浅析重庆大型冶金回转窑的结构开发

窑炉隔热保温技术是降低炉体散热损失的主要途径，该技术的关键点是降低窑内高温物料与气体通过窑衬向外传热的综合传热系数，该系数主要由窑内的对流辐射传热、窑衬的导热以及窑外壁的对流辐射传热所决定。由此产生的隔热保温技术有：
    (1)窑衬涂层技术。通过在窑衬表面喷涂涂层，降低窑内衬表面的黑度，减小窑内高温物料及气体向窑衬辐射传热的吸收比，以减小传热量。在窑外壁喷涂涂层可以减小窑外壁向环境辐射传热的发射率，同样可以减小窑衬向外界的散热量。
    (2)新型窑衬结构。采用新型窑衬结构是一项非常重要的节能措施，达到既减少燃料消耗，又改善操作环境的目的。例如，采用空心隔热耐火砖可以有效提高窑衬的隔热性能;双膛竖窑的窑衬采用重质耐火砖、轻质隔热耐火砖、耐火纤维毡和硅酸钙隔热板的复合保温结构，连接通道顶部采用重质耐火浇注料、轻质隔热浇注料和矿渣棉的复合保温结构，在实际使用过程中显现了优越的耐火保温性能。复合预制砖加浇注料的新型窑衬结构，已经有多条回转窑生产线的成功实践。这种窑衬结构将复合预制砖由锚固件固定在窑体上，这样就完全可以实现在贴近窑体内表面上再添加一层导热系数较低的高铝纤维保温层而不会出现掉砖;两行砖之间再用轻质高铝纤维毯及轻质高强浇注料和耐磨浇注料填充，更保证了砌体的整体性、牢固性及保温性，满足砌体长期处于受震状态的使用条件，使得窑皮温度显著降低，节能效果显著。
    窑炉余热利用技术
    提高窑炉热效率不仅要从减少窑炉热损失入手，还要合理利用窑炉生产过程中产生的余热。石灰窑炉生产过程中产生的余热主要为出窑废气余热、窑炉炉体散热以及出窑石灰所带物理热，这些余热的总和甚至占到窑炉热耗的40%～50%以上。因此，合理利用余热对于节能降耗，提高窑炉热效率至关重要。
    1 出窑废气余热利用技术 
    石灰窑出窑废气温度高，烟气量大，直接排放会造成大量能源浪费。在实际生产中为了保护下游除尘器和除尘风机，往往需要大量掺入冷风降温，进一步增大风机负荷，浪费了大量电能。因此充分利用出窑废气余热是节能降耗的重要途径，目前出窑废气余热利用主要有以下几种途径：
    (1)利用出窑废气预热助燃空气、燃料和生料。通过高效换热器的作用将石灰窑排出的高温烟气通过热交换预热助燃空气和燃料，不仅能够降低排烟温度，还可以增大入窑气体的物理显热，提高燃烧温度，减少燃料消耗，起到了节能降耗的功效。此方法已经在回转窑和各类竖窑中得到了较为广泛的应用。此外，通过制订合理的加出料制度，可以最大程度的利用出窑废气的物理显热预热生料。例如，针对双膛竖窑的运行特点，合理设定每个煅烧周期的加料次数，可以保证所加物料能够将该煅烧周期内的废气显热均匀吸收，而不会出现废气温度超高的现象。
    (2)利用出窑废气干燥物料。以煤粉为燃料的石灰窑一般都配有专门的煤粉制备系统，煤粉制备系统需要大量热量来烘干煤粉。石灰窑的出窑废气一方面烟气量大，温度较高，热量足以满足煤粉制备的需求，另一方面氧含量较低，可以保证煤粉制备系统的安全性。因此利用石灰窑尾气作为煤粉烘干介质获得了广泛应用。另外，在部分厂矿，将出窑废气用于高炉水渣烘干制粉、用于兰炭烘干等方面，均取得了节能环保的综合效益。
    (3)利用出窑废气经高效烟气-水换热器供厂区采暖、洗浴。某工程采用热管式烟气--软水换热器回收石灰回转窑尾气余热。即在回转窑预热器和除尘器之间的尾气管线上设置热管式烟气--软水换热器，以软水作为热介质，与回转窑尾气通过热管式烟气--软水换热进行一次换热，换热后的热软水大部分直接用于厂区采暖，小部分用于软水--洗浴水二次换热，软水由换热站供给，循环使用。尾气冷却后送入除尘器净化，然后由排烟机排入大气。此方案的优点是对烟气温度要求低，换热效率高，回收的热量大，系统配置简单，运行稳定可靠。
    (4)利用出窑废气经余热锅炉生产蒸汽。某企业在石灰回转窑预热器出口和除尘器之间增设一台热管余热锅炉，余热锅炉产生0.6MPa的饱和蒸汽供厂区使用。另一企业，通过将回转窑高温烟气在卧式余热锅炉中进行换热，通过热管将实现烟气与水之间的热量交换，将水加热成1.2MPa，>200℃的过热蒸汽，并入蒸汽系统主管网。余热利用系统安装后，原有烟气管道作为备用保留，在原有烟道和余热利用系统之间可以根据需要进行切换，确保整个系统的正常运行。
    (5)利用出窑废气发展余热发电技术。研究人员借鉴水泥窑余热发电的成功经验，正在探索适合石灰窑的余热发电技术。水泥窑废气温度较高，采用双压蒸汽系统可获得较高的热效率，但石灰窑废气温度较低，属于纯低温余热，因此石灰窑余热发电仍然需要大量的理论论证和试验研究工作。对于废气大于10万Nm3/h的大、中型石灰回转窑进行废气余热发电研制，已经进入示范工程阶段。利用废气余热产生低参数蒸汽，以汽轮机拖动窑尾排烟机，也已确定技术方案。目前活性石灰窑低温余热发电的难点在于缺乏有效的余热发电成套工艺技术。
    2 石灰窑窑体散热的回收利用
    石灰窑窑体散热主要以辐射热的形式直接散失到大气中，不仅浪费能源，也对周围环境造成影响。但是由于石灰窑体散热面分布范围较大，窑体周围附属设备较多，给窑体辐射热的回收利用造成了一定困难。目前，利用窑体辐射热置换成热水用于取暖、洗浴，技术方案的经济性和合理性仍然处在研究和论证阶段。
    3 出窑石灰余热的利用
    出窑石灰所带物理热由石灰窑的石灰冷却系统决定，其冷却效果好，则出窑石灰温度低，更多的热量被冷却空气再次带人窑内，参与燃烧。因此，石灰窑炉冷却带或冷却装置的结构型式对出窑石灰余热利用起着很大的作用。通过对回转窑的竖式冷却器系统进行优化改进，改善冷却风的配风系统，可以显著提升冷却器的冷却效果，降低出料温度。在竖窑系统中，以双膛竖窑为例，其石灰冷却装置采用中心及周边环形冷却，且中心冷却风帽采用塔形结构，保证通风均匀、顺畅，使得冷却空气能与更好的吸收石灰的物理显热。

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