隧道窯餘熱發電

隧道窯餘熱發電是一種餘熱發電技術。

基本介紹

• 中文名：隧道窯餘熱發電
• 類別：發電
• 地點：隧道窯
• 類型：餘熱

概況

隨著全球資源的日益緊缺，尤其是煤、石油、天然氣等資源的不可再生性，國家不斷鼓勵發展以節能降耗為目的的新工藝、新技術，並從政策、資金等各方面加以扶持，使得餘熱發電技術近年來取得長足的發展。在鋼鐵、化工、水泥等生產領域，餘熱發電技術已趨成熟，但建材磚瓦行業中的隧道窯餘熱發電技術套用相對滯後。隧道窯一般是一條長的直線形隧道，其兩側及頂部有固定的牆壁及拱頂或吊頂，底部鋪設的軌道上運行著窯車。燃燒設備設在隧道窯的中部，構成了固定的高溫帶——燒成帶，燃燒產生的高溫煙氣在隧道窯前端煙囪或引風機的作用下，沿著隧道向窯頭方向流動，同時逐步地預熱進入窯內的製品，這一段構成了隧道窯的預熱帶。在隧道窯的窯尾鼓入冷風，冷卻隧道窯內後一段的製品，鼓入的冷風流經製品而被加熱後，再抽出送入乾燥器作為乾燥生坯的熱源，這一段便構成了隧道窯的冷卻帶。據中國磚瓦協會統計，目前國內有制磚生產企業近七萬戶，已建成 2000多條隧道窯制磚生產線，其中年產量在6000萬標磚/年及以上的隧道窯制磚生產線千多條。隧道窯燒結制磚工藝以產量大、能耗低、自動化程度高、產量質量穩定、窯爐燒成參數可控等特點，已成為當今國際上最先進的制磚工藝之一。隨著國家淘汰24門以下輪窯生產線等政策調控和受勞動力成本上升的影響，未來將有更多的以輪窯生產工藝為主的小磚廠被淘汰，取而代之的是更多的大中型現代化隧道窯制磚生產線。

隧道窯餘熱利用現狀

隧道窯消耗的一次能源（煤），除爐窯散熱、產品水份蒸發、燒結等必須消耗的能量外，約70%的能量是隨排煙熱損失和產品冷卻熱損失而浪費。在這些浪費的熱量（簡稱餘熱）中，採用餘熱乾燥磚坯的方式，可利用餘熱的20%，20%因品位低無法利用，另有30%左右的餘熱還沒有得到充分利用。

在隧道窯餘熱利用的過程中，大部分企業一般是把500～1000℃的熱量降到500℃以下後再通過換熱裝置回收餘熱，雖然能源的總量沒有改變，但卻降低了餘熱的品位，損失了大量高品位餘熱，導致餘熱再利用的經濟指標降低，餘熱回收的成本加大，餘熱利用的效率也隨之較低，同時也造成大量的能源浪費和熱源污染。

將隧道窯高品位餘熱（300～1000℃的產品冷卻餘熱）收集轉化為價值更高的蒸汽能源或電力能源，而品位較低、餘熱鍋爐利用價值不高的餘熱（100～250℃）再用於磚坯乾燥，則既可滿足生產的需求，充分利用好現有乾燥設備，並可提高建材企業隧道窯餘熱利用的價值和效率。

隧道窯餘熱發電技術

隧道窯制磚燒成溫度範圍一般是950～1100℃，並且要維持5個車位左右的高溫點才能保證磚的質量。如果窯內沒有一個穩定的高溫帶就會影響窯爐正常運行，甚至產生窯溫下降、滅窯等問題。同時窯內溫度也不能太高，長期超過1100℃運行，必然會影響窯爐的壽命，嚴重時會產生塌窯等影響窯爐安全的問題。焙燒窯的產量直接關係著企業的經濟效益，同時也是決定餘熱利用效益的關鍵。送入焙燒窯的磚坯就相當於鍋爐燃燒的煤，當產量越大時，進入窯內的磚坯也越多，進入窯內的熱量也越多，安裝餘熱鍋爐後產汽量也就越大，餘熱利用的經濟價值也就越高。

利用隧道窯餘熱發電的關鍵，在於開發出適合建材生產的餘熱鍋爐技術和分散熱源熱工監控技術。設計的餘熱鍋爐不能影響正常生產（即不影響產品的產量和質量），也不增加一次能源消耗量，餘熱鍋爐產生的蒸汽壓力、溫度穩定、可控。

值得欣喜地是，國內本土企業——四川國立能源科技有限公司集其技術骨幹和大量的財力，經過幾年的潛心研發和多次試驗，成功地解決了隧道窯餘熱發電技術的關鍵問題。2011年5月27日，由中國磚瓦協會、聯合國工業發展組織、農業部項目辦和四川國立能源科技有限公司在河北省石家莊成功舉辦了首個制磚行業隧道窯輻射換熱式餘熱發電技術研討會和現場展示會，來自國家發改委、工信部、農業部的領導和全國磚瓦企業代表參觀了河北中節能新型材料有限公司餘熱發電示範項目。餘熱發電是國家鼓勵的新能源（二類）項目，相關技術比較成熟，不受地域、氣候條件的限制。中國磚瓦協會已明確該技術作為中國磚瓦行業節能減排重點實用推廣技術，該技術將積極地推動我國磚瓦行業整體產業升級。 目前，在國內市場上，成功投產並至今運行正常的隧道窯餘熱發電（凝汽式汽輪發電機組）項目，只有四川國立能源科技有限公司利用其自主研發的專利技術（隧道窯餘熱發電裝置<ZL 200920078878.1>）而實施的具有較大影響力的工程：山東棗莊新中興建材廠隧道窯餘熱發電項目和河北中節能新型材料有限公司隧道窯餘熱發電項目（UNIDO援助項目），以及其實施的山西鑫融新型建材有限公司隧道窯餘熱發電項目（UNIDO援助項目）也即將投產運行。

隧道窯餘熱發電技術適用於內燃或外燃所有類型的隧道窯餘熱綜合利用。對煤矸石等原料熱值較高的磚廠尤其適用，可有效地換取高溫帶多餘的熱量，對磚瓦企業提高產量有明顯效果。由於各企業的生產情況千差萬別，若選用餘熱全部用於發電的方案，可滿足磚廠70～100%的用電量。對於磚瓦企業或其周邊有熱用戶的企業而言，採用熱電聯供工藝，經濟效益將更好；對於受電網各種因素停電而影響生產的磚廠而言，本技術則能徹底解決因電網停電影響生產的問題。

隧道窯餘熱發電/利用方案

把餘熱鍋爐收集餘熱產生的過熱蒸汽送到凝汽式、抽汽凝汽式或背壓式汽輪發電機組發電，根據各磚瓦企業的規模、實際產量、具體需求等條件全部發電或部分發電。根據四川國立能源科技有限公司提供的資料顯示，可供選擇的隧道窯餘熱利用方案如下：

凝汽式汽輪機發電

實際年產量在6000萬標磚或以上、無用汽需求的磚瓦企業，可選擇凝汽式汽輪發電機組將餘熱全部用於發電，發出的電供企業使用。

抽凝式汽輪機發電

實際年產量在6000萬標磚以上、且周圍有用汽量不穩定熱用戶（如冬季供暖、夏季製冷、蒸壓釜制磚或大中型煤礦職工洗浴等）的磚瓦企業，則選用抽凝式汽輪發電機組。需要用汽時，先把2.5MPa過熱蒸汽降至0.3～0.8MPa的過程中，利用壓差和溫差發電，從汽輪機抽出0.3～0.8MPa的蒸汽再向熱用戶供汽；不需用汽時則全部發電。發電、供熱兩不誤，並且熱效率高，經濟效益比凝汽式機組發電更高。

背壓式汽輪機發電

實際產量在6000萬標磚/年以上、且周圍有連續穩定熱用戶（如物料乾燥、化工製藥用汽等）的磚瓦企業，則選用背壓式汽輪發電機組，利用2.45MPa、390℃過熱蒸汽降至0.3MPa、255℃的壓差和溫差發電，汽輪機排出的0.3MPa蒸汽再向熱用戶供汽；熱利用率高，經濟效益最好。

供汽

對年產量在4000萬標磚以下的磚瓦企業，隧道窯餘熱最好用於污泥乾燥、蒸壓釜制磚、供暖、洗浴、化工製藥用汽等用途，出於投資收益的考慮，不推薦任何形式的發電。