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1、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%, 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
2、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，
3、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
4、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 0C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 0.25MP
5、a （表压力）的蒸汽或者 75140C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5C。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
6、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
7、/m2 ），产品烧成温度约为1200C,其中可利 用余热的两个主要部位为急冷带（1200 C冷却到600 C 和400 C冷却到200 C）和窑头排烟（400 C冷却到 200C）。（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，
8、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 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2.63.5之间，在这里我们取值为3，贝U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，贝总耗电量为333.33 X 30 X 24 X 6M3 万 kWh（2） 溴化锂吸收式制冷系统的电能消耗（以制冷
9、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，10X 30X 24X 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/kWhX 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1 戴永庆 .溴化锂吸收式制冷技术及应用 M. 机械 工业出版社 ,20012 于阿华等 . 应用溴化锂制冷技术发展热电冷联 合生产J.应用能源技术，1998,23 戴永庆.溴化锂吸收式制冷机 J .国防工业出版社,19804 王长庆.吸收式制冷技术的应用与发展 M. 制 冷,1998,45 严俊杰，黄锦涛，何茂刚 .冷热电联产技术 ,20066 吴业正 .制冷原理及设备 .西安交通大学出版社,1997,4