外文翻譯(中文)能源審計和干法水泥回轉(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>　　能源審計和干法水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng) -個案研究</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(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;熱平衡;熱回收</p><p><b>　　簡介</b></p><p>　　水泥生產(chǎn)是一個能源密集型的過程中,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，事實上，對于裝備精良先進(jìn)的窯平均每單位能耗是水泥生產(chǎn)每噸約2.95GJ熱，而在一些國家，消費(fèi)超

4、過5GJ/ton。例如，中國在關(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(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。</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。一個詳細(xì)的熱力學(xué)分析窯系統(tǒng)首先給出，然后，一些主要的熱量來源，回收熱量損失可能途徑進(jìn)行了討論。</p><p>　　2.過程描述和數(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)域的溫度會上升到1250 c。因為在冷卻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)收集了很長一段時間，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年已采取大量的測量，平均值都作了詳盡的記錄&l

8、t;/p><p>　　3.能源審計和熱回收</p><p><b>　　3.1.質(zhì)量平衡</b></p><p>　　對于干煤和預(yù)熱器組成的平均廢氣在圖所示。對煤炭組成的基礎(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>　　原材料和煤組成沒有改變。</p><p>　　窯平均表面溫度不會改變。</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[7]。參考焓，認(rèn)為完全燃燒，該系統(tǒng)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％

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組成部分展品和其他一些重要的數(shù)據(jù)吻合文獻(xiàn)報道[2,5,7]。</p><p>　　3.3。窯余熱回收系統(tǒng)</p><p>　　整個系統(tǒng)的效率可以定義由

12、G¼¼問6= Qtotal輸入1795=3686¼0:487或48.7％，可視為相對較低。基于當(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。有幾個主要的熱損失，這對于熱回收審議來源。這些都是熱損失：</p><p>　　（1）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。熱廢氣直接通過蒸汽發(fā)生器(WHRSG),與水換熱完成能量轉(zhuǎn)換一個典型的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驅(qū)動蒸汽渦輪驅(qū)動發(fā)電機(jī)。產(chǎn)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(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。以下計算被

15、用來尋找發(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WHSRG效率必須作出合理的估計我們假設(shè)一個蒸汽發(fā)生器，85％的整體效率。當(dāng)氣體通過WHRSG的推移，能量會被轉(zhuǎn)移和氣體的溫度會下降。針對水輪機(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WHSRG能量傳遞的</p><p>　　QWHSRG = 0.85×2662=2263kW</p><p>　　下一步是要找到一個蒸汽渦輪發(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)長的時間?？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，我們發(fā)現(xiàn)節(jié)省的能源=（發(fā)電量）×（使用時間）節(jié)省的能源= (1000 kWT)×(8000h/yr)=8×106 kWh/yr電力的平均單價為0.07可采取美元/千瓦時，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。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(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,因為它將會被儲存在倉庫中一會兒在進(jìn)入燒成過程。</p>&

21、lt;p>　　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(yù)先加熱原料保存。在軋機(jī)的優(yōu)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(zhì)。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(zhì)量流率來成磨坊?；旌蟽煞N主要熱氣流將導(dǎo)致約280℃到一個單一的氣體流，如圖所示。運(yùn)用質(zhì)量守恒原理和節(jié)約能源法共對軋機(jī)（忽略熱損失）在對原料的溫度上升了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>　　一個詳細(xì)的能源審計分析，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％），對流換熱。對于前兩個損失，傳統(tǒng)WHRSG系統(tǒng)的建議。計算表明，1兆瓦的能量可恢復(fù)。對于窯面，二級殼系統(tǒng)已提出并設(shè)計。這是認(rèn)為該系統(tǒng)的使用將節(jié)能3兆瓦。 因此，整個系統(tǒng)的總儲蓄據(jù)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(tǒng)預(yù)計將低于1.5年。</p>