【摘要】煤矸石磚廠在利用煤矸石燒結(jié)制磚時(shí)，燒結(jié)后的余熱大多直接散失，同時(shí)職工洗浴用水又采用鍋爐蒸汽加熱，造成浪費(fèi)，不符合低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢。如何合理利用燒結(jié)磚時(shí)的余熱，用于加熱洗浴用水，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗十分關(guān)鍵。煤矸石磚廠余熱利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路是利用煤矸石磚經(jīng)燒結(jié)段后的余熱保溫及冷卻段多余的熱量，加熱位于窯尾頂部加熱水箱內(nèi)的水，將熱水輸送到職工澡堂供洗浴，從而節(jié)約部分鍋爐房的供熱量，達(dá)到省煤節(jié)能的目的。
　　【關(guān)鍵詞】煤矸石磚廠,余熱利用,熱水系統(tǒng)
　　【中圖分類號】TK01+8【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B
　　余熱是在一定經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，在能源利用設(shè)備中沒有被利用的能源，也就是多余、廢棄的能源。它包括高溫廢氣余熱、冷卻介質(zhì)余熱、廢汽廢水余熱、高溫產(chǎn)品和爐渣余熱、化學(xué)反應(yīng)余熱、可燃廢氣廢液和廢料余熱以及高壓流體余壓等七種。
　　根據(jù)調(diào)查，各行業(yè)的余熱總資源約占其燃料消耗總量的17%-67%，可回收利用的余熱資源約為余熱總資源的60%。
　　中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》提出了“十一五”期間單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗降低２０％左右，主要污染物排放總量減少１０％的約束性指標(biāo)。
　　政府已將“余熱余壓”利用工程列為“十大重點(diǎn)節(jié)能工程”之一。節(jié)能減排已成為整個(gè)社會(huì)的共同任務(wù)。余熱余壓利用工程包括在鋼鐵、建材、化工等高耗能行業(yè)，改造和建設(shè)純低溫余熱發(fā)電、壓差發(fā)電、副產(chǎn)可燃?xì)怏w和低熱值氣體回收利用等余熱余壓余能利用裝置和設(shè)備。
　　隨著工業(yè)企業(yè)淘汰落后生產(chǎn)能力工作的推進(jìn)和技改項(xiàng)目的相繼啟動(dòng)，溴化鋰吸收式制冷機(jī)必將會(huì)在節(jié)電、節(jié)水、節(jié)氣、余熱利用等領(lǐng)域中發(fā)揮出更多、更重要的作用。
　　煤矸石磚廠余熱利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路是利用煤矸石磚經(jīng)燒結(jié)段后的余熱保溫及冷卻段多余的熱量，加熱位于窯尾頂部加熱水箱內(nèi)的水，將熱水輸送到職工澡堂供洗浴，從而節(jié)約部分鍋爐房的供熱量，達(dá)到省煤節(jié)能的目的。
　　1、 方案選擇
　　煤矸石磚廠在利用煤矸石燒結(jié)制磚時(shí)，燒結(jié)后的余熱大多直接散失，同時(shí)職工洗浴用水又采用鍋爐蒸汽加熱，造成浪費(fèi)，不符合低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢。如何合理利用燒結(jié)磚時(shí)的余熱，用于加熱洗浴用水，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗十分關(guān)鍵。
　　煤矸石制作燒結(jié)多孔磚。是利用煤矸石本身所含熱能燒磚，在焙燒窯內(nèi)經(jīng)過預(yù)熱、燒結(jié)、冷卻三個(gè)過程。煤矸石多孔磚燒成溫度通常為950。C一1050％，經(jīng)過高溫焙燒、保溫后進(jìn)入冷卻段，磚體溫度仍可達(dá)到800℃左右，此時(shí)多孔磚已燒結(jié)，晶型轉(zhuǎn)化基本完成。進(jìn)入冷卻帶的多孔磚帶有大量熱量，這部分熱量通過熱輻射、對流的方式向窯頂、窯墻、窯車以及助燃空氣傳遞，致使窯體、窯車和多孔磚本身蓄熱偏多，最終散發(fā)到大氣中，造成極大的浪費(fèi)。焙燒窯生產(chǎn)是連續(xù)性的，在冷卻段每個(gè)位置的環(huán)境溫度也是相對穩(wěn)定的，此時(shí)的熱源潔凈無煙塵，這就為余熱利用提供了穩(wěn)定的熱源。
　　本系統(tǒng)在方案選擇時(shí)，對類似的煤矸石磚廠余熱利用情況進(jìn)行了考察。對比分析，選擇適合本廠情況的最佳加熱、輸送、調(diào)節(jié)、控制和利用方案，將整個(gè)系統(tǒng)分為加熱蓄能、輸送、利用和自動(dòng)控制四個(gè)環(huán)節(jié)。每個(gè)環(huán)節(jié)既相對獨(dú)立又相互聯(lián)系，通過自動(dòng)控制系統(tǒng)連接成有機(jī)整體。此方案的突出特點(diǎn)：利用余熱效率高，投資省，管理以及運(yùn)行維護(hù)量小，可以做到無人值班。
　　在方案選擇階段，初步考慮兩種不同的方案，即熱水系統(tǒng)方案和蒸汽系統(tǒng)方案。進(jìn)行可行性比較便可了解這兩種方案的優(yōu)劣，并得到選擇熱水系統(tǒng)方案的正確性。
　　若采用蒸汽系統(tǒng)方案，為達(dá)到盡可能多的余熱利用量，必須增加余熱鍋爐部分的投資，相對于熱水系統(tǒng)方案來說，鍋爐屬于特種壓力設(shè)備，各種審批手續(xù)以及每年年檢程序必不可少，同時(shí)需要相應(yīng)配套的軟化水處理等設(shè)備的投資，第三，關(guān)鍵還是熱量的人為的損失太大，有效利用率大大降低。經(jīng)簡單計(jì)算，如果利用蒸汽系統(tǒng)方案，將蒸汽輸送到澡堂用以加熱洗浴用水，蒸汽壓力應(yīng)不低于0.3Mpa（對應(yīng)于0.3Mpa壓力下的蒸汽溫度約130℃1），那么，窯尾120℃以下的余熱量是利用不了的，且蒸汽輸送壓力和熱損失均比熱水輸送要大得多。而熱水系統(tǒng)方案，完全克服了蒸汽系統(tǒng)的缺點(diǎn)。對于洗浴來說，對熱水的參數(shù)要求并不高，凡是比水箱內(nèi)自來水溫度高的窯尾余熱就能被水吸收，有溫差就能利用。
　　2、工藝流程：
　　工藝流程為：加熱水箱內(nèi)加入自來水→余熱通入加熱水箱的水中→熱水儲(chǔ)存并循環(huán)加熱→熱水的輸送→淋浴水的調(diào)溫及大池注熱水。
　　3、系統(tǒng)原理：
　　3.1熱源端。
　　水箱的加水由水位自動(dòng)控制單元完成，使水位自動(dòng)保持在水位上下設(shè)定值之間。加熱后的熱水靠蓄水池的水位控制自流入地下蓄水池，地下蓄水池和加熱水箱的熱水又能根據(jù)設(shè)定的溫差通過循環(huán)水泵（當(dāng)蓄水池的水溫低于加熱水箱內(nèi)不斷加熱的熱水溫度某一設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)循環(huán)水泵），將蓄水池的水打回高位加熱水箱實(shí)現(xiàn)循環(huán)加熱，以達(dá)到余熱的最大程度利用。在熱源端還設(shè)有熱水泵，其啟動(dòng)是靠使用端淋浴水的溫度以及水位自動(dòng)運(yùn)作，也可就地或遠(yuǎn)端手動(dòng)啟停。
　　3.2使用端。
　　使用端也就是澡堂。
　　3.2.1男池注入熱水時(shí)是靠手動(dòng)啟動(dòng)熱源端的熱水泵，將熱水注入大池。因磚廠運(yùn)行情況以及季節(jié)因素，水溫通常是不確定的，大池的水溫是靠人工調(diào)節(jié)的。
　　3.2.2淋浴水箱的水位、水溫是自動(dòng)控制的。溫度低于設(shè)定低限時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)熱水泵以及電動(dòng)閥向淋浴水箱加熱水，加熱水時(shí)不能影響洗浴的正常使用，設(shè)置了溫度優(yōu)先滿足使用的程序，若溫度高于設(shè)定上限時(shí)熱水泵停，熱水電動(dòng)閥關(guān)閉；同時(shí)自來水電動(dòng)閥打開進(jìn)行冷水加水，當(dāng)淋浴水池注滿水后自來水閥關(guān)閉，此時(shí)如果因來熱水溫度偏低，當(dāng)淋浴水箱水溫仍低于設(shè)定溫度下限，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)開啟蒸汽電動(dòng)閥用外來蒸汽繼續(xù)加熱，至溫度達(dá)到設(shè)定上限時(shí)蒸汽電動(dòng)閥關(guān)閉。
　　4、防腐保溫材料的選擇
　　4.1防腐。對于金屬管道部分，首先進(jìn)行徹底的除銹，噴紅丹防銹漆，有必要做面漆的地方再按要求刷面漆。
　　4.2保溫。本系統(tǒng)熱水的輸送距離較遠(yuǎn)，輸送介質(zhì)溫度在30-100℃，必須選擇保溫性能較好的保溫材料，減少熱量的二次損失。進(jìn)行技術(shù)及經(jīng)濟(jì)比較后，選擇聚氨酯發(fā)泡保溫材料，此保溫材料的特點(diǎn)：①導(dǎo)熱系數(shù)小，約為0.0275w/m•℃(25℃時(shí))，為普通保溫材料的1/3；②防水性能好；③防腐，該材料屬發(fā)泡塑料，能有效的保護(hù)所保溫的管材表面免于腐蝕；④成型后硬度大2。
　　5、系統(tǒng)投用后的節(jié)能比較
　　此系統(tǒng)安裝施工完畢，一經(jīng)投入使用即產(chǎn)生了很大的經(jīng)濟(jì)效益，也大大降低了勞動(dòng)成本，節(jié)約了人力。經(jīng)統(tǒng)計(jì)及計(jì)算，此系統(tǒng)每天能節(jié)約鍋爐用煤量按每天10T計(jì)算，一年就可節(jié)約用煤量3600多噸，僅此一項(xiàng)，一年就可節(jié)約成本一百五十多萬元。并且該系統(tǒng)在熱源端實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)全自動(dòng)化，與未采用此系統(tǒng)之前的磚廠相比較，可節(jié)約操作工人2-3人，使用端操作工人只需啟動(dòng)按鈕便可完成所有操作，大大的降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，最大程度上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制。
　　6、結(jié)論
　　總之，根據(jù)熱水系統(tǒng)方案進(jìn)行煤矸石磚廠余熱利用，將使煤矸石燒結(jié)磚廠創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，同時(shí)為節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、構(gòu)建和諧社會(huì)作出更大貢獻(xiàn)。
　　【參考文獻(xiàn)】
　　【1】 化工工藝設(shè)計(jì)手冊，化學(xué)工業(yè)出版社，2007，2—716.
　　【2】 化工工藝設(shè)計(jì)手冊，化學(xué)工業(yè)出版社，2007，3—94.