三维管高效热回收器助力纳米碳酸钙生产节能减碳

2022-03-29 3730

核心提示：在纳米碳酸钙生产流程中，涉及到脱水干燥工艺，需要在干燥设备中利用热空气烘干压滤机脱水后的碳酸钙滤饼。

项目背景

某市纳米碳酸钙生产企业年产纳米碳酸钙系列产品6万吨。在纳米碳酸钙生产流程中，涉及到脱水干燥工艺，需要在干燥设备中利用热空气烘干压滤机脱水后的碳酸钙滤饼。热风炉燃煤产生高温烟气后，再加热常温下的干净空气，产生符合烘干工艺要求的热空气，相关的简易工艺流程如图1所示。

图1 热空气工艺流程图

高温烟气在换热器中加热常温空气后，作为尾气排放到大气，但因该企业原有的换热器换热能力不足，导致排放的尾气温度偏高，造成能量的浪费，而这种情形在该行业普遍存在，仅是余热资源浪费的程度有不同而已。此外，由于一般碳酸钙生产企业产品往往有多种，但热风干燥系统可能公用，这导致对热风需求有差异，继而影响到热风炉系统能效利用水平，因此烘干不同产品的排烟温度会存在差异，一般说来，企业会根据生产产品的不同调整热风炉炉况，因此净空气加热器的出口排烟温度一般会在150℃~220℃间波动。通常来说，每生产一吨纳米碳酸钙，因烘干消耗的烟煤大概在130~200kg，因此，干燥工序能耗是纳米碳酸钙生产过程中最大的一部分能耗。为了提高能源的利用率，减少煤耗，公司决定增加空气预热器，采用中科院广州能源研究所朱冬生教授团队的三维管能量回收设备，对烟气的余热进行回收利用，对常温空气预热后再进入其原有的空气加热器，新增空气预热器位置如图2所示。

图2新增换热器位置示意图

增加空气预热器后，对原有烟风系统进行了重新调节，更换了部分风机，以适应新的运行工况。经过对烟气系统、空气系统和热风炉鼓风系统、给煤系统的运行工况联调，达到最佳的运行工况，排烟温度明显下降，同时热烘炉煤耗也明显降低。

三维变形管能量回收换热器

采用全逆流变空间设计，烟气上进下出，空气下进上出，双模块布置（见图3）。设计进出口烟温160℃/110℃，可以将25℃空气加热至105℃。换热基管采用Ф32x2碳钢管，设计工况总换热量605kW，总换热面积201m²，考虑了22.3%换热余量。

图3 能量回收换热器示意图

项目改造效果

目前三维变形管换热器已稳定运行3年，与改造之前相比，产品产量不变，热风炉煤耗量降低180t/月。整个项目的改造费用约100万元（含风机替换、变频控制等费用），按煤价950元/t计算，项目投资回收期约5.8个月。

表1 改造前后参数对比

名称	单位	改造前	改造后
热烘炉煤耗量	t/月	~660	~480
烟气排放温度	℃	160	95
空气进入原换热器温度	℃	30	115
项目投资回收期	月	< 6

图4项目改造现场图

三维变形管能量回收设备运行3年来，共为企业减少煤炭消耗6210吨，折合标煤5700吨；三年来共减少CO2排放量14934吨，减排SO2约合48.45吨，减少氮氧化物排放42.18吨，节能减碳成效显著。

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