【文章內(nèi)容簡介】 應(yīng)對(duì)全球氣候變化的迫切需要，是我們應(yīng)該承擔(dān)的責(zé)任。 “十一五”規(guī)劃建設(shè)目標(biāo)的一個(gè)重要特點(diǎn)是，從產(chǎn)出方面提出了目標(biāo)要求，人均 GDP翻一番，同時(shí)也提出另外一個(gè)約束性非常強(qiáng)的指標(biāo)，單位 GDP 能耗要比“十五”期末降低 20％。而實(shí)現(xiàn)單位GDP能耗下降 20％的主要途徑有三個(gè)，包括結(jié)構(gòu)節(jié)能、推進(jìn)技術(shù)節(jié)能及管理節(jié)能。可以看出節(jié)能已成為一項(xiàng)政府行為，也是十一五規(guī)劃的工作重點(diǎn)之一。 四、企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要 隨著國內(nèi)鋁電解用 預(yù)焙陽極生產(chǎn)廠家的增加 ,市場競爭加劇，用戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，各鋁用碳素生產(chǎn)廠家都在積極的進(jìn)行探索和研究。只有不斷改進(jìn)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝，研究和開發(fā)具有節(jié)能、優(yōu)質(zhì)與環(huán)保的新焙燒爐型和焙燒方式，不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本來提高市場競爭力，才是企業(yè)生存和發(fā)展的根本。 實(shí)施節(jié)能技術(shù)改造，有利于企業(yè)充分發(fā)揮設(shè)備潛力，提高運(yùn)行效率，達(dá)到降低能耗，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，提高企業(yè)的競爭力和經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。 因此， 某某 碳素有限公司鋁電解預(yù)焙陽極生產(chǎn)線節(jié)能技術(shù)改造項(xiàng)目，對(duì)促進(jìn)企業(yè)進(jìn)一步發(fā)展十分必要的。 第三章 節(jié)能潛力分析及節(jié)能改造的主要內(nèi)容 第一節(jié) 項(xiàng)目實(shí)施前情況分析 一、生產(chǎn)工藝 生產(chǎn)工藝流程簡述如下： 原料貯存和前處理 預(yù)焙陽極生產(chǎn)所需的主要原料為生石油焦和煤瀝青，其中生石油焦運(yùn)入貯存場后暫存，然后經(jīng)破碎機(jī)粗碎后，送入煅燒爐進(jìn)行煅燒。 生產(chǎn)所用的煤瀝青分為固體瀝青和液體瀝青，其中液體瀝青由罐車運(yùn)來后，直接放入瀝青罐，瀝青罐由高溫蒸汽管線加熱和保溫，固體瀝青加入瀝青罐加熱后使用。 煅燒 粗碎后的生石油焦經(jīng)物料提升機(jī)，送入煅燒爐加料斗后，進(jìn)入煅燒爐。石油焦在煅燒爐內(nèi)通過加熱，使石油焦中的可燃揮發(fā)份通過爐內(nèi)逸出口入爐內(nèi)火道，進(jìn)行燃燒，因此簡單加熱后可自行煅燒，煅燒溫度 1300℃，煅燒過程中釋放出較多熱量，正常生產(chǎn)時(shí)不使用外加燃料。 振動(dòng)成型 振動(dòng)成型包括中碎、混捏、成型三個(gè)過程。 中碎：石油焦經(jīng)煅燒后稱為煅后焦，煅后焦送入腭式破碎機(jī)破碎后，再經(jīng)對(duì)輥破碎機(jī)破碎，然后送入振動(dòng)篩分機(jī)進(jìn)行不同粒度的篩分，分級(jí)物料進(jìn)入不同的儲(chǔ)料斗倉，分級(jí)好的物料進(jìn)行配料后進(jìn)入混捏工序。 混捏：儲(chǔ)料斗內(nèi)不同粒級(jí)的物料，經(jīng)配料計(jì)量后，進(jìn)入混捏鍋進(jìn)行預(yù)熱，達(dá)到一定時(shí)間、溫度后，再放入液體瀝青，進(jìn)行混捏。 振動(dòng)成型：液體瀝青與煅后焦 混捏好后形成可塑性好的糊料，送入振動(dòng)成型機(jī)，物料在振動(dòng)成型機(jī)內(nèi)邊振動(dòng)邊加壓，最終振型成陽極生坯。振型好的生陽極放入水池中降溫冷卻 34小時(shí)，降溫后送窯爐焙燒，廢品破碎重新返回生產(chǎn)工序再利用。 焙燒 將振動(dòng)成型的生陽極塊，裝入焙燒爐，再裝填充料，填充料是粒徑 26 mm 的冶金焦，本項(xiàng)目所用焙燒爐為十八室環(huán)式焙燒爐，共有 3臺(tái)，所用燃料為天然氣，生陽極塊在焙燒過程中所產(chǎn)生的揮發(fā)份通過焙燒爐的豎縫進(jìn)入火道，天然氣與揮發(fā)分燃燒所產(chǎn)生的廢氣（ G5）經(jīng)瀝青煙靜化除塵器處理后，通過 55 米的排氣筒排放。生產(chǎn)工藝流程如下圖 ： 二、主要耗能工序 碳素企業(yè)是資源循環(huán)利用型企業(yè)，主要原材料為延遲石油焦和固體煤瀝青。 煅燒車間 為使延遲 石油 焦排除水份和揮發(fā)份提高導(dǎo)電率和真密度、強(qiáng)度增加，進(jìn)行熱處理，煅燒溫度為 1250℃～ 1300℃。煅燒后真比重粗碎 石 油焦 煅燒 中碎 配料 混捏 振動(dòng)成型 焙燒 預(yù)焙陽極 篩分 計(jì)量 冷卻 G1 G3 G4 G4 G5 N1 N2 N3 瀝青罐 瀝青 G2 冶金焦 ,水份≯ %,揮發(fā)份≯ %。 煅燒耗能是原料自身所含的可燃性氣體揮發(fā)份。 企業(yè)現(xiàn)有原料煅燒爐 6臺(tái)，分別為 1臺(tái)8 罐， 1 臺(tái) 12 罐， 3 臺(tái) 24 罐， 1 臺(tái) 30 罐。其余熱熱能可達(dá)922x104kcal/h. 生陽極車間 生陽極車間選用 4臺(tái) 3000立升混捏鍋、 3臺(tái) 2021立升混捏鍋、5 臺(tái) 1200 立升混捏鍋，混捏鍋的作用是將加入鍋內(nèi)配好的干料與液體瀝青一起在一定溫度下混捏成可塑性的糊料待成型?；炷箦伒臒嵩磥碜杂跓崦郊訜帷崦竭M(jìn)口油溫 245℃，出口 220℃，糊料溫度不低于 170℃。耗能： 426萬 kcal/h。 高位槽、瀝青稱、瀝青管道保溫?zé)崦竭M(jìn)口 230℃ ，出口 210℃，耗能 54萬 kcal/h。生陽極車間耗能合計(jì) 480 萬 kcal/h。 公司食堂和浴池耗能 30萬 kcal/h。 瀝青熔化庫 瀝青熔化工序是將固體瀝青加入瀝青熔化槽中間加熱熔化成液體瀝青。瀝青熔化的目的是除去瀝青的水分和雜質(zhì)。熱源為熱煤，熱媒進(jìn)口溫度 230℃，出口溫度為 210℃。 企業(yè)現(xiàn)有 5臺(tái) 60t瀝青熔化槽、 2臺(tái) 30t瀝青熔化槽、 4臺(tái) 40t瀝青熔化槽。耗能： 120 萬 kcal/h。 焙燒車間 焙燒車間是炭素企業(yè)耗能較大的工序，由生陽極車間生產(chǎn)的生預(yù)焙炭塊運(yùn)到焙燒車間，放入焙燒爐中加入填充料進(jìn) 行熱處理，焙燒溫度 1250℃，經(jīng)熱處理的預(yù)焙陽極導(dǎo)電率達(dá)到 55～ 65μΩ .m,耐壓強(qiáng)度 29～ 32Mpa,體積密度 ～ 。真密度≥。 企業(yè)現(xiàn)有 陽極焙燒爐 3臺(tái)，其燃料為天然氣，由于火道的設(shè)計(jì)不合理 噸制品耗能 122125標(biāo)立天然氣，耗能約為 110179。 104kcal/t 產(chǎn)品。 傳統(tǒng)能耗指標(biāo) 按傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)，其單位產(chǎn)品能耗指標(biāo)為： （ 1）焙燒爐用天然氣熱耗 (110179。 104kcal/t) （ 2）瀝青熔化、靜置、混捏等生產(chǎn)用熱媒熱耗： (40179。 104kcal/t) 第二節(jié) 節(jié)能潛力分析 某某 碳素有限公司為年產(chǎn) 12萬噸鋁電解用預(yù)焙陽極的（加工）資源循環(huán)利用型企業(yè)。企業(yè)現(xiàn)有的窯爐設(shè)備有：原料煅燒爐 6臺(tái)，分別為 1臺(tái) 8罐， 1 臺(tái) 12罐， 3臺(tái) 24罐， 1臺(tái) 30罐及生制品焙燒用的 18室陽極焙燒爐 3臺(tái)，年產(chǎn)鋁電解用陽極 12 萬噸。 現(xiàn)簡要計(jì)算其余熱能量。 一、煅燒爐的節(jié)能潛力分析 煅燒工序選用 6臺(tái)罐式 8層火道順流罐式煅燒爐，其中 1臺(tái) 8罐爐、 1 臺(tái) 12罐爐、 3 臺(tái) 24罐爐、 1 臺(tái) 3 罐爐。罐式爐在正常生產(chǎn)時(shí)不使用外加燃料，靠被煅燒的延遲石油焦（石油焦自身所帶的10％～ 12％）的 揮發(fā)份燃燒所產(chǎn)生的熱量來保證煅燒所需的溫度，同時(shí)排出 850℃～ 980℃的煙氣，煙氣量 3000～ 9000 Nm3/t178。臺(tái)不等。 按 8 罐煅燒爐計(jì)算，每罐每小時(shí)排料 90kg（空氣過剩系數(shù)?。? Vn=8179。 90247。 179。 179。 179。 25=3360m3/h（煙氣量） 其中： 8—— 8 罐 90—— 90kg/罐 .h —— 75%的實(shí)收率 —— 10%的揮發(fā)份含量、 空氣過剩系數(shù)取 ，每立方米揮發(fā)份生成煙氣 25m每千克揮發(fā)份 )。 取入口的溫度 900℃，出口溫度 400℃ 時(shí)的熱容（分別為℃、 ℃）。 Q 熱 =3360179。（ 900179。 179。 ）179。（ ）=604884kcal/h。 即 8 罐煅燒爐每小時(shí)可以回收熱能 604884kcal/h。 每年可回收熱能（折算成標(biāo)準(zhǔn)煤： 604884179。 24179。 30179。 12247。7000=746 噸標(biāo)準(zhǔn)煤）。 同理： 12 罐煅燒爐可回收的熱能 907326kcal/h； 3 臺(tái) 24罐煅燒爐可回收的熱能 5443956kcal/h； 30罐煅燒爐可回收的熱能 2268315kcal/h； 煅燒爐 全年可回收的熱量值（折算成標(biāo)準(zhǔn)煤）為： 11385噸標(biāo)準(zhǔn)煤。 二、焙燒爐的節(jié)能潛力分析 對(duì) 筑爐材料、火道寬度、 爐墻厚度、 自動(dòng)化燃燒設(shè)備及控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，改造后 ，可由原來 （ 110179。 104kcal/t） 制品降低至（ 60179。 104kcal/t） 噸制品，每噸制品約降耗 57Nm3天然氣（天然氣的熱值按 9000kcal/Nm3） 120210179。 50179。 104247。 7000=8570噸標(biāo)準(zhǔn)煤。 第三節(jié) 節(jié)能改造的主要內(nèi)容及節(jié)能總量 一、 煅燒爐煙氣的余熱利用 煅燒爐煙氣利用熱油爐回收熱量后可用作生陽極車間用熱設(shè)備和瀝 青熔化庫的瀝青溶化槽，同時(shí)可用于職工浴池和公司食堂做飯。 根據(jù)熱油爐的技術(shù)參數(shù)和計(jì)算需吸收余熱量。選擇供熱能力為 160179。 104kcal/t的熱油爐及其配套機(jī)車 1臺(tái)套， 120179。 104kcal/t的熱油爐及其配套機(jī)車 3 臺(tái)套， 50179。 104kcal/t 的熱油爐及其配套機(jī)車 1臺(tái)套，共選用 5臺(tái)（套）不同規(guī)格型號(hào)熱油爐?；厥諢崃?570179。 104kcal /H，將 1 臺(tái) 60噸瀝青溶化槽和 2臺(tái) 30噸瀝青融化槽直接用高溫?zé)煔饧訜崛诨苫厥諢崮?30179。 104kcal /H，其他熱能用于職工浴池和公司食堂做飯，可回收熱能 30179。 104kcal /H。因罐式爐運(yùn)轉(zhuǎn)率高達(dá) 95％以上，其排出熱量完全可以保證生產(chǎn)和生活用熱。 全廠用熱的熱平衡及供熱方案見下表： 表 31 全廠用熱的熱平衡及供熱方案表 熱源 熱支出 供熱方案 導(dǎo)熱油爐、換熱器 922179。 104kcal/h 生產(chǎn)工藝 600179。 104kcal/h 導(dǎo)熱油直接供熱 煅燒爐冷卻水及換熱器 茶爐采暖 20179。 104kcal/h 導(dǎo)熱油換熱、冷卻水熱能 食堂淋浴 10179。 104kcal/h 熱油換熱 該公司每小時(shí)可生產(chǎn)陽極： 噸 每噸產(chǎn)品可帶能 630179。 104/=179。 104kcal/t（折合標(biāo)準(zhǔn)煤 ） 公司熱能平衡圖：見 cad 熱能平衡圖 結(jié)論：通過公司內(nèi) 6臺(tái)煅燒爐增加余熱熱媒爐和瀝青融化換熱裝置，可取消原供五臺(tái)蒸汽鍋爐的年 11000噸原煤的采購，折合標(biāo)準(zhǔn)煤 179。 120210T/a＝ 7870t/a。 注：標(biāo)煤按 7000kcal/t計(jì)算。 二、焙燒爐改造 設(shè)計(jì)節(jié)能環(huán)保環(huán)式鋁電解用預(yù)焙陽極焙燒爐型 焙燒爐設(shè)計(jì)參照法國 AP 爐，將火道內(nèi)的隔墻進(jìn)行改造，增加隔墻的數(shù)量，有 3道調(diào)整為 5道隔墻，從而拉大了制品溫度和火道溫度差，使制品中的可燃?xì)怏w在爐 內(nèi)充分燃燒； 焙燒爐的外墻的保 溫磚由原來的 240mm厚，增加到 480mm厚，增強(qiáng)保溫效果。通過改造， 提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了能耗。 工藝操作改變 密封焙燒爐的后三個(gè)預(yù)熱爐室，減少冷空氣的過量進(jìn)入，保持火道內(nèi)負(fù)壓及氣流的穩(wěn)定。 改造效果 老式焙燒爐每噸制品的天然氣消耗量 122N m3/噸， 節(jié)能環(huán)保環(huán)式鋁電解用預(yù)焙陽極焙燒爐的 用量為 65N m3/噸。如年產(chǎn)量為 12萬噸的節(jié)能環(huán)保環(huán)式鋁電解用預(yù)焙陽極焙燒爐，年可節(jié)約天然氣 680萬 m3，天然氣按 / m3計(jì)算，每年可節(jié)約資金投入 1768萬元，在節(jié)約天然氣用 量的同時(shí)，由于制品自身可燃?xì)怏w揮發(fā)份的充分燃燒，減少了廢氣排放總量。 另外，通過改進(jìn)爐型，成品率提高了 ％，按年產(chǎn) 12 萬噸計(jì)算節(jié)能環(huán)保環(huán)式焙燒爐與老式焙燒爐的節(jié)約對(duì)比如下表 32： 表 32 節(jié)能環(huán)保環(huán)式焙燒爐與老式焙燒爐的節(jié)約對(duì)比表 序號(hào) 項(xiàng)目 天然氣 成品率 合計(jì) 1 老焙燒爐 122N m3/噸179。 12萬噸＝ 1464 萬 Nm3 95% 2 節(jié)能環(huán)保環(huán)式焙燒爐 65Nm3/噸179。 12萬噸＝ 780 萬 Nm3 % 3 老式爐與節(jié)能爐比較值 57 Nm3/噸179。 12萬噸＝ 684 萬 Nm3 %179。 12萬噸＝ 4320噸 改造后能耗由原來的 110179。 104kcal/t— 產(chǎn)品降至 60179。104kcal/t（節(jié)能量折合 標(biāo)準(zhǔn)煤 ）。 結(jié)論：通過對(duì)焙