煅烧炉余热的综合利用
1 理论计算
1.1 公司生产及生活所需热量计算 （1）沥青熔化所需热量〔1〕
Q熔=G沥〔Cp固（t1－t0）＋Cp液（t2－t1）〕／T
=14000×〔1.34×（95－0）＋1.67×（195－95）〕／=171675kJ／h
式中：
Q熔—沥青熔化所需热量，kJ／h； G沥—每天所需熔化沥青的质量，kg； Cp固—固体沥青比热容，kJ／（kg〃℃）； Cp液—液体沥青比热容，kJ／（kg〃℃）； t1—沥青熔化时温度，℃； t0—冬季沥青常温，℃； t2—液体沥青应达到温度，℃； T—沥青熔化时间，h。
（2）沥青排除水分的蒸发热
Q蒸=〔G水C水（100－t0）＋G水C蒸〕／T
=〔14000×5％×1.0×100＋14000×5％×539〕／1 =447300kJ／h
式中：
1
24 Q蒸—排除水分蒸发热，kJ／h； G水—沥青内水分的质量，kg； C水—水的比热容，kJ／（kg〃℃）； t0—冬季沥青常温，℃； C蒸—水的蒸发热，kJ／kg； T—脱水时间，h。
（3） 混捏糊料所需热量
制糊车间有两台混捏锅，每小时生产两锅糊料，每锅糊料重1600kg，配比如下：
煅后石油焦（73±2）％、沥青（27±2）％；
煅后焦质量G1=1600×73％=1168kg、沥青质量G2=1600×27％=432kg。 2台混捏锅每小时糊料消耗的热量：
Q糊=2〔G1C焦（t3－t0）〕
=2×〔1168×3.09×（150－0）〕 =1082736kJ／h 式中：
C焦—煅后焦平均比热容，kJ／(kg〃℃)； t3—混捏时糊料温度，℃； t0—冬季常温，℃。
（4）采暖用油需热量
Q暖=G载C油×(t5- t4)
=10000×4.18×0.85×（80-60）
2
=710600Kj/h
式中：
G载—导热载体质量，kg； C油—导热载体比热容，0.85 C水； t4—导热油回口温度，℃； t5—导热油出口温度，℃。
（5）散热损失
(a)沥青槽散热损失量
Q散1 =n×A×d×(t6- t0)
=4×20×41.8×(60-0)
=2000KJ/h
式中：
n—沥青槽数；
A—外表散热面积，m2，下同；
d—容器表面的散热系数，kJ／（m2〃℃〃h），下同； t6—容器表面温度，℃，下同； t0—冬季温度，℃，下同。
(b)氧化分厂反应池散热损失量
Q散2 = A×d×(t6- t0)
=20×41.8×(60-0) =40128KJ/h
(c)各种管道、混捏锅等散热损失
Q散3=240000KJ/h（实践总结）
3
Q总散= Q散1+Q散2+Q散3=480768KJ/h
（6）共需要总热量
Q总= Q熔+ Q蒸+ Q糊+ Q暖+ Q总散
=23079 KJ/h
假若高效有机热载体炉热效率为65％〔2〕,则 总需热能=Q总÷65％=4.45×106kJ／h。
有机热载体炉热效率为65％〔2〕，参照山东华源锅炉有限公司数据。 1.2 热能的提供
我公司煅烧炉采用石油焦自身挥发分加热，每罐排料量60kg／h，共24罐，总排料量1440kg／h，投入产出率以75％计算，则需投入生料量1920kg／h，原料组分中水分8％，挥发分10％，碳烧损5％，其他2％，形成进入集中烟气道的烟气量为：
V水蒸汽=1920×8％×22.4／18=191m3/h
V挥发分=1920×10％×22.4／6.33×5.016=3411 m3/h V炭烧损=（1920×5％×22.4／12）／21％=853 m3/h
式中：
6.33—挥发分平均相对分子质量；
5.016m3/m3—单位体积挥发份完全燃烧生成烟气量； 21％—空气中氧气含量。
V烟总=V水＋V挥＋V损=191＋3411＋853=4455m3／h
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经分析烟气主要成分、比热容如表1所示[2]。
Cp900=2.19×17.5％+1.7×10.6％+1.47×2.01％+1.38×69.8％
=1.58 KJ/(m3〃℃)
Cp280=1.88×17.5％+1.55×10.6％+1.36×2.01％+1.31×69.8％
=1.44KJ/(m3〃℃)
Q烟= V烟(t进Cp900- t出Cp280)
=4455×（900×1.58-280×1.44） =4.57×106KJ/h
式中：
Q烟—烟气提供的热量，kJ／h； V烟—烟气总体积，m3；
t进—有机热载体加热炉进口温度，℃； t出—有机热载体加热炉出口温度，℃； cp900—烟气900℃平均比热容，kJ／（m3〃℃）； cp280—烟气在280℃平均比热容，kJ／（m3〃℃）。
表1烟气主要成分
成分 CO2 H2O O2 N2 5
体积比/％ 17.5 10.6 2.01 69.8 1.38 1.31 900℃时的比热容/(kJ/m3〃℃) 2.19 1.70 1.47 280℃时的比热容/(kJ/m3〃℃) 1.88 1.55 1.36 根据热平衡计算和生产实际情况，选用两台2.5GJ高效有机热载体炉，既能满足总公司现实需要，又为将来其他供水等需要留有余地。
2 系统改造方案及实施过程
2.1改造方案
原排放系统不变，将原烟囱加高12m，达40m，在煅烧炉集中烟道的另一侧，预建一条引热烟道，串联有机热载体炉，为不影响煅烧炉的正常生产，采用不停炉热砌新工艺，用耐火弯头外接引热烟道闸板，直接导入有机热载体炉，整个对接工作仅需4h；原生产管道、设备保留延用（包括炭素分厂、氧化分厂）；加装300m采暖管道供办公楼采暖。
2.2改造后供热系统主要设备
1）2台高效有机热载体炉； 2）1台注油泵； 3）1台储油罐； 4）2台膨胀槽； 5）3台热油泵； 6）过滤器; 7）仪表； 8）阀门；
9）用热设备：4台沥青熔化池，1台沥青高位槽，2台混捏锅，氧化分厂4台反应池，采暖设备及输送管道。
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2.3调试运行步骤
向管道系统注油——冷运行——打开引热烟道闸板——关闭原烟道闸板——调节烟气温度（负压）——脱水、脱羟馏分（接热油升温曲线控制）——升温——通入用热设备 3 高效有机热载体炉使用效果
（1）节能增效：
高效有机热载体炉取代原2台2.5GJ加热热油炉（另作扩产供热）作为供热热源，节省人员、物耗，节煤2000t，减少向大气排放废气2000m3，其中：50t SO2，10t烟尘，节省在岗人员50％，季节工25人/年。
（2）提高产品质量：
改造后，有机热载体出口温度控制在（200±5）℃，进口温度控制在（190±5）℃，沥青槽熔化温度为（190±5）℃，出糊温度为150～160℃，改善了熔化沥青的指标（见表2）。
表2改造前后熔化沥青指标对比
指标 熔化温度/℃ 水分/％ 软化点/℃ 挥发分/％ 沥青粘度/Pa〃s 改造前 170～180 改造后 185～195 0.5 0 86.5 95 61.3 59.2 3.27～2.85 2.95～2.65 4 结语
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高效有机热载体炉利用煅烧炉余热可行，可用于熔化高温沥青、改质沥青。经改造，生产的自动化程度提高，降低了生产成本，提高了石墨制品的质量，并使炭素分厂新开发生产的贫油糊质量稳定，为氧化分厂生产仿不锈钢型板等高品质产品铺平了道路。
作者简介：高扶民男1968年生，大专学历，现在马头铝业集团有限公司炭素分厂工作。 作者单位：河北省马头铝业集团有限公司，河北邯郸马头镇056046 参考文献： 〔1〕
M〕，长沙：湖南大学出版社，19：461998（6）：44
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2〕陈蔚然
