炭素罐式煅燒爐余熱回收及利用方式

目前，我國大多數炭素企業主要應用罐式煅燒爐對石油焦進行煅燒。石油焦在煅燒過程中會排出大量的揮發分，這部分揮發分燃燒產生的熱量除了供煅燒石油焦之外，還有大量的高溫煙氣被直接排入了大氣中，這既浪費了能量，也對環境造成了污染，所排熱量約占整個罐式煅燒爐熱支出的50%。因此，采用合適的方式回收這部分余熱，可以實現企業節能減排降耗的目標，可取得良好的社會效益、經濟效益和環境效益。

圖1順流式罐式煅燒爐熱平衡能流圖

一、余熱資源分析

罐式煅燒爐余熱回收主要是煅燒爐生產過程中所排出的高溫煙氣，其顯熱占煅燒爐支出熱量的47.9%，煙氣溫度為850℃～900℃左右。

二、余熱利用方式

1、有機熱載體加熱爐

有機載熱體加熱爐(以下簡稱熱媒爐)是利用煅燒爐尾氣的余熱為熱源，以導熱油為載體的直流式閉路循環的特殊工業爐。與其他供熱設備相比，熱媒爐具有如下特點:(1)節能效果顯著;(2)可在較低的運行壓力下獲得較高的工作溫度;(3)配套設備簡單，不需要像蒸汽爐那樣復雜的給排水處理裝置，只需循環泵，建設投資不大;(4)熱穩定性好，熱媒爐的導熱體多為導熱油，導熱油熱穩定性高，導熱系數大;(5)運行壓力較低，只要系統設計合理，運行期間維修量極小;(6)運行費用低，使用壽命可達8～10年。有機熱載體加熱爐在國外炭素行業中使用得相當普及，而在國內的應用則是近10年的事目前，熱煤爐在炭素生產過程中主要應用于瀝青融化、糊料混捏、高壓浸漬3個方面，采用熱煤爐回收罐式爐煙氣余熱的流程如圖2所示。

圖2罐式煅燒爐煙氣回收及利用系統示意圖

2、余熱發電

除了利用熱煤爐回收罐式煅燒爐的煙氣余熱外，某些炭素廠設置碳素余熱鍋爐來回收罐式爐的煙氣余熱，并將產生的蒸汽送入汽輪發電機組進行發電，其工藝流程如圖3所示。

圖3罐式煅燒爐煙氣余熱發電系統示意圖

利用余熱鍋爐所產生的蒸汽進行發電已經在一些炭素廠家得到實踐，如山東臨邑索通公司，該工程利用6臺6組罐式煅燒爐的煙氣余熱建設一座4.5MW的余熱發電站，目前發電功率穩定在4000kW左右，取得了較好的經濟效益。

建設余熱電站的難點在于罐式煅燒爐與余熱鍋爐之間的互相協調及配合的問題。對于這種矛盾，應當堅持“炭素生產為主，余熱發電是副業，副業不能影響主業，主業應兼顧副業”的思想，從而最大限度地發揮余熱發電的各項潛能，實現效益最大化。

3、熱媒爐+余熱發電

對于某些炭素廠僅采用熱煤爐為炭素生產中瀝青熔化等工序提供熱源，并不能充分回收罐式煅燒爐的煙氣余熱，例如:對于年產24萬噸的預焙陽極生產線，建設有8～10臺炭素煅燒爐，僅利用其中的2～3臺煅燒爐煙氣建設熱煤爐即可滿足瀝青熔化的需要，其余煙氣仍無法利用。

由于罐式煅燒爐的煙氣溫度高，經過熱煤爐加熱導熱油后，其煙氣余熱仍可以回收利用，故可以同時采用熱煤爐、余熱發電的方式綜合高效的回收利用罐式爐的余熱。對于沒有經過熱媒爐的熱煙氣可以設置較高參數的余熱鍋爐;對于經過熱煤爐的熱煙氣可以設置較低參數的余熱鍋爐，產生的蒸汽可以用于鍋爐給水的除氧，其余的引至汽輪機的補汽端作功發電，整個余熱發電系統采用雙壓運行，同時采用熱煤爐和余熱發電的方式回收罐式爐煙氣余熱的工藝流程如圖4所示。

圖4 罐式煅燒爐煙氣余熱綜合利用系統示意圖

三、總結

炭素生產廠家具體采用哪種余熱回收方案，要視其具體的生產規模、生產工序而定。對于生產規模大、生產工序全的廠家，僅采用熱煤爐的方式不能回收全部的煙氣余熱，可以采用“熱媒爐+余熱發電”的方案，充分回收罐式爐的煙氣余熱;對于生產規模適中、生產工序較全的廠家，罐式爐煙氣余熱量不大，可以采用熱煤爐，為瀝青融化、糊料混捏等工序提供熱量;對于僅有煅燒工序的炭素生產廠家，無需其他生產用熱，可以通過設置余熱鍋爐，并利用其蒸汽發電的方式回收煙氣余熱。

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