王保華 史二虎

摘 要：本文闡述了高溫渣加熱鏈條鍋爐余熱回收技術(shù)方案和工藝流程，介紹了破碎機(jī)及鏈條鍋爐的各自工作原理，分析了高溫破碎的重點(diǎn)和難點(diǎn)。研究表明，該技術(shù)是高溫工業(yè)渣新型干式余熱回收利用的探索與開發(fā)，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展開辟了創(chuàng)新之路。

關(guān)鍵詞：高溫渣；破碎；鏈條鍋爐；余熱回收

中圖分類號(hào)：TK229；TK018 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）23-0074-02

Research on Waste Heat Recovery Technology of High Temperature

Slag Heating Chain Boiler

WANG Baohua SHI Erhu

（Henan Weihua Mechanical Engineering Research Institute Co.， Ltd.， Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： This paper expounded the technical scheme and process flow of waste heat recovery of high temperature slag heating chain boiler， introduced the working principle of the crusher and chain boiler， and analyzed the key and difficult points of the high temperature crushing. Research showed that the technology was the exploration and development of the new dry waste heat recovery and utilization of high-temperature industrial slag， and had opened up a new way for the sustainable development of enterprises.

Keywords： high temperature slag；crushing；chain boiler；waste heat recovery

1 概述

節(jié)約資源一直是我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策，盡管我國(guó)對(duì)于“廢氣、廢水、廢渣”等三廢回收再利用已經(jīng)有了相當(dāng)研究，但是能源利用仍然存在效率低下的問(wèn)題。雖然多數(shù)企業(yè)已經(jīng)建設(shè)了“三廢”能源回收設(shè)施，但是回收工藝技術(shù)落后，方式方法簡(jiǎn)單粗放，能源階梯利用不充分，余熱回收并不徹底，尤其是在我國(guó)工業(yè)高溫廢渣的能量回收再利用中更為突出，余熱資源浪費(fèi)十分驚人。如何提高工業(yè)高溫渣的余熱利用率，最大程度地節(jié)約能源，是擺在我們面前的迫切任務(wù)。

傳統(tǒng)高溫渣余熱利用主要有濕法工藝和干法工藝兩種。濕法工藝是指用水使高溫渣冷卻、換熱，一般也稱為水淬工藝、干法工藝即依靠空氣或其他物理化學(xué)方法實(shí)現(xiàn)高溫渣?；⒗鋮s、換熱的工藝[1]。鑒于濕法工藝消耗大量新水、干法工藝設(shè)施復(fù)雜的弊端，新型的高溫渣破碎加熱鏈條鍋爐余熱回收技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。該技術(shù)余熱回收徹底、工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)及環(huán)保效益顯著，是當(dāng)前高溫渣余熱利用技術(shù)新的突破。

2 高溫渣加熱鏈條鍋爐余熱回收技術(shù)方案

首先，對(duì)高溫大塊膠態(tài)渣進(jìn)行破碎，破碎成粒徑≤50mm的小塊渣后直接落入鏈條鍋爐進(jìn)料斗；然后在鏈條輸送的同時(shí)不斷地鼓入空氣，經(jīng)破碎擴(kuò)大表面接觸面積，使未完全燃盡的渣料徹底燃燒；并通過(guò)冷風(fēng)將高溫渣冷卻換熱，進(jìn)而加熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，或進(jìn)一步帶動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電；被鍋爐利用后的煙氣最終被省煤器換熱降溫至130℃以下經(jīng)煙囪排入大氣；鍋爐排出的低溫渣進(jìn)一步被冷渣機(jī)冷卻到60℃以下后外排。該技術(shù)通過(guò)多級(jí)換熱，余熱階梯利用，從而大大提高了能源綜合利用率。工藝流程如圖1所示。

該技術(shù)方案主要設(shè)備組成有高溫破碎機(jī)、鏈條鍋爐、鼓風(fēng)機(jī)、冷渣機(jī)、煙風(fēng)系統(tǒng)、鍋爐給水系統(tǒng)、蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)等。

3 高溫渣破碎技術(shù)

高溫工業(yè)渣主要分為窯爐渣（800～1 200℃）、冶金渣（1 200～1 600℃）、化工渣（600～1 200℃）等幾大類[2]。由于其溫度均值在1 000℃左右，甚至為熔融態(tài)和膠態(tài)，所以高溫渣破碎的重點(diǎn)和難點(diǎn)為破碎機(jī)的耐高溫性，選擇合適的耐高溫破碎設(shè)備是實(shí)現(xiàn)該工藝方案的關(guān)鍵所在。對(duì)輥破碎機(jī)又叫雙輥式破碎機(jī)，出現(xiàn)于1806年，至今已有200余年的歷史。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造，特別是能破碎黏濕物料，故被廣泛應(yīng)用于中等硬度物料破碎作業(yè)中，是高溫工業(yè)渣破碎設(shè)備的最佳選擇。

3.1 對(duì)輥式破碎機(jī)工作原理

對(duì)輥式破碎機(jī)是由一對(duì)齒輥、兩對(duì)外嚙合齒輪、彈簧保險(xiǎn)裝置、機(jī)架及膠帶輪等部件組成。機(jī)架是由型鋼焊接而成的結(jié)構(gòu)件，固定齒輥安裝在機(jī)架的固定軸承上?？蓜?dòng)齒輥裝在可動(dòng)軸承上，可動(dòng)軸承可以在固定于機(jī)架上的軸承座上滑動(dòng)，利用彈簧將可動(dòng)軸承壓緊。電動(dòng)機(jī)通過(guò)膠帶輪和傳動(dòng)齒輪使固定齒輥轉(zhuǎn)動(dòng)，利用長(zhǎng)齒齒輪帶動(dòng)可動(dòng)齒輥，使其與固定齒輥?zhàn)飨鄬?duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。安全裝置（彈簧保護(hù)裝置或液壓缸保險(xiǎn)裝置）頂住活動(dòng)軸承，并用定位墊塊調(diào)節(jié)兩輥的間隙，其最小距離也稱排料口寬度，用以控制破碎塊產(chǎn)品粒度。物料自兩輥上方加入，在輥?zhàn)优c物料間摩擦力作用下，物料被帶入兩輥之間，受擠壓破碎后，自下部排出。破碎后的粒度控制在50mm以內(nèi)。

3.2 對(duì)輥式破碎機(jī)耐高溫構(gòu)造

對(duì)輥式破碎機(jī)雖然是冶金、礦山、化工、電力、陶瓷、水泥、建筑和筑路架橋等工業(yè)部門廣泛應(yīng)用的重要設(shè)備，但是面對(duì)黏態(tài)高溫工業(yè)渣，普通材質(zhì)構(gòu)造已不能滿足其高溫特殊要求了，因此，選擇鉬、鎢、釩等，高強(qiáng)度、抗氧化、熔點(diǎn)高的特殊合金耐熱鋼，作為對(duì)輥式破碎機(jī)的制造材質(zhì)，完全克服了高溫渣的高溫特性。

4 鏈條鍋爐系統(tǒng)

鏈條鍋爐已有一百多年的歷史，由于它從加料到排除灰渣都實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)也比較豐富，因此在工業(yè)鍋爐中得到廣泛應(yīng)用。

4.1 鏈條鍋爐工作原理

鏈條鍋爐爐排由主動(dòng)鏈輪帶動(dòng)，由前向后運(yùn)動(dòng)。燃料由料斗落至爐排上，隨著爐排的運(yùn)動(dòng)將燃料帶入爐中。燃料層的厚度由閘門的位置高低來(lái)控制。燃料與蒸汽鍋爐爐排的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為零，爐排由前向后不斷運(yùn)動(dòng)，燃料也隨之由爐前向爐后運(yùn)動(dòng)，經(jīng)干燥干餾、著火燃燒，燃盡的灰渣經(jīng)冷渣機(jī)冷卻后被除渣板（俗稱老鷹板）送出。爐排運(yùn)動(dòng)過(guò)程的漏灰則從爐排下灰斗排出。

4.2 鏈條鍋爐燃燒過(guò)程

鏈條鍋爐排爐的燃燒過(guò)程，是沿鏈條鍋爐爐排長(zhǎng)度方向分區(qū)段劃分，分段送風(fēng)、設(shè)拱等過(guò)程。爐排是鏈條鍋爐中最主要的燃燒設(shè)備，設(shè)計(jì)采用輕型鏈條爐排，雙側(cè)進(jìn)風(fēng)，鏈輪軸由無(wú)級(jí)變速箱帶動(dòng)，爐排下設(shè)有八個(gè)獨(dú)立風(fēng)室，在風(fēng)室兩側(cè)設(shè)有調(diào)風(fēng)機(jī)構(gòu)，空氣由鼓風(fēng)機(jī)鼓入兩側(cè)風(fēng)道，經(jīng)接管和調(diào)風(fēng)機(jī)構(gòu)進(jìn)入獨(dú)立風(fēng)室[3]。爐墻、上部爐墻后部由工廠組裝出廠，上部爐墻前部、下部爐墻前部、下部爐墻及前后拱由黏土耐火硅酸鋁纖維及保溫材料組成，在工地現(xiàn)場(chǎng)筑砌。鏈條鍋爐燃燒與傳統(tǒng)煤粉鍋爐燃燒主要不同之處就是燃料隨爐排有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

5 環(huán)保及經(jīng)濟(jì)效益

將1 000℃左右1t/h的高溫工業(yè)渣采用耐高溫破碎機(jī)破碎；調(diào)整破碎機(jī)落料口與鏈條鍋爐進(jìn)料斗對(duì)接；高溫塊渣由進(jìn)料斗落入鏈條爐排上，并隨鏈條爐排運(yùn)動(dòng)加熱鍋爐；同時(shí)爐排兩側(cè)鼓風(fēng)換熱，冷渣機(jī)水冷換熱，最終將高溫渣冷卻到60℃左右，該過(guò)程回收高溫渣熱量1.88GJ/h（折合449 132kcal/h）。風(fēng)冷換熱過(guò)程中將空氣加熱至930℃左右，鼓入換熱空氣量為1 429Nm3/h。熱煙氣加熱鍋爐后，終以130℃左右排出。余熱鍋爐產(chǎn)出3.82MPa，450℃過(guò)熱蒸汽0.53t/h，回收熱空氣熱量為1.6GJ/h（折合38 2240kcal/h），其綜合熱回收率為84%。

鏈條鍋爐產(chǎn)出3.82MPa，450℃過(guò)熱蒸汽0.53t/h，折合消耗7 000kcal/kg標(biāo)煤計(jì)算，則節(jié)約標(biāo)煤：382 240÷7 000=55kg/h。減排同等蒸汽消耗標(biāo)煤所產(chǎn)生CO2量為143kg/h。該方案既節(jié)約了能源，又保護(hù)了環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了雙贏。

6 結(jié)語(yǔ)

高溫渣破碎加熱鏈條鍋爐技術(shù)，工藝流程簡(jiǎn)單，投資規(guī)模小，余熱回收徹底。加熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，充分回收了高溫渣顯熱，變廢為寶，就地轉(zhuǎn)化利用，大大降低了企業(yè)生產(chǎn)成本，起到節(jié)能降耗的作用。而且回收過(guò)程中無(wú)新水消耗，無(wú)新增污染廢棄物。該過(guò)程將高溫黏態(tài)渣冷卻、破碎后，可直接作為水泥原料、建筑材料、筑路材料等提高附加值，既解決了高溫渣的熱污染，保護(hù)了環(huán)境，又回收其余熱，副產(chǎn)了蒸汽，甚至進(jìn)一步發(fā)電，提高了經(jīng)濟(jì)效益，并對(duì)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起到了積極的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝邦新，李支普，周昊.余熱回收手冊(cè)[M].長(zhǎng)沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社，1987.

[2]李金柱，王飛，孔勇，等.高溫熟料輥式破碎機(jī)的設(shè)計(jì)[J].新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào)，2015（4）：30-33.

[3]馬艷春，唐釗.鏈條爐排鍋爐燃燒問(wèn)題分析[J].城市建設(shè)理論研究，2011（22）：45.