外文翻譯(中文)能源審計(jì)和干法水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)

1、<p><b>　　中文3161字</b></p><p>　　出處：Energy Conversion and Management 46 (2005) 551–562</p><p>　　能源審計(jì)和干法水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng) -個(gè)案研究</p><p>　　Tahsin Engin , Vedat Ari</p><p

2、><b>　　摘要</b></p><p>　　水泥產(chǎn)量一直是世界上最密集的能源產(chǎn)業(yè)之一。為了生產(chǎn)熟料回轉(zhuǎn)窯廣泛用于水泥廠。隨著干式旋轉(zhuǎn)窯水泥廠在土耳其的能源審計(jì)分析工作體系本文論述。該窯有600噸，每天熟料生產(chǎn)能力。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，約40％的總輸入能量正在通過(guò)熱煙氣（19.15％），失去了冷堆（5.61％）和窯殼（15.11％對(duì)流加輻射）。一些可能來(lái)恢復(fù)熱損失的方法進(jìn)行了介紹和討論。結(jié)果表

3、明，大約15.6總輸入能量（4兆瓦）％可以回收。關(guān)鍵詞：水泥廠;回轉(zhuǎn)窯，能源審計(jì);熱平衡;熱回收</p><p><b>　　簡(jiǎn)介</b></p><p>　　水泥生產(chǎn)是一個(gè)能源密集型的過(guò)程中,消費(fèi)大約4GJ/噸水泥產(chǎn)品。從理論上講,生產(chǎn)1噸熟料至少需要1.6GJ熱。然而，事實(shí)上，對(duì)于裝備精良先進(jìn)的窯平均每單位能耗是水泥生產(chǎn)每噸約2.95GJ熱，而在一些國(guó)家，消費(fèi)超

4、過(guò)5GJ/ton。例如，中國(guó)在關(guān)鍵的工廠生產(chǎn)熟料平均能耗的5.4 GJ /ton。</p><p>　　能源審計(jì)已成為其中一個(gè)最有效的程序,一個(gè)成功的能量管理程序 。能源審計(jì)的主要目的是提供一個(gè)能源消耗和能源使用的不同組成部分的分析，揭示準(zhǔn)確的帳戶的詳細(xì)信息，確定有關(guān)節(jié)能的可能的機(jī)會(huì)。</p><p>　　廢熱氣熱回收和熱窯表面在窯系統(tǒng)的潛在途徑，以改善整體效率窯聞名。但是，它仍然是相當(dāng)困

5、難的公開文獻(xiàn)中找到了詳細(xì)的回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的熱分析。本文著重于水平回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)，該系統(tǒng)已在土耳其凡水泥廠利用能源審計(jì)。一個(gè)詳細(xì)的熱力學(xué)分析窯系統(tǒng)首先給出，然后，一些主要的熱量來(lái)源，回收熱量損失可能途徑進(jìn)行了討論。</p><p>　　2.過(guò)程描述和數(shù)據(jù)采集</p><p>　　回轉(zhuǎn)窯耐火內(nèi)襯管是一個(gè)直徑達(dá)6米。他們通常是傾斜3%-3.5%夾角,他們轉(zhuǎn)速在1-2rpm范圍之內(nèi)的。旋流式預(yù)加熱器廣泛用

6、于預(yù)熱原料進(jìn)入前窯的攝入量。在一個(gè)典型的干法回轉(zhuǎn)窯窯系統(tǒng)，在預(yù)熱器開始預(yù)煅燒，和大約有三分之一的原始材料會(huì)預(yù)先在預(yù)熱結(jié)束煅燒。。預(yù)熱器加熱到850℃的原料順序經(jīng)過(guò)回轉(zhuǎn)窯火焰。在煅燒區(qū)700至900℃的氧化鈣和氧化鋁、氧化鐵和白炭黑與石灰發(fā)生的反應(yīng)。900和1200℃之間,熟料生成硅酸二鈣和硅酸三鈣,反應(yīng)不斷進(jìn)行。</p><p>　　區(qū)域的溫度會(huì)上升到1250 c。因?yàn)樵诶鋮s階段鋁酸三鈣為液態(tài)形式,如果冷卻是緩慢

7、的,可以解除alite回到液相和belite出現(xiàn)二次?？焖俚漠a(chǎn)品（熟料）冷卻使熱量從熟料散發(fā)，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。</p><p>　　凡從水泥廠所采取的數(shù)據(jù)已經(jīng)收集了很長(zhǎng)一段時(shí)間，當(dāng)?shù)谝蛔髡呤窃谠摴S工藝工程師。該廠采用了一系列的干法工藝旋流式預(yù)加熱器和斜面窯。窯直徑為3.60米和長(zhǎng)為50米。每天的平均生產(chǎn)能力600噸熟料,具體的能源消耗達(dá)到3.68GJ/ton。在2年已采取大量的測(cè)量，平均值都作了詳盡的記錄&l

8、t;/p><p>　　3.能源審計(jì)和熱回收</p><p><b>　　3.1.質(zhì)量平衡</b></p><p>　　對(duì)于干煤和預(yù)熱器組成的平均廢氣在圖所示。對(duì)煤炭組成的基礎(chǔ)上，凈熱值已發(fā)現(xiàn)30600千焦耳/公斤煤。 它通常是更方便的定義在單位時(shí)間內(nèi)每公斤熟料生產(chǎn)質(zhì)量/能量數(shù)據(jù)。窯的系統(tǒng)的質(zhì)量平衡，是在圖總結(jié)。所有氣體流被認(rèn)為是在給定的溫度

9、下的理想氣體。</p><p><b>　　3.2。能量平衡</b></p><p>　　為了窯系統(tǒng)熱力學(xué)分析，以下假設(shè)：</p><p><b>　　穩(wěn)態(tài)工作條件。</b></p><p>　　在環(huán)境溫度變化被忽視。</p><p>　　寒冷的空氣泄漏到系統(tǒng)中是微不足道的。

10、</p><p>　　原材料和煤組成沒(méi)有改變。</p><p>　　窯平均表面溫度不會(huì)改變。</p><p>　　所收集的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，能源平衡應(yīng)用到窯系統(tǒng)。方程的物理性能和可在Peray手冊(cè)[7]。參考焓，認(rèn)為完全燃燒，該系統(tǒng)的完整的能源平衡見(jiàn)表2。從表2清楚的總能量的過(guò)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％

11、），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(rèn)為是，只有一個(gè)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(shè)和數(shù)據(jù)的性質(zhì)。損失的熱量分布合理的各個(gè)組成部分展品和其他一些重要的數(shù)據(jù)吻合文獻(xiàn)報(bào)道[2,5,7]。</p><p>　　3.3。窯余熱回收系統(tǒng)</p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)的效率可以定義由

12、G¼¼問(wèn)6= Qtotal輸入1795=3686¼0:487或48.7％，可視為相對(duì)較低?；诋?dāng)前的干法工藝方法有些窯系統(tǒng)在滿負(fù)荷運(yùn)行將有55％的效率。整體窯系統(tǒng)的效率可以提高熱回收的部分損失?；厥盏臒崮芸梢杂糜诙喾N用途，例如發(fā)電和熱水準(zhǔn)備。有幾個(gè)主要的熱損失，這對(duì)于熱回收審議來(lái)源。這些都是熱損失：</p><p>　?。?）窯廢氣（19.15％）,</p><

13、p>　?。?）熱空氣冷卻器堆棧（5.61％）,（3）輻射窯表面（10.47％）。</p><p>　　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(fèi)熱能。</p><p>　　3.3.1．廢熱的回收蒸汽發(fā)生器使用（WHRSG）</p><p>　　有問(wèn)題在工廠必須捕捉，否則將被浪費(fèi)，環(huán)境的熱量，并利用這些熱量來(lái)發(fā)電。最容易到達(dá)的，最具成本效益的是可用熟

14、料冷卻機(jī)排出的窯廢氣。窯廢氣從 315℃下降至215℃由冷卻機(jī)排除。熱廢氣直接通過(guò)蒸汽發(fā)生器(WHRSG),與水換熱完成能量轉(zhuǎn)換一個(gè)典型的WHRSG周期示意圖如圖所示。可用的能源浪費(fèi)是這樣使蒸汽產(chǎn)生。然后將這種蒸汽用來(lái)驅(qū)動(dòng)蒸汽渦輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。產(chǎn)生的電力將抵銷了部分購(gòu)買的電力，從而降低了電力需求。為了確定了發(fā)電機(jī)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(fā)電機(jī)的大小。以下計(jì)算被

15、用來(lái)尋找發(fā)電機(jī)的大小。</p><p>　　QWHRSG =Qavailableη</p><p>　　其中η是WHRSG效率。由于各種損失和效率低下的固有氣流轉(zhuǎn)移到水內(nèi)WHRSG循環(huán)，而不是所有的可用能源的能量都將被轉(zhuǎn)移。對(duì)WHSRG效率必須作出合理的估計(jì)我們假設(shè)一個(gè)蒸汽發(fā)生器，85％的整體效率。當(dāng)氣體通過(guò)WHRSG的推移，能量會(huì)被轉(zhuǎn)移和氣體的溫度會(huì)下降。針對(duì)水輪機(jī)進(jìn)水壓力為8條，在WH

16、RSG出口溫度最低流，飽和溫度大概是170 ℃。作為一個(gè)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(fù)使用緊湊式換熱器。</p><p>　　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(jù)最終溫度的限制，最后焓已計(jì)算為</p><p>　　hair = 173 kJ/kg, and heg = 175 kJ/kg。</p><

17、p>　　因此,現(xiàn)有的熱能是: </p><p>　　Qavailable =〔meg (egeheg1 - heg2)+ mair(ehair1 _ hair2)〕×mcli</p><p>　　Qavailable=〔2.094-(337-175〕+0.94×(220-173)〕×6.944≈2662 kW</p><p>　　

18、因此，這將是通過(guò)WHSRG能量傳遞的</p><p>　　QWHSRG = 0.85×2662=2263kW</p><p>　　下一步是要找到一個(gè)蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)，可以利用這種能量。由于蒸汽渦輪是一塊旋轉(zhuǎn)的機(jī)器，如果適當(dāng)?shù)谋ｐB(yǎng)和使用干凈的電源供應(yīng)干蒸汽，汽輪機(jī)應(yīng)該持續(xù)一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間?？紤]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(jī)將得到，幾乎是1000千

19、瓦。如果我們假設(shè)有用功率生成的是1000千瓦，那么預(yù)期的節(jié)省將在1000基于負(fù)荷降低千瓦。假設(shè)使用8000小時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)節(jié)省的能源=（發(fā)電量）×（使用時(shí)間）節(jié)省的能源= (1000 kWT)×(8000h/yr)=8×106 kWh/yr電力的平均單價(jià)為0.07可采取美元/千瓦時(shí)，因此，預(yù)期將節(jié)省成本節(jié)約成本=0.07×8×106 =560000 USD/yr。</p>

20、<p>　　3.3.2。利用余熱預(yù)熱原料</p><p>　　收回水泥廠余熱的最有效方法之一是將預(yù)熱熟料煅燒過(guò)程前的原始材料</p><p>　　引導(dǎo)氣流進(jìn)入原料磨就普遍做到這一點(diǎn)。除了增加它的溫度這樣就得到一個(gè)更有效率的磨削。然而,大多數(shù)粉末后的生料是不能直接發(fā)送到窯,因此,升高原材料的溫度不是總有道理的,因?yàn)樗鼘?huì)被儲(chǔ)存在倉(cāng)庫(kù)中一會(huì)兒在進(jìn)入燒成過(guò)程。</p>&

21、lt;p>　　有一個(gè)在本研究中考慮核電廠磨，以下計(jì)算向顯示多少能量可以通過(guò)預(yù)先加熱原料保存。在軋機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是原料加熱干燥的材料，因?yàn)樗诤艽蟪潭壬铣睗竦男再|(zhì)。對(duì)于所考慮的廠房，原料水分含量約為6.78％，這表明了對(duì)0.7845千克/秒（0.113公斤/公斤熟料）水的質(zhì)量流率來(lái)成磨坊?；旌蟽煞N主要熱氣流將導(dǎo)致約280℃到一個(gè)單一的氣體流，如圖所示。運(yùn)用質(zhì)量守恒原理和節(jié)約能源法共對(duì)軋機(jī)（忽略熱損失）在對(duì)原料的溫度上升了85℃，而氣流冷

22、卻到150℃.它是明確的是，大多數(shù)有用的能源必須用于加熱水從15100℃，并在此溫度下汽化完全。</p><p><b>　　4. 結(jié)論</b></p><p>　　一個(gè)詳細(xì)的能源審計(jì)分析，可直接應(yīng)用于任何干窯系統(tǒng)，已 提出了具體的關(guān)鍵水泥廠。輸入熱能分配系統(tǒng) 組件結(jié)果表明，在總輸入和輸出能量相當(dāng)一致，給了顯著 見(jiàn)解有關(guān)整體系統(tǒng)效率低的原因。根據(jù)研究結(jié)果得到了系統(tǒng)的效

23、率為48.7％。熱損失的主要來(lái)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(lián)合輻射和從窯表面（總投入的15.11％），對(duì)流換熱。對(duì)于前兩個(gè)損失，傳統(tǒng)WHRSG系統(tǒng)的建議。計(jì)算表明，1兆瓦的能量可恢復(fù)。對(duì)于窯面，二級(jí)殼系統(tǒng)已提出并設(shè)計(jì)。這是認(rèn)為該系統(tǒng)的使用將節(jié)能3兆瓦。 因此，整個(gè)系統(tǒng)的總儲(chǔ)蓄據(jù)估計(jì)，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(tǒng)預(yù)計(jì)將低于1.5年。</p>