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外文翻譯(中文)能源審計和干法水泥回轉窯系統-其他專業.doc

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外文翻譯(中文)能源審計和干法水泥回轉窯系統-其他專業.doc

中文3161字 出處Energy Conversion and Management 46 2005 551–562 能源審計和干法水泥回轉窯系統 -個案研究 Tahsin Engin , Vedat Ari 摘要 水泥產量一直是世界上最密集的能源產業之一。為了生產熟料回轉窯廣泛用于水泥廠。隨著干式旋轉窯水泥廠在土耳其的能源審計分析工作體系本文論述。該窯有600噸,每天熟料生產能力。結果發現,約40%的總輸入能量正在通過熱煙氣(19.15%),失去了冷堆(5.61%)和窯殼(15.11%對流加輻射)。一些可能來恢復熱損失的方法進行了介紹和討論。結果表明,大約15.6總輸入能量(4兆瓦)%可以回收。 關鍵詞水泥廠;回轉窯,能源審計;熱平衡;熱回收 1. 簡介 水泥生產是一個能源密集型的過程中,消費大約4GJ/噸水泥產品。從理論上講,生產1噸熟料至少需要1.6GJ熱。然而,事實上,對于裝備精良先進的窯平均每單位能耗是水泥生產每噸約2.95GJ熱,而在一些國家,消費超過5GJ/ton。例如,中國在關鍵的工廠生產熟料平均能耗的5.4 GJ /ton。 能源審計已成為其中一個最有效的程序,一個成功的能量管理程序 。能源審計的主要目的是提供一個能源消耗和能源使用的不同組成部分的分析,揭示準確的帳戶的詳細信息,確定有關節能的可能的機會。 廢熱氣熱回收和熱窯表面在窯系統的潛在途徑,以改善整體效率窯聞名。但是,它仍然是相當困難的公開文獻中找到了詳細的回轉窯系統的熱分析。本文著重于水平回轉窯系統,該系統已在土耳其凡水泥廠利用能源審計。一個詳細的熱力學分析窯系統首先給出,然后,一些主要的熱量來源,回收熱量損失可能途徑進行了討論。 2.過程描述和數據采集 回轉窯耐火內襯管是一個直徑達6米。他們通常是傾斜3-3.5夾角,他們轉速在1-2rpm范圍之內的。旋流式預加熱器廣泛用于預熱原料進入前窯的攝入量。在一個典型的干法回轉窯窯系統,在預熱器開始預煅燒,和大約有三分之一的原始材料會預先在預熱結束煅燒。。預熱器加熱到850℃的原料順序經過回轉窯火焰。在煅燒區700至900℃的氧化鈣和氧化鋁、氧化鐵和白炭黑與石灰發生的反應。900和1200℃之間,熟料生成硅酸二鈣和硅酸三鈣,反應不斷進行。 區域的溫度會上升到1250 c。因為在冷卻階段鋁酸三鈣為液態形式,如果冷卻是緩慢的,可以解除alite回到液相和belite出現二次。快速的產品(熟料)冷卻使熱量從熟料散發,可以提高產品質量。 凡從水泥廠所采取的數據已經收集了很長一段時間,當第一作者是在該工廠工藝工程師。該廠采用了一系列的干法工藝旋流式預加熱器和斜面窯。窯直徑為3.60米和長為50米。每天的平均生產能力600噸熟料,具體的能源消耗達到3.68GJ/ton。在2年已采取大量的測量,平均值都作了詳盡的記錄 3.能源審計和熱回收 3.1.質量平衡 對于干煤和預熱器組成的平均廢氣在圖所示。對煤炭組成的基礎上,凈熱值已發現30600千焦耳/公斤煤。 它通常是更方便的定義在單位時間內每公斤熟料生產質量/能量數據。窯的系統的質量平衡,是在圖總結。所有氣體流被認為是在給定的溫度下的理想氣體。 3.2。能量平衡 為了窯系統熱力學分析,以下假設 1. 穩態工作條件。 2. 在環境溫度變化被忽視。 3. 寒冷的空氣泄漏到系統中是微不足道的。 4. 原材料和煤組成沒有改變。 5. 窯平均表面溫度不會改變。 所收集的數據為基礎,能源平衡應用到窯系統。方程的物理性能和可在Peray手冊[7]。參考焓,認為完全燃燒,該系統的完整的能源平衡見表2。從表2清楚的總能量的過程中使用的是3686千焦耳/公斤,主要熱源是煤炭,給人一種3519千焦耳/公斤熟料(95.47%),總熱量。此外,能源平衡表2 表明之間的總熱量和總熱量的輸入輸出一致性好。由于資源的損失大部分熱量都被認為是,只有一個273千焦耳/公斤,能量從輸入熟料熱差。這種差異是近7%和總輸入能量可以歸因于假設和數據的性質。損失的熱量分布合理的各個組成部分展品和其他一些重要的數據吻合文獻報道[2,5,7]。 3.3。窯余熱回收系統 整個系統的效率可以定義由G問6 Qtotal輸入179536860487或48.7%,可視為相對較低。基于當前的干法工藝方法有些窯系統在滿負荷運行將有55%的效率。整體窯系統的效率可以提高熱回收的部分損失。回收的熱能可以用于多種用途,例如發電和熱水準備。有幾個主要的熱損失,這對于熱回收審議來源。 這些都是熱損失 (1)窯廢氣(19.15%), (2)熱空氣冷卻器堆棧(5.61%), (3)輻射窯表面(10.47%)。 在下面的部分,我們討論了一些可能的方法為追討這筆浪費熱能。 3.3.1.廢熱的回收蒸汽發生器使用(WHRSG) 有問題在工廠必須捕捉,否則將被浪費,環境的熱量,并利用這些熱量來發電。最容易到達的,最具成本效益的是可用熟料冷卻機排出的窯廢氣。窯廢氣從 315℃下降至215℃由冷卻機排除。熱廢氣直接通過蒸汽發生器WHRSG,與水換熱完成能量轉換一個典型的WHRSG周期示意圖如圖所示。可用的能源浪費是這樣使蒸汽產生。然后將這種蒸汽用來驅動蒸汽渦輪驅動發電機。產生的電力將抵銷了部分購買的電力,從而降低了電力需求。為了確定了發電機的大小,必須從氣流中確定可用能量。一旦確定了,指定的壓力蒸率的近似值 就可以找到。熱氣的速度和壓力將決定發電機的大小。以下計算被用來尋找發電機的大小。 QWHRSG Qavailableη 其中η是WHRSG效率。由于各種損失和效率低下的固有氣流轉移到水內WHRSG循環,而不是所有的可用能源的能量都將被轉移。對WHSRG效率必須作出合理的估計我們假設一個蒸汽發生器,85%的整體效率。當氣體通過WHRSG的推移,能量會被轉移和氣體的溫度會下降。針對水輪機進水壓力為8條,在WHRSG出口溫度最低流,飽和溫度大概是170 ℃。作為一個限制的情況下,我們假定出口溫度為170℃。在退出WHRSG,這些能量流可以恢復使用緊湊式換熱器。 因此,最終溫度可以減少盡可能低,但是也是有溫度限制的。根據最終溫度的限制,最后焓已計算為 hair 173 kJ/kg, and heg 175 kJ/kg。 因此,現有的熱能是 Qavailable 〔meg egeheg1 - heg2 mairehair1 _ hair2〕mcli Qavailable〔2.094-337-175〕0.94220-173〕6.944≈2662 kW 因此,這將是通過WHSRG能量傳遞的 QWHSRG 0.8526622263kW 下一步是要找到一個蒸汽渦輪發電機,可以利用這種能量。由于蒸汽渦輪是一塊旋轉的機器,如果適當的保養和使用干凈的電源供應干蒸汽,汽輪機應該持續一段相當長的時間。考慮到渦輪8條和10千帕的壓力冷凝器壓力,它可以證明的凈功率,這從渦輪機將得到,幾乎是1000千瓦。如果我們假設有用功率 生成的是1000千瓦,那么預期的節省將在1000基于負荷降低千瓦。假設使用8000小時,我們發現節省的能源(發電量)(使用時間)節省的能源 1000 kWT8000h/yr8106 kWh/yr電力的平均單價為0.07可采取美元/千瓦時,因此,預期將節省成本節約成本0.078106 560000 USD/yr。 3.3.2。利用余熱預熱原料 收回水泥廠余熱的最有效方法之一是將預熱熟料煅燒過程前的原始材料 引導氣流進入原料磨就普遍做到這一點。除了增加它的溫度這樣就得到一個更有效率的磨削。然而,大多數粉末后的生料是不能直接發送到窯,因此,升高原材料的溫度不是總有道理的,因為它將會被儲存在倉庫中一會兒在進入燒成過程。 有一個在本研究中考慮核電廠磨,以下計算向顯示多少能量可以通過預先加熱原料保存。在軋機的優點是原料加熱干燥的材料,因為它在很大程度上潮濕的性質。對于所考慮的廠房,原料水分含量約為6.78%,這表明了對0.7845千克/秒(0.113公斤/公斤熟料)水的質量流率來成磨坊。混合兩種主要熱氣流將導致約280℃到一個單一的氣體流,如圖所示。運用質量守恒原理和節約能源法共 對軋機(忽略熱損失)在對原料的溫度上升了85℃,而氣流冷卻到150℃.它是明確的是,大多數有用的能源必須用于加熱水從15100℃,并在此溫度下汽化完全。 4. 結論 一個詳細的能源審計分析,可直接應用于任何干窯系統,已 提出了具體的關鍵水泥廠。輸入熱能分配系統 組件結果表明,在總輸入和輸出能量相當一致,給了顯著 見解有關整體系統效率低的原因。根據研究結果得到了系統的效率為48.7%。熱損失的主要來源,已被確定為窯排氣(總投入的19.15%),冷卻器排氣(總投入5.61%)和聯合輻射和從窯表面(總投入的15.11%),對流換熱。對于前兩個損失,傳統WHRSG系統的建議。計算表明,1兆瓦的能量可恢復。對于窯面,二級殼系統已提出并設計。這是認為該系統的使用將節能3兆瓦。 因此,整個系統的總儲蓄據估計,有近4兆瓦,表明了15.6%的能源總輸入能量回收。在償還期為二系統預計將低于1.5年。

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