4.6. Энерготехнологическое комбинирование в технологии силикатных материалов

4.6.1. Общие сведения. Использование ВЭР, как следует из рис. 4.12, может быть регенерационным и утилизационным. Регенерация теплоты относится к внутреннему теплоиспользованию. Установки для внутренней регенерации теплоты называются энерготехнологическими, для внешнего теплоиспользования  утилизационными. К энерготехнологическим относятся установки, без которых не может протекать основной технологический процесс или режим претерпевает существенные изменения при выходе из строя. К ним относятся в технологии силикатных материалов системы рекуперации и регенерации теплоты в стекловаренных печах, системы рекуперации в печах обжига керамических изделий, системы внутренних и запечных теплообменных устройств в производстве цемента, извести и др. К утилизационным относятся установки, без которых основной технологический процесс может протекать. Такими установками являются котлы-утилизаторы (КУ), холодильные установки (ХУ), расширительные машины, заменяющие процессы дросселирования, различные теплообменные устройства для низкопотенциальных источников ВЭР (термотрансформаторы, контактные экономайзеры и др.). Энерготехнологическое комбинирование может осуществляться также и в установках утилизации ВЭР.

Примерами внешнего энерготехнологического комбинирования в технологии силикатных материалов являются: использование теплоты отходящих дымовых газов туннельных печей, вращающихся печей для обжига керамзита в сушильных установках для сушки кирпича-сырца; отходящих дымовых газов вращающихся печей обжига цементного клинкера  для сушки исходного сырья в процессе его помола в мельницах «Аэрофол»; перепуск пара свободного объема автоклавов после окончания запаривания силикатных изделий (кирпича, ячеистобетонных блоков и др.) во вновь подготовленные для запаривания автоклавы или в аккумуляторы пара.

4.6.2. Примеры энерготехнологического комбинирования в производстве стекла и портландцемента. Примерами утилизационного использования источников ВЭР является установка котлов-утилизаторов для отбора части теплоты у отходящих дымовых газов стекловаренных печей с температурой 400600С и получения пара или горячей воды для нужд предприятий.

На рис. 4.8 представлена схема комплексной установки с экономайзером по утилизации теплоты и очистке отходящих газов стекловаренных печей, разработанная институтом «Белгипрострой».

4.8. Комплексная схема утилизации теплоты и очистки отходящих газов стекловаренных печей:

1  экономайзер; 2, 17, 23  трубные пучки; 3  барботажный аппарат; 4  коллектор; 5  жалюзийный сепаратор; 6  выход очищенного газа; 7  распределительная решетка; 8  коллектор с форсунками; 9  подвод холодной воды; 10  соединительный трубопровод; 11  циклон; 12  отвод уловленной пыли; 13, 15  люк; 14  подвод газа; 16  циклонный аппарат; 18, 22  обдувочное устройство; 19  выход горячей воды; 20  дренаж; 21  слив конденсата

В указанной установке за счет теплоты отходящих газов осуществляется нагрев воды для горячего водоснабжения производства. Установка рассчитана на объем отходящих дымовых газов 9,2 тыс. м³/ч с начальной температурой 400500С на входе и 60С на выходе. Степень очистки газов в установке  99,3%.

Значительным потенциалом ВЭР различного уровня в технологии силикатных материалов обладают печные агрегаты для обжига портландцементного клинкера, керамзита, извести.

Указанные тепловые установки требуют комплексного подхода к утилизации и сохранению теплоты.

Комплексное использование и сохранение тепловой энергии и топлива, например, в печных агрегатах для обжига клинкера включает использование и сохранение теплоты: корпусов вращающихся печей, барабанов рекуператорных холодильников; циклонных теплообменников; отходящих дымовых газов; клинкера в головке печи, пересыпном бункере, колосниковом холодильнике и на складе; избыточного горячего воздуха, уходящего из колосникового холодильника; сохранение теплоты в печи за счет изоляции холодной части корпуса; использование теплоты при воздушно-испарительном охлаждении клинкера и т. д.

Использование тепловых ВЭР печного агрегата осуществляется как энерготехнологическим, так и утилизационным комбинированием для подогрева мазута и других технологических нужд, теплоснабжения предприятия.

Принципиальная схема распределения тепловых потоков, использования и сохранения ВЭР печного агрегата показана на рис. 4.9.

Рис. 4.9. Принципиальная схема распределения тепловых потоков, использования и сохранения ВЭР печного агрегата:1  неизбежные потери; 2  сохранение теплоты за счетизоляции; 3  возможна установка утилизаторов; 4  необходима установка утилизатора; 5  перегретая вода; 6  газ;зоны: 7  сушки; 8  декарбонизации; 9  обжига и охлаждения

В соответствии с приведенной схемой применение утилизационных установок позволяет использовать теплоту отходящих дымовых газов до 5% общего расхода теплоты, теплоту горячего клинкера и воздуха  до 3%, теплоту, излучаемую корпусами вращающихся печей,  до 1%.

Кроме того, за счет применения установок для утилизации теплоты корпусов печей вторичную теплоту частично можно сохранять в печи. В этом случае экономится топливо и создается возможность перераспределения тепловых потоков.

На отдельных переделах печного агрегата  головке печи, шахте и горячей части холодильника экономически целесообразно применять утилизационные установки, для которых может потребоваться даже дополнительная подача топлива в печь взамен подачи его в котельную. При этом печной агрегат будет работать по комбинированному циклу, обеспечивая тепловой энергией теплотехнологические процессы и тепловые хозяйственные потребности предприятия при более высоком кпд.

На рис. 4.10 приведена схема установки для комплексной утилизации теплоты печного агрегата для обжига клинкера при мокром способе производства цемента. Она представляет собой устройство неподвижной тепловой оболочки корпуса печи с переменными термическим сопротивлением в зоне спекания за счет установки между корпусом печи и тепловой оболочкой системы экранирующих блочных теплообменников и воздушного наддува.

Устройство (3) (рис. 4.10) является комбинированным и одновременно выполняет функции изоляции корпуса печи и утилизации теплоты. При этом 9095% ранее теряемой теплоты используется. В зависимости от климатических и других условий соотношение сохраняемой утилизируемой теплоты может перераспределяться. Основной режим (%): сохранение теплоты  45, утилизация  50, безвозвратные потери  5.

Устройство (2) размещается в подготовительных зонах и представляет собой поясную каркасную изоляцию с окном для просмотра корпуса печного агрегата.

Рис. 4.10. Схема установки для комплексной утилизации теплоты

печного агрегата для обжига клинкера:

1, 2, 3  тепловые устройства соответственно для использования теплоты отходящих газов снижения теплопотерь корпусом печи в подготовительных зонах и в зоне обжига и декарбонизации; 4  теплообменные устройства для использования теплоты раскаленного клинкера; 5, 6  теплообменные устройства для использования лучистой теплоты горячего клинкера и горячего воздуха из холодильника

В обычных условиях корпус, например печи 5х185 м, теряет в окружающую среду от 30 до 40 МДж/(м² · ч). Устройство позволяет снижать потери теплоты до 3,61,8 МДж/(м² · ч).

Только устройства (2) и (3) позволяют утилизировать до 12 % тепловой энергии.

Полные ориентировочные данные по утилизируемой и сохраняемой теплоте при использовании установки комплексной утилизации (рис. 4.10) приведены в табл. 4.5.

Таблица 4.3