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二、技术所属领域及适用范围:建材行业烧结砖瓦隧道窑生产线
三、与该技术相关的能耗及碳排放现状
目前,隧道窑生产线消耗的一次能源(煤),除窑体散热、砖坯水分蒸发、烧结等必须消耗的能量外,约40%-45%的能量是随排烟热损失和产品冷却而浪费。在这些浪费的热量(简称余热)中,采用余热干燥砖坯的方式,可利用余热的15%,另有25-30%左右的余热还没有得到充分利用,采用制砖隧道窑辐射换热式余热利用技术,废弃的余热被用于发电或供汽。砖瓦企业每生产一万块(折标)的用电量平均为350-500kWh,采用隧道窑余热利用(发电)技术后,每生产一万匹标砖可以下降到100kWh以下,节约二次能源;采用隧道窑余热产生蒸汽供热,每生产一万匹标砖可节约标煤390-500kg;降低企业的生产成本,减少二氧化碳气体排放。目前该技术可实现节能量2万tce/a,CO2减排约5万t/a。
四、技术内容
1.技术原理
将隧道窑950-200℃砖坯余热通过辐射换热式余热锅炉产生2.45MPa、400℃蒸汽,余热锅炉利用后的200℃以下的低温烟气余热再用于砖坯干燥,在不影响原生产工艺、不增加燃料消耗和不影响砖坯质量的前提下,实现隧道窑余热的梯级利用。产生的蒸汽直接用于生产、生活或推动汽轮机发电。
2.关键技术
(1)隧道式窑炉余热发电装置技术;
(2)隧道式窑炉余热锅炉;
(3)超内燃烧结砖隧道窑余热锅炉;
(4)满足隧道窑生产工艺需要的分段换热技术。
3.工艺流程
该技术的工艺流程见图1。
图1 烧结砖隧道窑辐射换热式余热利用技术流程图
五、主要技术指标
1.隧道窑余热利用率:>20%;
2.每万匹标砖产汽量:4-5吨蒸汽(参数2.45MPa、400℃);
3.每万匹标砖发电量:680-860KW(凝汽式汽轮发电机组);
4.单位节能量:供汽时390-500Kg标煤/万标砖,发电时210-300Kg标煤/万标砖。
六、技术鉴定、获奖情况及应用现状
项目技术已于2011年5月由农业部和联合国工业发展组织(UNIDO)组织工信部、国家发改委、中国砖瓦工业协会和西安墙体材料设计研究院等单位现场鉴定、验收。2012年6月通过四川省科技厅组织科技成果鉴定(川科鉴字[2012] 第514号)。获得中国砖瓦工业协会2012年度“砖瓦行业技术革新”一等奖(技术开发类)、四川自贡市2013年度科技进步二等奖。
七、典型应用案例
典型案例1
应用单位:吉林辽源矿业(集团)九台新型墙体材料分公司
技术提供单位:四川国立能源科技有限公司
建设规模:该公司实际年产1.8亿块(折标)。建设条件:利用煤矿废弃的煤矸石作为制砖原料。主要改造内容:在两条新建6.90m隧道窑上安装两台4t/h(2.5MPa、400℃)隧道窑辐射换热式余热锅炉,在两条9.20m隧道窑上安装两台6t/h(2.5MPa、400℃)隧道窑辐射换热式余热锅炉,安装一台3MW抽凝式发电机、一套20t/h锅炉水处理装置以及配套装置等。冬季利用汽轮机部分低压蒸汽向建材厂供暖。投资额2150万元,年供电量1690万kWh,每年节约5509tce。节约电费929.5万元。发电量能够满足建材公司全部的用电需求。
典型案例2
应用单位:山西聚义实业集团鑫融新型建材有限公司
技术提供单位:四川国立能源科技有限公司
建设规模:山西鑫融新型建材有限公司隧道窑余热发电项目(冬季利用部分蒸汽供暖),设计年产1.2亿块(折标),装机容量1500kW,达产时平均发电功率1100kW。建设条件:利用洗煤厂废弃的煤矸石作为制砖原料。在两条6.90m隧道窑上安装两台4t/h(2.5MPa、400℃)隧道窑辐射换热式余热锅炉、一台1.5MW抽凝式汽轮发电机(额定电压0.4kV)、一套8t/h锅炉水处理装置以及配套设施。冬季利用部分低压蒸汽向建材厂和洗煤厂供暖。节能效果及经济效益:节能技改投资额1150万元,年供电量800万kWh,每年节约2608tce。企业节约电费440万元。发电量能够满足建材公司全部的用电需求,富余电力向洗煤厂供电。
八、推广前景及节能减排潜力
目前,国内有制砖生产企业近七万户,已建成2000多条年产量在6000万标砖及以上的隧道窑制砖生产线。随着国家淘汰24门以下轮窑生产线、年产量在3000万标砖以下小型砖瓦企业等政策调控的实施,同时受劳动力成本上升的影响,未来将有更多的以轮窑生产工艺为主、目前约占行业90%的小砖厂被淘汰,取而代之的是更多的大中型现代化隧道窑制砖生产线。如果保持现有的10000亿(折标准砖)产量,则需15000条年产量达6000万标砖/年以上的隧道窑制砖生产线。如在砖瓦行业全面推广余热发电技术,预计未来5年该技术的推广率可达10%,形成的年节能能力约为20万tce,年减排能力约52万tCO2/a。
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