岩棉冲天炉的节能

砰冲z ， 事龋，赂秘螭： ’ 《保温材料与节能技术~1997年第3期 岩棉冲天炉的 内蒙古自治区新型建筑材料厂 孙 才 搐要 岩棉及其制品是一种高效节 能材料．虽其生产能耗与其所节能相比很 低，但仍有较大的节能潜力。岩棉冲天炉能 耗占岩棉总能耗的70 以上，本文以熟平 衡分析为基础井结合多年生产实践提出了 岩棉冲天妒节能的 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 建议 矿棉(包括岩棉及矿渣棉)及其制品是 一 种应用广泛的新型高教绝热、节能材料。 国内外大量应用实践 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，当其用于工业热 力装置绝热时，大约节能 IO．46 x IO KJ／4, 时· ，折合每年节能 3吨标准煤／M · 年，相当于节能20吨标准煤／年 ·吨产品 当其用于建筑物保温时，每使用一吨矿棉制 品每年节能2．5～3．7吨标准煤 如用于工 业热力装置及建筑物的矿棉制品的使用年 限分别按七年和三十五年计算，其节能可达 140吨标准煤／吨制品。因此其节能效益十 分显著。 ． 且前我国矿棉及其制品全行业一般生 产水平生产每吨矿棉的总能耗(包括燃料及 动力电耗)为TsoKg标准煤+虽生产所需能 耗占其所节能的比例非常低，但就全行业而 言，其能耗总量可观。我国矿棉生产企业由 于其设备装备与技术水平的差异，能耗水平 相差悬珠。其中较先进的总能耗水平约为 445Kg标准煤／吨产品，仅为一般生产水平 生产总能耗的60 左右 因此矿棉生产企 业具有较大的降耗节能的潜力。同时对于矿 棉生产企业自身而言，其生产总能耗约占其 产品变动成本的45 以上，因此在矿棉行 节能 丁孜 ， 。 杨志刚 沈志光 业中重视降耗节能具有十分突出的经济及 社会意义。 一 、岩棉冲天炉的能耗夏热平衡 将用于生产矿棉的各种原料在高温熔 炉中熔融成熔体并借助离心机及高能载体 成纤是矿棉生产中最重要的工艺环节之一。 矿棉冲天炉与其它矿棉熔制设备相比，具有 对原料适应性强、结构较简单、生产能力较 大等特点，因此冲天炉成为国内外矿棉生产 中最常采用的熔融设备。 矿棉冲天炉的能耗．包括原料熔融及废 气处理等全部能耗约占矿棉生产总能耗的 70～75 。目前我国矿棉及其制品全行业冲 天炉一般能耗水平为s60Kg标准煤／吨产 品。较先进的冲天炉能耗水平低于4zsKg 标准煤／吨产品。而不少小型矿棉生产企业 由于多种原因所致，冲天炉能耗中仅焦碳消 耗竞高达850K~／吨产品以上。因此矿棉冲 天炉的降耗节能的研究是矿棉生产节能的 重要内容之一 矿棉冲天炉的降耗节能分析是建立在 其热平衡分析基础上的 我国矿棉各生产企 业的设备、装备、生产技术、原燃材料等条件 相差较大，从而给其热平衡分析带来一定困 难 为尽量使其具有典型性，仅能按目前国 内一般水平，正常生产条件下的岩棉冲天炉 作为热平衡分析计算的基础。 岩棉冲天炉热平衡计算结果列入表一l (热平衡热收^计算表)及表一2(热平衡热 支出表)中，可供参考。 维普资讯 http://www.cqvip.com 《保温材料与节能技术》1997年第3期 裹 l 热收^部分 岩棉冲天炉热平衡计算裹 热收^ 折合标准煤 序号 热收入项目名称 (v-J／吨产品) ( 吨产品) l 燃料燃烧热量 l5．24×lo5 520．12 86．64 2 燃料热焙量 16 79×lo3 0．57 O．1O 3 原料热焙量 29．72×l o3 0．99 O．17 4 鼓^空气热焙量 1．30×l 44．37 7．38 形成硅酸盐及铝酸盐生成放 5 1 ． O0×1 34．13 5． l 热反应 合 计 17．59×1 600 18 loO．OO 裹2 热支出部分 岩棉冲天炉热平衡计算裹 序 热支出项目名称 热支出 折合标准煤 号 (1g／吨产品) (1 吨产品) 1 各原料组分水份蒸发 132．27Xl 4，51 O．'／5 2 焦碳水份蒸发 87．O7×lo‘ 2 97 O．50 3 原料中cBe[ 、N 0 分解 1866 05×l 63．69 l0．6l 4 各原料加热至熔点并戚熔体 3227 71×l llO．16 l8．36 S 熔化潜热 69O．66×l o3 23．57 3．93 q1～q5小计 6003．76×l o3 204．9l 34．15 6 热姻气带走热量 3370．03×l o3 1l5．02 19．17 7 O0等可燃气体带走燃烧热 3612．8l×l o3 123．30 20．55 8 物料及焦碳粉尘带走热量 30．56X1 o3 1．04 O．17 q6～q8小计 7O1 3．40X1 o3 239．37 39．89 9 熔体带走显热 l305．15Xl o3 44．54 7．42 l0 熔体流口热量损失 774．38X1 46，92 7．B2 ll 水玲套冷却水带走热量 l374．63×1 46．92 ，82 l2 冲天炉炉体散失热量 485．56×1 16．57 2．76 l3 捧渣及放铁带走热量 169．53×l 5．79 O．96 l4 不可预见热损失 457．1O×l l5，6O 2 60 总 计 l 7．59×l 6OO 18 lOO．OO 二、岩棉冲天炉的节能 岩棉冲天炉热平衡收人分析计算结果 表明，热量总收人 17．59×lo,~／吨，折合 600．18Kg标准煤／吨产品。其热源中的86． 一 23 — 维普资讯 http://www.cqvip.com 《保温材料与节能技术：~1997年第3期 64 来自燃料燃烧所产生的热量 岩棉冲天炉热平衡热支出分析计算结 果表明，热量支出项目共十四个 其中直接 用于岩棉生产原料熔制所消耗韵有效热量 支出计五项 支出热量 6003．76×10~K．I／吨 产品，折合 204．91Kg标准煤／吨产品，占热 量总支出的34．15 。其余热量消耗占热量 总支出的 65．85 ，这意味着岩棉冲天炉存 在着较多的节能潜力 根据岩棉冲天炉热平衡典型分析及多 年来岩棉生产实践，对岩棉冲天炉的降耗节 能应着重解决好如下各工艺环节。 1．降低岩棉冲天炉废气排放热耗 对岩棉冲天炉热平衡典型分析结果表 明，其废气排放耗热支出计三项 其热耗总 量达到7013．40×10~K．I／吨产品．折合239． 37Kg标准煤／吨产品，占热量总支出 39． 89 ，超过岩棉生产原料熔制所需有效热量 的5．74 。由于该部分热耗较高，因此努力 降低岩棉冲天炉废气排放热耗显得格外重 要。为此应特别重视如下工艺环节的改进。 1—1减少漏风量并降低废气温度 对岩棉冲天炉热平衡典型分析结果表 明，由冲天炉排放废气所带走的热量 3370． O3×10~K]／吨产品，折合 115．ozKg标准煤／ 吨产品，占热量总支出的19．17 该部分 热耗较高的主要原因是由于冲天炉加料操 作不规范或料封结构不完善等原因造成漏 风较多；料层厚度设置不够合理且上下波动 较大，当其料层厚度过厚或过薄时使冲天炉 内的焦碳不能得以充分预热或在预热带部 分焦碳燃烧分解导致排放废气温度过高，从 而造成较高的热耗，同时给冲天炉正常操作 带来困难 我国岩棉生产企业冲天炉废气排放温 度一般在350～500℃问，个别企业废气排 放温度高达 800℃以上，甚至经常出现明火 现象，因此大多数企业岩棉冲天炉废气排放 所带走的热量损失远远超过典型热平衡所 一 24 一 计算的热耗指标 为减少岩棉冲天炉废气排放量并降低 排放温度从而降低该部分热损失，应设计较 合理的料封结构减少漏风量，同时还应该设 置和控制较稳定的而且较为适宜的料层厚 度。从而保障冲天炉内预热带的焦碳得以充 分预热而不燃烧，以降低废气排放温度降低 热损失。 据我厂多年来的生产实践，岩棉冲天炉 投料操作宜采取小批量多批次投料方式，如 每小时投料次数为十次左右。该操作方式有 利于减少料层厚度并使炉料均匀 同时我厂 在冲天炉顶部人料口设置一个倒锥形活动 式料封斗。料封斗上 口 q~1250mm、下 口 ~700mm、高度 2100mm 为防止料封斗受高 温变形．当冲天炉点炉时该料封斗置于冲天 炉外备用，当冲天炉点炉后料位达到一定高 度时才置于冲天炉顶部。冲天炉正常生产操 作时，物料投人活动料封斗中进而溜入冲天 炉。由于物料休止角基本稳定，因而该种料 封结构不仅漏风量极低而且冲天炉炉内料 位高度相对稳定，从而降低废气排放温度 实践表明，冲天炉废气排入温度可控制在 150～200℃范围内，因而节能效果显著 1--2设置废气焚烧系统 由于焦碳在岩棉冲天炉上层的化学不 完全燃烧等原因，因而在其所排放的废气中 含有8～1o 的∞ 等可燃性气体成分 众 所周知，C0的理论低值燃值为3020千卡／ NM’，折合12．64×10 埘／N 、0．43Kg标准 煤／N ，因而由∞ 等可燃气体成分所带走 的燃烧热值较高。对岩棉冲天炉热平衡典型 分析结果表明，该部分带走的燃烧热值为 3612．81×10。埘／吨产品，折合 123．3Kg标 准煤／吨产品，占热量总支出的2o．55 ，是 热支出中单项最高的热耗。因此设置废气焚 燃及高教热回收再利用系统是冲天炉节能 的重要环节之一。 众所周知，。。在空气中的实测着火温 维普资讯 http://www.cqvip.com 《保温材料与节能技术)Ig97年第3期 度为610至658℃，因此冲天炉废气焚烧温 度一般控制在 720至 760℃间。废气焚烧炉 对废气中C0等可燃成份焚烧所产生的热 量通过高效热量回收系统进行回收再利用。 这里特别指出的是，目前我国大多敬引进或 国产较先进的岩棉冲天炉均以冷空气作为 废气焚烧炉燃烧风源，而我厂所设置的废气 焚燃装置采用第二级换热器换热后的约为 340℃热风作为助燃空气，这样不仅使冲天 炉所排废气及废气焚燃可燃气体成份所燃 热量的更有效回收，而且提高了废气焚烧炉 的热效率并降低了焚烧炉的能耗水平。我厂 冲天炉所设置的废气焚烧炉实际能耗年度 助燃热风 平均为1465IO／吨产品，折合 35Kg燃油／吨 产品。该能耗水平居国内同行业较先进的水 平 1—3设置高效废气回收再利用系统 为更有效的回收岩棉冲天炉所排出高 温废气所携热量及废气焚烧可燃气体成份 所产生的热量回收并用于鼓人冲天炉，提高 岩棉冲天炉鼓人空气的温度，从而进一步降 低岩棉冲天炉的能耗水平并有利于改善其 热工条件和提高岩棉的成纤质量，因此应设 置高效废气回收再利用系统。 我厂所设置的岩棉冲天炉热回收再利 用系统原理图如图一1所示意。 冲天炉鼓人热风 f 燃料 自 动装 引 收 掺 风 尘 冷置 机 器 风 风机 风机 冷风 圈1 冲天，产傣回收系统琢理两 在该冲天炉热回收系统中，冲天炉所产 生的废气经收尘后进入废气焚烧炉。废气中 的CO等可燃气体在焚燃炉中燃烧并释放 热量。废气温度约74o℃并进入列管式换热 器内。该换热器为立式结构，内部设置与热 气流平行的扁平型薄壁不锈钢换热管。经换 热后的干净空气温度被加热至 530℃回收 排尘 放 并鼓人冲天炉内作为助燃空气。废气经列管 立式换热器换热后进入余热回收换热器。该 换热器具有与列管换热器相似的结构型式。 所余热量在该换热器中得到进一步回收。经 二次换热后的干净空气的温度被加热至 34O℃左右并被回收鼓人冲天炉废气焚烧炉 作为助燃空气。鼓人冲天炉及废气焚烧炉热 25 维普资讯 http://www.cqvip.com 《保温材料与节能技术》1 997年第3期 风的风机均设置在冷端，增加了设备运行的 可靠性 冲天炉废气及经废气焚燃炉燃烧后 的烟气经两次高效换热并回收再利用后，其 温度下降至230"C左右。废气经自动掺冷风 并进一步下降至 150℃以下进入冲天炉引 风机并经废气收尘器净化后排放 由于该系 统废气收尘器设在引风机排风端并按正压 状态下运行，因而能确保冲天炉及废气处理 系统的正常运作。 经多年来生产实践表明，该套系统运行 可靠，热工参数较稳定，同时具有换热效率 较高、运行阻力较小、换热器磨损较少等特 点。该套系统的正常运行，不仅有效的回收 冲天炉废气及废气中可燃气体成份燃烧热 值，从而降低了岩棉冲天炉的热耗，而且使 冲天炉鼓入空气的温度提高到530℃，这对 于提高岩棉冲天炉的热工性能并提高岩棉 成纤质量等方面十分有益。 2．降低水冷套热损失 为确保岩棉冲天炉运行的安全性，一般 均在其高温带设置水冷套。冷却水在冷却冲 天炉炉壁的同时也带走一定热量。据对岩棉 冲天炉热平衡典型分析结果表明，该部分冷 却水所带走的热量为 1 374．63 N 10。 ／吨 产品，折合46．96Kg标准煤／吨产品，．占总热 量支出的 7．82 。 众所周知，岩棉冲天炉水冷套冷却水在 冷却冲天炉炉壁过程中所带走的热量主要 取决于冷却面积、传热平均系数以及所需冷 却段炉壁平均温度与冷却水出口温度差三 个因素。对岩棉冲天炉而言，其冷却面积及 所需冷却段冲天炉炉壁平均温度基本确定， 因此影响其热耗的主要因素是平均传热系 数及冷却水出口温度 而传热系数与冷却水 在水冷套的运动状况密切相关 当其在水冷 套流速较快时，传热系数较大、热耗也较高， 反之热耗较低。当冷却水出口温度较高时， 由于温差较小，因而其热耗较低。 为降低冲天炉水冷套冷却水所带走的 一 26 一 热损失并同时能确保冲天炉的运行安全，我 厂冲天炉采用了“温差环流重力循环冷却 水”系统。该套系统的基本原理是当冲天炉 水套冷却水受热膨胀时，冷却水自动上升并 进入设在冲天炉水套顶部的膨胀水箱内 水 温降低后通过冷却水管在重力作用下流回 冲天炉冷却水套内。冷却水依靠温度差所产 生的重力变化而呈自动环流循环，而不依照 循环泵进行强制性循环。其循环速度依冷却 水的温度差而自动调节。膨胀水箱的容积与 高度以及管网的配套通过设计设置。为此冷 却水出水端保持了较高的水温，一般正常生 产条件下，冷却水出水端的水温保持在105 ～110℃并呈沸腾状，而且水温较稳定 当冲 天炉水冷套中冷却水温度较低时，循环冷却 水流速很低，甚至呈静止态，因此传热系数 较低，相对热损失较低 该系统经多年运行 从未发生过故障，运行十分可靠，同时具有 出水温度波动很小、耗水量低、热损失较少、 冷却教率较高、维护简单且运行费用很低的 特点。 3．采用熔体液封流口降低热损失 我国岩棉冲天炉熔体流口一般与炉壁 呈水平或向下倾斜的结构方式。由于熔体流 口开孔断面一般大于流股断面积，因而在冲 天炉操作中往往有较多的高温气体从熔体 流口逸出，甚至出现喷火现象，造成较大的 热损失。 对岩棉冲天炉热平衡典型分析结果表 明，在一般正常生产条件下，由于熔体流口 逸出高温气体而带来的热损失为774 38N 10~K]／吨产品，折合 26 43Kg标准煤／吨产 品，占热量总支出的 4．40 。如熔体流口经 常出现喷火现象，其热损失将远超过该热耗 指标。 为减少冲天炉熔体流口在生产操作中 高温气体逸出而造成的热损失，我厂采用了 熔体液封“壶嘴”型熔体流口。该特种熔体流 口为一个独立的焊接组合件并带有水冷套， 维普资讯 http://www.cqvip.com 《保温材料与节能技术}1997年第 3期 它可以较方便的安装与检修更换。熔体流口 向上呈 45。设计。流口内外高差约 92mm 只 有当冲天炉内熔体液面高度超过熔体流口 内开口高度 92mm时，熔体才能从熔体流口 流出，实现熔体液封 从而避免了冲天炉熔 体流出时高温气体的逸出并杜绝了熔体流 口喷火现象，因而达到减少热损失。同时采 用该种熔体流口结构致使从熔体流口流出 的熔体为岩棉冲天炉内熔体液面下 92mm 的高温熔体，因此熔体温度较高且质量较 好，熔体流股平稳有利于获得较高的岩棉成 纤质量。多年来的生产实践表明，该套系统 操作方便、运行可靠。在正常生产条件下，如 冷却水质量较好，该熔体流口组合件使用寿 命两年以上。 综合上述，岩棉及其制品生产总能耗虽 远低于其产品所节能源，但仍有较大的节能 潜力 岩棉冲天炉能耗占全部能耗的 70 以上，因而成为节能的重点。岩棉冲天炉的 节能是一项颇为复杂且综台性很强的课题， 其环节很多。本文根据多年岩棉生产实践提 出了岩棉冲天炉节能的若干主要措施的建 议。由于各地条件及生产装备情况的不同， 可因地制宜制定行之有效的岩棉冲天炉的 节能措施。 关 于 区 另 岩 矿 棉与 石 棉 的 函 关于工期滞后的函关于工程严重滞后的函关于工程进度滞后的回复函关于征求同志党风廉政意见的函关于征求廉洁自律情况的复函 (97)中蚝协秘字03号 齐齐哈尔市环境保护局： 你局为改善、美化环境，认真贯彻《国务 院关于环境保护若干问题的决定》的规定， 关闭一批小造纸、土法炼焦、土法生产石棉 企业。在关停过程中将龙华保温材料厂生产 的岩矿棉误认为石棉，现将两种产品分别说 明，供辨认。 岩矿棉及其制品与石棉制品从原材料 到生产工艺完全不同。岩矿棉是将天然的火 成岩或工业废渣(矿渣、粉煤灰、锰矿渣等) 经高温(1400—1500℃左右)熔融制成的一 种矿物棉 据联合国有关机构调查岩矿棉生 产近100年的历史，未发现一例矽肺病。石 棉制品是将天然的石棉矿物经机械的方法 制成纤维材料，生产过程分干法与湿法，干 法生产中因游离的二氧化硅含量高，被人呼 吸后粘附在肺部易患矽肺病 西方国家认为 有致癌的可能性。特此说明。请有关方面注 意甄识。 中国绝热隔音材料协会 1997年4月29日 抄报：国家建材局 抄送：中国绝热隔音材料协会各工作部 泡 沫石棉专业委员会 黑龙扛省环境保护厅 黑龙扛省齐齐哈尔市龙沙区环境保护 局 黑龙扛省齐齐哈尔市龙华保温材料厂 27 — 维普资讯 http://www.cqvip.com