陶瓷企业窑炉烟气的余热利用
利用热交换器回收利用砖瓦窑炉烟气中的热量
２ ］ 烟 气 ／空 气 热 交 换 器 在 砖 厂 的 应 用 ．
德 国 一 家 Ｂ０ＮＥ ＮＢＵ ＲＧ 砖 厂 ． 烟 气 从 排 烟 系 统 排 出 时 温 度 高 达 ３ ０℃ ． 很 大 一 部 分 热 量 随 烟 气 耗 ０ 使 掉 ， 同 时 干 燥 室 却 不 断 需 要 热 量 幸 运 的 是 ． 于 烟 而 由
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该 新 系 统 可 以使 热 反 应 器 一 直 保 持 理 想 状 态 。烟 道 的 烟 气 温 度 保 持 在 所 需 温 度 ． 余 的 能 量 可 用 于 多
干燥 。
制 成 ． 以 将 烟 气 温 度 降 至 约 ６ ０ｏ 可 ０ Ｃ。 另 一 台 是 板 式 ＨＸ 型 ． 耐 高 温 的 钢 板 制 成 ． 以 将 烟 气 温 度 降 至 由 可 约 １ ０ ℃ 陶 瓷 热 交 换 器 可 以 提 供 ４ ０ ｏ ８ ０ Ｃ高 温 的 助 燃 气 体 热 气 体 进 入 室 式 干 燥 室 时 温 度 约 ２ ０℃ ． 燥 ０ 干
２ ３
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
烟 气 ／ 气 热 交 换 器 在 烧 结 粘 土 生 产 厂 家 的 应 用 空
Ｋａ ｄ ｍ ｅ ｅｆｓ ｎ ｅ Ｆ ｕ ｒｅｔＧｍｂ 是 一 家 生 产 异 型 粘 土 制 Ｈ 品 的 小 厂 家 ． 三 条 梭 式 窑 。 为 了使 一 间 室 式 干 燥 室 有 和一 大容 量 干燥 室 （ 却 带 相对 短 ） 持一 定 的热 量 ， 冷 保
浅谈隧道窑余热利用
浅谈隧道窑余热利用生产陶瓷的一个重要过程是烧成，烧成是在窑炉中进行的。
陶瓷生产的窑炉有连续式的（隧道窑）也有间隙式的（倒焰窑），不管是隧道窑还是倒焰窑，其热效率都比较低。
效率低的原因除了燃烧损失、散热损失等原因外，重要的一点是排烟损失。
隧道窑废气带走的热量损失约占总热量的20%～40%，而倒焰窑废气带走的热量约占30%～50%。
因此回收窑尾废气的热量加以利用是提高窑炉效率的关键。
国内隧道窑排烟温度一般在200～300℃，也有高达400℃，个别倒焰窑的排烟温度可高达560℃。
一方面窑炉排烟带走大量余热，另一方面为了干燥坯件，一些工厂又另外建造窑炉或锅炉产生热风和蒸汽以满足烘干坯件的要求。
近年来，随着节能技术的不断开发和推广，热管技术已在陶瓷烟气余热回收中得到应用。
采用北京荣星时代机电科技发展有限公司热管换热器来回收烟气中的余热加热空气作为烘干坯件的热源，可以取得较好的节能效果。
下面只是浅谈下隧道窑余热的利用。
为了充分利用隧道窑的余热，下面从冷却带余热利用和高温烟气的再利用等方面来略谈其余热的利用。
.冷却带的余热利用情况在新型隧道窑的冷却带，其余热的利用共分为二大部分，基本沿用传统的余热利用方法。
其一是急冷区的热气，将其抽出后送至烧嘴用于助燃，另一部分是缓冷区的热气，将其抽出后直接送成型工段，用于该工段的坯体干操。
高温烟气的再利用情况a.高温喷嘴直接用烟气在引进的隧道窑中，有很多是在预热带设置多对烧嘴以提高预热带温度。
我们在研制新型隧道窑时注意吸收消化引进隧道窑先进的一面，不用烧煤气升温，而是把其中一对排烟口的高温，烟气引出后直接通过喷嘴喷入窑内，起到了引进隧道窑在该段设置低温烧嘴的同样的作用。
b.预热带搅拌风在总烟道中设置一组热交换器，把交换来的热空气抽出后直接送入预热带，与高温烟气在同截面的上、下火道的位置上分别进入到窑内，以调节控制预热带的温度制度和压力制度。
c.用于白坯的干燥和升温为配合新型隧道窑的温度制度，我们在研制时在该窑的前方设置了一条长约30.0m 的干操隧道。
窑尾废气利用流程
窑尾废气利用流程Waste gas from kiln tails is a common issue in the ceramic industry. This waste gas, if left untreated, can have a detrimental impact onthe environment and the health of people living nearby. 窑尾废气是陶瓷行业常见的问题。
如果不经过处理，这种废气会对环境和附近居民的健康造成危害。
One of the most effective ways to utilize waste gas from kiln tails is through the process of waste heat recovery. This process involves capturing the heat energy from the waste gas and using it to generate electricity or heat for other industrial processes. 利用窑尾废气的最有效方法之一是通过废热回收过程。
这个过程涉及捕获废气中的热能，并用它来发电或加热其他工业过程。
By implementing waste heat recovery systems, ceramic manufacturers can significantly reduce their energy costs and carbon footprint. Not only does this benefit the environment, but it also improves the overall efficiency of the manufacturing process. 通过实施废热回收系统，陶瓷制造商可以显著降低能源成本和碳足迹。
废气余热回收方案
废气余热回收方案废气余热回收是一种能源利用的重要方式，可以有效降低能源消耗，减少环境污染。
本文将介绍废气余热回收的原理、应用领域以及一些常见的废气余热回收方案。
一、废气余热回收的原理废气余热回收是指通过技术手段将生产过程中产生的废气中的热量转化为有用的热能，进行二次利用。
其基本原理是将废气中的热能吸收或传导到工作介质中，使之提供热水、热蒸汽、热风等热能资源。
二、废气余热回收的应用领域废气余热回收适用于许多行业，包括工业生产、石化、冶金、电力、建筑等。
在工业生产中，废气回收主要用于锅炉烟气、窑炉废气和干燥设备废气等，可以为生产提供所需的热能，降低能源消耗。
在建筑行业，废气回收可以应用于中央空调系统，提高能源利用效率。
三、废气余热回收方案1. 烟气余热回收方案烟气余热回收主要适用于工业锅炉等设备的烟气中的热能回收。
常见的方案包括烟气预热器的应用，通过将烟气中的热能传递给冷却的空气或供热介质，实现热能的回收和利用。
另外，也可以采用烟气蓄热器的方式，将烟气中的热能储存起来，以便在需要的时候释放。
2. 工业窑炉废气回收方案工业窑炉废气回收主要用于陶瓷、玻璃、水泥等行业中窑炉产生的废气。
回收方案一般包括烟气余热回收和烟气中的有害物质净化。
废气通过换热器，向冷却的介质传递热能，实现能量回收。
同时，对废气中的颗粒物、二氧化硫等有害物质进行处理，以达到环境排放标准要求。
3. 干燥设备废气回收方案干燥设备废气回收主要应用于纺织、造纸、食品等行业中的干燥工艺。
常见的方案包括废气热交换和蓄热回收。
通过热交换器，将废气中的热能传递给新鲜空气或其他工艺需要的介质，实现热能利用。
蓄热回收则是将废气中的热能储存起来，以便在干燥设备停止工作时继续供应热能。
4. 中央空调系统废气回收方案中央空调系统通常会产生大量的废气，其中包含丰富的热能资源。
废气回收可以通过热泵、热交换器等技术手段，将热能回收并利用于建筑供暖、热水供应等方面。
这不仅能够提高能源利用效率，减少环境负荷，还能够降低能源消耗，节约运行成本。
梭式窑余热利用的探讨
《百家论坛》《Pup u lar Fo rum》 梭式窑余热利用的探讨赵 勇 林海鹰(北京中伦陶瓷总公司,100050) 梭式窑的应用正日益广泛,它给卫生瓷生产带来的好处是明显的。
首先是生产安排非常灵活,每一窑都可以采用不同的烧成制度,烧制不同的产品,很适合现在市场多变的要求;可以随时根据销售情况决定生产,可以生产连续窑不易生产的大件、超大件产品,这些都是连续窑无法比拟的。
但它也有许多缺点,能耗高就是其中关键一项。
随着技术水平的提高,梭式窑的优点正得到充分的发挥,而过去的缺点更日益成为历史。
现在国外引进的梭式窑,其能耗指标比隧道窑高不出多少,因此应用也日益广泛,甚至成为有些厂在小规模生产时的主要设备。
但相比较而言,国产梭式窑的性能还有点差距,能耗当然也是其中之一。
九十年代初,我国引进了一条瑞士尼诺的梭式窑,该窑一定程度上代表了早期梭式窑设计上的思路。
窑底两边侧墙上共布置了5支烧嘴,功率较大。
五个排烟口也分布在侧墙底部,风机排烟。
烟气排出后经过热交换器加热助燃风,烟气自身被冷却,再由风机排出。
从实际应用效果来看,效果并不理想,除了温度均匀性较差外,能耗也较高。
同时由于换热效果不理想,烟气得不到充分冷却,不得不用冷却水冷却后再经风机排空。
1996年,天津美标公司从英国B ricesco公司购买两座60m3梭式窑,应该讲,该窑代表了当今梭式窑设计上的最新思路。
在窑体的两侧墙分散布置了24支烧嘴,采用了脉冲两侧燃烧系统,分散式顶部自然排烟。
从应用来看,温度均匀性非常好,烧成周期可以缩短到14小时以下,能耗约在1600～1800kcarl kg 瓷。
1997年上半年,该公司的所有产品都是用这两条梭式窑烧成,质量非常稳定。
该窑并没有采用任何余热利用措施,烟气烟囟直接排入大气,能耗却已达到相当先进的水平。
我国的厂家自行设计制造的梭式窑大多倾向于采用余热回收利用设备,一般用烟气通过热交换器加热助燃空气,但总体效果并不理想。
双间歇窑之烟气余热互用
现代窑炉操作简单，烧成时间短，可调节手段众多，从 古至今间歇窑炉的烟气热量并未得到合理的利用，或者 是完全没有利用，双间歇窑采取最直接，最有效的手段 来加热坯体，从而降低公斤瓷的能耗，降低了瓷器的生 产成本，非常有利于瓷器厂家的长期发展。
１ 间歇窑炉烧成过程中的能源消耗分析 １．１ 以一座 ５ 立方间歇窑炉为例：
参考文献
［１］ 蔡曾基，龙天渝，流体力学， 中国建筑工业出版社 ［２］ 马仲元，供热工程，中国电力出版社 ［３］ 李家驹，陶瓷工艺学，中国轻工业出版社
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工艺与材料 ＼Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
用 Ａｌ２Ｏ３ 反应热近似代替物化反应热量，入窑干制 品质量 Ｇ１ ＝ １４２５ ｋｇ，Ａｌ２Ｏ３ 的含量约占 ２２ ％，所以 Ｑｒ ＝ Ｇ１×２１００× Ａｌ２Ｏ３ ％＝１４２５×２１００×２２ ％ ＝ ６５８３５０（ＫＪ）， 所以 Ｑ７ ＝ ９８１１５ ＋ ６５８３５０ ＝ ７５６４６５（ＫＪ）。 ｅ． 烟气带走显热 Ｑ８ 离窑烟气总量为 Ｖ８ ＝ ［ Ｖｇ０ ＋（ ａｇ － ａ）Ｖａ０ ］ Ｙ ＝ ［ １．９１ ＋（ ２ － １）×１．０７ ］ Ｙ ＝ ２．９ Ｙ （ｍ３）。 烟气在整个烧成过程中的平均温度为 Ｔｇ ＝ ３００ ℃， 此温度下烟气的比热容 Ｃｇ ＝ １．４６ ＫＪ／（ｍ３·℃ ），所以 Ｑ８ ＝ Ｖ８ＣｇＴｇ ＝ ２．９ Ｙ×１．４６×３００ ＝ １２７０ Ｙ （ＫＪ）。 ｆ． 其它热损失 Ｑ９ 根据经验占热收入的 ６％，所以 Ｑ９ ＝（Ｑ１ ＋ Ｑ２ ＋ Ｑ３ ＋ Ｑ４）×０．０６ ＝ １８７ （ＫＪ）＋ ３１３７５．５２ Ｙ（ＫＪ）， 依 据 能 量 守恒原理，热量平衡方程为，热收入项 ＝ 热支出项，即： Ｑ１ ＋ Ｑ２ ＋ Ｑ３ ＋ Ｑ４ ＝ Ｑ５ ＋ Ｑ６ ＋ Ｑ７ ＋ Ｑ８ ＋ Ｑ９ ３１０９ ＋ ３５５７６ Ｙ ＋ ４４．２ Ｙ ＋ ３４．８６ Ｙ ＝ ２２６７３５７．４ ＋ ６８０２０７ ＋ ７５６４６５ ＋ １２７０ ＋ １８７ ＋ ３１３７５．５２ Ｙ 求 得 Ｙ ＝ ８６５（ｍ３）， 即 烧 成 １５００ 公 斤 制 品 所 需 的天然气为 ８６５ ｍ３。其中烟气所带走的热量为 １２７０ Ｙ ＝ １２７０×８６５ ＝ １０９８５５０（ＫＪ），约合天然气 ３０ ｍ３。
如何正确利用砖厂余热
如何正确利用砖厂余热实践证明，在满足烧砖和干燥砖坯的前提下，科学合理利用窑内的富余热量，可以提高窑内的焙烧速度，还可以为企业带来一定的经济效益。
正确认识和利用余热应从以下几点着手：确定余热用途首先要清楚开发余热干什么用，目前余热主要用途有：本厂的采暖、洗浴，周围的生产、生活区供热，溴化锂空调制冷，食堂用热，发电等。
只有明确了余热的用途，才能确定应该采用哪一种利用方式。
计算余热量余热利用，顾名思义是在满足烧砖的前提下，对窑内多余的热量进行利用。
余热量多少受到很多因素影响，如原材料的发热量、易烧性、窑墙窑顶的保温性能、窑车的密封性、抽风系统的合理性等。
中、大断面的隧道窑保温材料要求比较严格，保温性能比较好，窑外墙温度基本为常温;窑车加工精度也比较高，密封性比较好，车底温度不高于50℃，这类窑能提供的余热量相对多一些。
原料的发热量并非越高越好。
煤矸石、页岩、粉煤灰等烧结砖的烧结温度一般控制在1050℃以内，温度再高制品内部会大量出现玻璃相，导致制品过烧。
原料发热量在600~750kcal/kg时通常被叫做超热焙烧，此时还能通过一定的技术措施控制烧结曲线使制品不致烧熔;当发热量大于750kcal/kg时，基本无法用于烧砖，必须掺加其他原料降低热值。
目前，采用多抽余热的方式不能解决原料热值过高的问题。
选择合理的利用方式安装热水箱是最简单的余热利用方式，直接在冷却段窑顶部安装就可以，考虑到安全性，水箱一般不会太宽。
这种采热方式效率比较低，能提供的热量较少。
热交换器采热效率高一些，投资也比较少，4.6米以上的隧道窑上很多都安装了热交换器，用于解决本厂的采暖和职工洗浴问题。
但受到抽风量和烟气温度影响，通过热交换器所产生的热水产量也不大。
砖瓦隧道窑使用的热交换器主要是固定管板式换热器，烟气通过进风口进入交换器换热管，通过管壁将热量传递给壳体内的水，烟气与水逆流换热。
北方地区改造和新建的隧道窑安装余热利用系统时一般采用余热锅炉。
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陶瓷企业窑炉烟气的余热利用
摘要本文介绍了窑炉烟气余热利用的现状，提出了新型高效的窑炉烟气余热利用方式――余热制冷,并对其进行了可行性分析。
关键词陶瓷企业，窑炉烟气，余热制冷
1引言
陶瓷企业的窑炉所产生的烟气带走的热量是巨大的，占窑炉总热量的25%～35%,一般可从中回收15%，若将这部分余热利用起来，其经济效益相当可观。
但是，由于人们的节能观念不足以及技术水平的落后，致使我国陶瓷窑炉烟气余热的利用率非常低，一般只有2%～3%，而国外的余热利用率一般都在15%左右。
可见，我国陶瓷窑炉烟气的余热利用还有很大的开发空间。
2现有余热利用方式
现有余热利用方式主要有以下几种：
（1）在换热器中用烟气余热加热助燃空气和煤气；
（2）设置预热段，用烟气余热加热炉料；
（3）设置余热锅炉，用烟气热量生产蒸汽；
（4）加热空气作为烘干坯件的热源；
（5）利用烟气余热产生的蒸汽来发电和供暖等。
通过上述传统的操作方式可以将陶瓷烟气余热利用起来，提高能源的利用率。
下面我们以建陶生产基地佛山为例探讨一种新型高效的余热利用方式――余
热制冷。
3余热制冷
3.1 概况
广东佛山是我国最大的陶瓷生产基地。
其中，禅城区辖内拥有一定规模的陶瓷企业110多家，共有工业窑炉700多条。
据资料统计，2003年全区陶瓷行业耗煤量为83688吨，占全区的16.7%。
可见，佛山陶瓷企业耗能量之大，产生热量之多。
但通过窑炉烟气排出去的余热量也是非常巨大的，这就为余热制冷提供了可靠的热源。
佛山处于亚热带，气温较高，每年需要空调工况的月份不少于6个月。
详细数据见表1。
可见，佛山的需冷时间比较长，需冷量也很大。
3.2 吸收式制冷系统简介
以高沸点物质作溶剂(吸收剂)、低沸点物质作溶质(制冷剂)组成的二元溶液，其溶质的溶解度与温度有关。
温度较低时，溶解度取代对蒸汽的压缩过程，这样的制冷系统叫做吸收式制冷系统。
吸收式制冷系统主要由吸收器、溶液泵、发生器、冷凝器、节流机构和蒸发器等部件组成，而其中的吸收器、发生器体积较大。
在制冷系统中利用溶液温度较高时，溶解度较小的特性，溶液泵等部件的组成可看作冰箱、空调制冷装置里面的压缩机。
溴化锂吸收式制冷系统图
在吸收式制冷系统中，液体制冷工质在蒸发器中吸热汽化，被吸收器中的吸收剂吸收，然后经溶液泵送入发生器，发生器中的溶液被加热并且蒸馏后分离成高温高压制冷工质和稀溶液。
制冷工质经冷凝器、膨胀阀回流到蒸发器，周而复始实现连续制冷，稀溶液则经另一节流元件回到吸收器。
吸收式制冷机中的制冷剂/吸收剂工质对通常采用氨-水或者水-溴化锂溶液。
若用水作制冷剂，则一般只能制取0℃以上的冷水，多用于空气调节。
下面详细介绍一下溴化锂吸收式制冷系统的工作原理。
溴化锂吸收式制冷系统（如上图）一般采用0.1～0.25MPa（表压力）的蒸汽或者75～140℃的热水作为驱动热源，循环的制冷性能系数较低，一般在0.7左右，而制冷温度一般不低于5℃。
溴化锂－水作工
质对时，水为制冷剂，溴化锂为吸收剂，其无臭、无味、无毒，对人体无危害。
发生器内装有一定量的溴化锂浓溶液,吸收器内
装有一定量的溴化锂稀溶液，吸收器内的溴化锂稀溶液经溶液泵、热交换器进入发生器,在外热源(辊道窑
余热)加热下，溴化锂稀溶液发生水分蒸发而变成溴化锂浓溶液，所蒸发的水蒸汽进入冷凝器(溶液中的蒸发压力必须高于发生器上部空间的水蒸汽压力，以保证水蒸汽连续地产生)。
在冷凝器中被冷却水冷却放热后，经节流减压进入蒸发器，在高负压的蒸发器中汽化吸热冷却，汽化后的水蒸汽进入吸收器，在吸收器内被来自发生器的溴化锂浓溶液吸收,使溴化锂浓溶液变
成了稀溶液(溶液中的水蒸汽压力必须低于吸收器上
部空间的水蒸汽压力，使来自蒸发器的水蒸汽不断被溶液吸收)，再经过溶液泵、热交换器送至发生器浓缩
成溴化锂浓溶液。
在水蒸汽吸收过程中,产生的汽化潜热由冷却水
带走。
溴化锂溶液为高温液体,在进入吸收器之前经过热交换器冷却,加热进发生器前的稀溶液，回收了部分热量,提高了能源的利用率。
4可行性分析
佛山某陶瓷企业的两条气烧辊道窑，日耗煤70
吨（低位发热量为5500Kcal/kg），日产瓷片10000m2（10kg/m2），产品烧成温度约为1200℃，其中可利
用余热的两个主要部位为急冷带（1200℃冷却到600℃和400℃冷却到200℃）和窑头排烟（400℃冷却到200℃）。
(1) 余热计算(表2）
（2）需冷面积计算（表3）
（3）需冷量计算（表4）
由上述计算可知，采用一台型号为REW045的蒸汽双效吸收式制冷机（蒸汽消耗量为1181kg/h，制冷能力1108kW）就可以满足上述的制冷需求。
4.1 环境可行性分析
溴化锂制冷系统是通过利用窑炉的烟气余热来制冷的，其本身在运行过程中不会产生对环境有害的物质，反而能够减少窑炉烟气的排放量，降低有害物质的排放，对保护环境起到一定的作用。
因此，在环境方面是可行的。
4.2 经济可行性分析
一般房屋采用的空调制冷系统为蒸汽压缩式制冷系统，现改用溴化锂吸收式制冷系统，则其经济性分析如下：
（1）蒸发压缩式制冷系统的电能消耗（以制冷量Q0=1000kW计）
蒸汽压缩式制冷空调系统的性能系数一般为COP=制冷量Qe/轴功率，而蒸汽压缩式空调COP值一般在2.6～3.5之间，在这里我们取值为3，则制冷压缩机电动机的功率：
Pe=Q0/COP=1000/3=333.33kW
每年有6个月制冷，则总耗电量为
333.33×30×24×6＝143万kWh
（2）溴化锂吸收式制冷系统的电能消耗（以制冷量Q0=1000kW计）
溴化锂吸收式制冷系统的主要电能消耗是溶液泵
的消耗（以制冷量Q0=1000kW计），约为10kW，在相同的使用情况下，10×30×24×6＝4.32万kWh （3）空调制冷系统改装后年费用
可按以下计算：
143万kWh－4.32万kWh＝138.68万kWh
若按照电价0.6元/kWh计算，那么每年节省的电费可按以下计算：0.6元/kWh×138.68万kWh＝83.21万元。
除此以外，还可以免去一大笔空调的维修保养费用。
由此可见，其经济效益是很可观的。
5结论
在陶瓷企业里安装溴化锂制冷系统的空调，可以充分利用窑炉的巨大烟气余热来制冷，解决了窑炉烟气余热多而不能利用的难题，减少了公司的日常开支，
又节约了能源、保护了环境，是企业循环经济的良好体现。
参考文献
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