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催化剂烧结炉余热怎么利用?

烧结炉是粉末冶金领域广泛应用的高温热处理设备 ,工件在烧结炉膛中经过高温烧结后 ,需要通过冷却装置使工件冷却下来 ,一般烧结炉的冷却装置是用水作冷却介质的夹层冷却水套(简称冷却水箱)。当工件从炉膛中进入冷却水箱时,释放出大量的热量,辐射或传递到冷却水中。通常 ,吸收了大量热能的冷却水 ,经过各种途径冷却的同时把大量的热量排到大气中 ,既浪费了能量 ,又形成热污染。在低碳经济时代 ,节约能源、减少排放是每个人义不容辞的职责。设计制造出一种烧结炉冷却水热能利用装置 ,既可以利用能源 ,又可以降低排放 ,是两全其美的大好事。

图1 是烧结炉冷却水热能利用装置的原理图。烧结炉炉膛(1)上依次安装有第一节冷却水箱(2)、第二节冷却水箱(3)和第三节冷却水箱(4)。
通常的冷却原理是 :第三节冷却水箱(4)通过软管(7)与第二节冷却水箱(3)相连 ,第二节冷却水箱(3)与热水出水管(6)、热水出水管(6)与冷却塔(15)、冷却塔(15)与水池(14)、水池(14)与抽水泵(12)、抽水泵(12)与冷水管(11)、冷水管(11)与水塔(10)、水塔(10)与冷却进水管(9)、冷却进水管(9)与第三节冷却水箱(4)相连 ,件辐射的热量 ,热量随着水流的流动被带到管道及冷却塔而散发到大气中 ,同时得到降温的作为冷却介质的水在这些管道或装备中沿着箭头方向循环流动 ,在冷却水箱部位吸收高温工水继续循环利用。


该装置的特殊特征在于 :热水出水管(6)还与分流管(16)、分流管(16)与蓄水箱(19)、蓄水箱(19)与热水进水管(20)、热水进水管(20)与第一节冷却水箱(2)、第一节冷却水箱(2)与蒸汽管(8)、以及蒸汽管(8)与工作站(13)相连。在分流管(16)与蓄水箱(19)之间装有抽水泵(17)和阀门(18),在蓄水箱(19)与第一节冷却水箱(2)之间也装有抽水泵(22)和阀门(21)。在第一节冷却水箱(2)的侧面安装有水位计(5),在底部安装有排污管(23),在上部安装有加热装置及安全阀(24)。该特殊装置的功能原理类似于一个小小的锅炉 [2],有一定温度的冷却水流经 6-16-17-18-19-20-21-22 后 ,进入第一节冷却水箱(2),当高温烧结的工件从炉膛进入到第一节冷却水箱时 ,释放出大量的热量 ,冷却水吸收热量后转化成蒸汽 ,经蒸汽管(8)流到工作站(13),用于生产和生活中 ,实现节能减排。
 
烧结炉冷却水热能利用装置的关键技术
该热能利用装置的关键在第一节冷却水箱(2)的设计制造 ,图 2 为第一节冷却水箱的截面图。
水箱(2)是由内层(25)、储水层(26)、中间层(27)和外层(28)所组成 ;其中 ,内层(25)和中间层(27)为耐高温高压的 19Mn6 特种钢材料所制成 ,外层(28)为三元乙丙橡胶保温材料所制成。为了保证所产生蒸汽的稳定性 ,在上部安装有智能控温的加热装置 ,当工件释放的热量不足以产生蒸汽时 ,可通过调节加热装置补偿热量。在侧面安装有水位计(5),调节水箱中的水位在 60%~70% 之间 ,以利于蒸汽的产生。在底部安装有排污管(23),以便于清理水垢。在上部还装有安全阀(24)以保证装置的安全。

3 烧结炉冷却水热能的实践利用
图 1 中的工作站(13)可以是电镀生产线、造纸生产线、锅炉或采暖装置等 ,在日常生产或生活中 ,有着广泛的应用。
我厂有电镀生产线 ,以前是用锅炉产生蒸汽供生产线使用 ,每年光燃油的费用就高达 50 万元,同时我厂有 10 条烧结炉生产线,通过各台炉热能利用装置并网使用后 ,锅炉得以停用 ,每年为工厂节约 50 万元以上 ,提高了效益。
如果在北方 ,该装置是绝佳的采暖供热装置。
此外 ,在造纸、化工以及日常生活中 ,该装置都可以得到广泛的应用。

4 结论
能源是人类赖以生存和发展及社会进步的重要基础 ,也是经济发展的原动力。随着能源形势日趋严峻 ,节能减排越来越成为当前工业及各部门面临的重要问题 ,已成为当今人类的共识。温家宝总理 2009 年 12 月 18 日在丹麦哥本哈根气候变化会议领导人会议上讲到 :“1990 至 2005 年 ,我国单位国内生产总值二氧化碳排放强度下降了 46%”,同时又提出“我国到 2020 年单位国内生产总值二氧化碳排放比 2005 年下降 40% ~45%”的目标 ,这是需要大家共同付出艰苦的努力才可以实现的。烧结炉冷却水的余热属于低品位余热 ,但只要我们想着加以利用 ,就可以产生不少的经济效益。为节能减排做出自己的努力是每个公民义不容辞的责任。

原文《烧结炉的热能利用》何耀春

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