤等燃料，砖坯发热量小于420kcal/kg的内燃式烧结砖；煤矸石砖是指烧结砖主要原料是煤矸石或煤灰，砖坯发热量大于420kcal/kg的内燃式烧结砖。

隧道窑辐射换热式余热发电技术以四川国立能源科技有限公司的“隧道窑余热发电装置”（ZL200920078878.1）、“隧道式窑炉余热锅炉”（ZL 201220001951.7）专利技术为核心，集合我国余热发电的先进技术，自主研制开发出隧道窑辐射换热式余热发电技术和装置；这种利用隧道窑的余热实现高效发电的方法为世界首创，四川国立能源科技有限公司经过四年多时间的反复研究开发，以及多个砖瓦生产企业的使用，在技术上取得重大突破，余热发电装备的安全性、经济性、高效实用性等指标已达到国际领先水平。

3　隧道窑辐射换热式余热发电技术工艺原理3.1　基本原理和设计思路

在隧道窑冷却段安装换热装置，主要吸收200℃以上的高品位热量，而对200℃以下的热量则用于砖坯干燥，这样既不影响生产现状，也可避免高品位能量的降级利用问题。安装余热锅炉换热装置后，冷却段将形成一个比较稳定的温度场，其温度的高低主要取决于锅炉压力和砖行进速度，并沿砖行进方向形成一个稳定的温降曲线。通过余热锅炉把高品位热量用来生产高效益的电能，而对200℃以下较低品位的热量再用于砖坯预热、干燥，实现余热的梯级利用，有效地利用余热。

电力作为二次能源，价值高且使用方便。将砖瓦企业隧道窑高品位余热（200～1000℃的产品冷却余热）收集转化为价值更高的电力能源；而品位较低、余热锅炉难以利用的余热（100～200℃）再用于砖坯干燥，既可满足 …… 此处隐藏：5709字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……