烟气余热回收技术在炭素厂煅烧炉上

烟气余热回收技术在炭素厂煅烧炉上的应用
案例研究目的
通过对煅烧炉烟气余热回收技术的研究，结合中国铝业河南分公司炭素厂使用该技术的实际状况，对其技术原理、节能指标、经济效益、市场潜力等方面进行综合评价，为该余热回收技术的推广提供理论和实践的依据。
项目总投资
改造5台煅烧炉共投资1370万元。
适用对象
适用于建材、冶金等行业中，余热未被充分利用的各种工业窑炉。

节能效益
年综合节能量3.552万吨标煤，年节约运行费用1451.13万元，年减排二氧化碳2.52万吨（以碳计）。
投资回收期
项目投资回收期11个月。
案例源企业
中国铝业河南分公司炭素厂
监测单位
黑龙江省节能监测中心
案例分析概述

中铝河南分公司炭素厂生产铝用阳极炭素制品，除了满足国内电解铝厂生产用阳极外，每年还有大量产品出口。原炭素生产工艺用热是由热力分厂的蒸汽炉供热，由于炭素产品能耗大，并且对用热温度要求高，每年都需要消耗大量的蒸汽，成本较高。而工厂原有6台罐式煅烧炉，在生产煅后焦的工艺过程中产生大量的高温烟气，温度在850～900℃，从烟囱直接排入了大气中，造成了很大的能源浪费。

炭素公司为改变这一现状，于1996～2005年先后对3#、4#、1#、5#、和2#煅烧炉进行了技术改造，即对煅烧炉的高温烟气用烟道式余热导热油炉进行回收利用，为生产及生活供热。
具体方案为：将煅烧炉的高温烟气引入一台1.4MW的烟气余热导热油炉中，炉内导热油经过与高温烟气进行热交换，达到生产用热时温度后供生产使用，并为部分厂区的冬季供暖提供热源。煅烧炉烟气经余热炉降温后由900℃左右降为400℃左右，为了对此部分烟气余热二次利用，又通过一台气水加热器对自来水进行加热，为职工洗澡提供生活热水以及保障厂区其余部分的冬季供暖，烟气温度经再次降温后由400℃左右降为200℃左右，再由引风机排入烟囱。
在此次技改中，通过对煅烧炉的烟气余热进行回收利用，取消了原蒸汽供热系统，不到1年就收回了技改投资成本，该技改项目在生产中为降低生产成本发挥了明显的作用，同时解决了职工洗澡热水来源问题，产生了良好的经济效益。













技术原理

煅烧炉高温烟气经过余热炉回收热量后，余热炉中热媒（导热油）温度被加热至200℃左右，热量被导热油携带通过管道传到各用热设备，对各加热介质进行加热，加热后热媒温度降至180℃左右，通过循环油泵到热油加热炉进行加热，从而达到回收热量、加热用热设备的目的。根

据碳素厂各加热设备用热量计算和煅烧炉改造计划，分4期对碳素厂煅烧炉余热进行逐步回收并完善用热工艺，从而达到合理回收余热的目的。


烟气回收系统

将每台煅烧炉的烟气分别引入余热炉中，烟气进入余热炉后与炉管内的导热油进行热交换，从850～900℃降到300～400℃，通过烟道闸板调节进入余热炉内的烟气总量，加热导热油达到需要的温度，然后进入水加热器进一步回收低温余热，再经引风机引入烟囱进行排空。

导热油系统

导热油系统由注油系统和循环系统构成。

注油系统：包括注油泵、热油贮槽和膨胀槽及其电气控制组成。热油槽中导热油经注油泵抽至膨胀槽，经膨胀管注入系统。

热油循环系统：包括余热炉、热油循环泵、过滤器、集油缸、分油缸、系统管道、阀门、管件及用热设备。系统中的导热油经热油循环泵加压送入余热炉内，导热油在炉内与高温烟气进行热交换，达到用热温度后，进入分油缸进行分配，送向各个用热设备，为生产提供热量。导热油与物料进行热交换后，温度下降，经回油管回到集油缸中，再由循环泵加压进入余热炉内进行加热，形成连续循环供热系统。

由于导热油系统具有供热温度高、传热好、易控制、性能稳定及运行安全环保等特点，在正常（泵出口）压力下即可实现300℃以内间任意温度控制，即满足了生产用热条件，提高了炭素产品的合格率，又节约了大量的燃料和水资源，为企业的节能降耗及减少污染气体的排放发挥了重要作用。

项目实施及监测情况

（一）节能量计算

生产节能

系统改造增加电机容量465kW，每年耗电量约1.8×106kWh。

改造前每吨产品消耗蒸汽量2.5吨，余热回收系统技改完成后，用导热油替代了蒸汽供热，若按年产预焙阳极11万吨计算，每年可为企业节约蒸汽27.5万吨。
生活热水节能
工厂每天工人洗澡平均耗用50～70℃的热水约7吨/小时，每年消耗热水量约为7×24×365=61320吨热水，若由10℃的水升温到66℃生活热水，经计算共需热量14422吉焦。根据0.5兆帕的饱和蒸汽热值为2749千焦/千克,换热效率为90%的情况下，折合蒸汽量为0.58万吨。



采暖节能

郑州市应用采暖煤耗指标为9.4千克标煤/平方米，该厂水暖面积约3757平方米，热媒采暖面积1473平方米，采暖总面积5230 平方米，改造前采暖期煤耗为49.162吨标煤（9.4×5230千克标煤）。

综合节能量

节约蒸汽量：27.5+0.58=28.08万吨，折合标煤3.62万吨；

节约煤量：49.162吨，约合0.005万吨标煤；

增加电量：1.8×106kWh，约合标煤0.073万吨；

（二）节能效益

（三）投资回收期

该系统总投资1370万元，年节约1451.13万元，计算回收期为：

投资回收期=初投资/年收益=1370÷1451.13

=0.94年≈11个月。

该项目可在11个月收回全部投资，而设备寿命期10年。

市场潜力及推广前景

一些高耗能企业产生的高热量烟气的任意排放，不仅污染了大气，也是对能源的极大浪费。煅烧炉烟气余热回收系统具有高效、节能、环保和经济效益好的特点，近十年来已经为我国几十所工厂、企业改造了近千台窑炉，取得了良好的节能效果。在能源紧缺的形势下，该技术有着广阔的市场潜力与发展空间。