Grupo MER
Fonte: Actas da China Lime Industry Exchange Technology and Cooperation Conference de 2025
Resumo: Este traballo analiza os tipos de tecnoloxías de utilización de calor residual e calor residual nas liñas de produción de fornos rotativos de cal, e presenta as innovacións tecnolóxicas e os casos de aplicación de Dingzheng Heavy Machinery na utilización da calor residual.
1 Introdución
A conservación da enerxía e a redución de emisións é unha política nacional básica e a tarefa principal da estratexia de desenvolvemento enerxético. Impulsada por esta política, a industria dos fornos rotativos de cal conseguiu transformacións positivas, como a actualización tecnolóxica e a optimización da estrutura industrial, pasando da produción extensiva a unha fabricación intelixente verde estandarizada. Baixo o impulso das políticas, a redución do consumo de enerxía e a mellora do nivel de tecnoloxía de utilización da calor residual dos fornos rotativos de cal convertéronse no núcleo da competitividade de varias empresas de produción.
Este artigo presenta brevemente os tipos de calor residual dos fornos rotativos de cal, as tecnoloxías de utilización da calor residual e as innovacións tecnolóxicas neste campo realizadas por Handan Dingzheng Heavy Machinery Co., Ltd.
2 Tipos de calor residual nas liñas de produción de fornos rotativos de cal
Entre todos os obxectivos de aforro de enerxía e redución de emisións, as industrias de alto-consumo de-enerxía conseguiron os resultados máis significativos. Debido ao seu proceso e método de tostado únicos, a liña de produción de cal de forno rotativo produce cal activada da mellor calidade nas mesmas condicións de materia prima e combustible, o que resolve ben os problemas de sub-queima, sobre-queima e calcinación irregular da cal, e ten unha alta actividade. Polo tanto, a tecnoloxía de produción de cal do forno rotativo foi promovida rapidamente na industria da cal.
O consumo de enerxía da liña de produción de cal do forno rotativo é relativamente lixeiramente maior, principalmente porque parte da calor é eliminada pola calor residual e a disipación de calor do equipo. As principais perdas de calor son as seguintes:
(1) Parte da calor é eliminada pola emisión de gases de escape na cola do forno;
(2) Parte da calor é quitada pola cal acabada vertida;
(3) Parte da calor é quitada pola calor radiante do prequentador, do forno rotativo e do arrefriador. Especialmente, o forno rotativo ten unha gran superficie, polo que a calor quitada pola calor radiante é máis evidente.
Problemas derivados: As anteriores condicións de traballo conteñen abundante calor residual. Se se descarga directamente, non só provocará desperdicio de enerxía senón que tamén agravará a contaminación térmica ambiental. Polo tanto, a tecnoloxía de recuperación e utilización de calor residual converteuse nun tema de investigación para varias empresas de produción e empresas de deseño e construción de fornos de cal, e é un factor importante para mellorar a competitividade das empresas. O aproveitamento da calor residual dos fornos rotativos é de gran importancia. A través da tecnoloxía de recuperación e utilización de calor residual, non só reduce eficazmente o consumo de enerxía, senón que tamén reduce en gran medida as emisións nocivas, reduce o grao de contaminación e danos ambientales e promove ás empresas a completar varios indicadores obrigatorios de conservación de enerxía e redución de emisións.
3 Tecnoloxías de aproveitamento da calor residual para liñas de produción de fornos rotativos de cal
Tendo en conta as causas da calor residual: a calor residual dos gases de escape na cola do forno, a calor residual da cal acabada e a calor radiante dos tres principais equipos principais, a utilización de calor residual e a redución da perda de enerxía térmica promóvense principalmente en torno á actualización de equipos, optimización de procesos e control intelixente.
3.1 Mellora de equipamentos e materiais
Optimice os equipos de prequecemento, desenvolva tecnoloxía de calcinación de alta pre{0}}taxa de descomposición e prequentador de alta-eficiencia, aumente a área de prequecemento, uniformice a distribución de gases de combustión, mellore a eficiencia de conversión de calor do prequentador e reduza o consumo de combustible de calcinación.
Optimice os equipos de refrixeración, desenvolva un refrixerador de forno vertical de alta{0}}eficiencia, aumente a temperatura de prequecemento do aire secundario, minimice a participación directa do aire frío na combustión, o que pode aumentar efectivamente a temperatura de combustión no forno e reducir o consumo de combustible.
Actualice os materiais refractarios, especialmente os materiais de revestimento do forno, adoptan fundicións refractarias con boa resistencia ao choque térmico e resistencia ao desgaste, controlan estrictamente a temperatura do corpo do forno na zona de calcinación e reducen a perda de disipación de calor do corpo do forno.
3.2 Utilización en cascada e{1}}en profundidade da calor residual
Constrúe un sistema de utilización en cascada de "prequecemento de materia prima e combustible - xeración de enerxía de calor residual - subministración de vapor de calefacción/produción" para mellorar a taxa global de utilización da calor residual.
No sistema de liñas de produción de fornos rotativos de cal, as tecnoloxías de prequentamento e refrixeración son as tecnoloxías fundamentais deste tipo de fornos. O prequentador reduce a emisión de gases de escape na cola do forno mediante o prequentamento da pedra caliza para realizar a utilización da calor residual, e o arrefriador reduce a temperatura de descarga de cinzas ao prequentar o aire de combustión para realizar a función de prequentamento da utilización da calor.
Tecnoloxía de calefacción/abastecemento de vapor de calor residual: transfire a calor residual do gas de cola a auga fría ou aire frío a través de intercambiadores de calor para xerar auga quente (80-120 graos) ou vapor (0,3-0,6 MPa), que se usa para a calefacción de fábricas, a auga doméstica dos empregados ou o vapor de produción auxiliar. Ten un custo de investimento baixo e é axeitado para pequenas e medianas empresas ou parques con demanda de calefacción na zona circundante.
O gas de escape na cola do forno require un proceso de desnitrificación. A calor residual do gas de cola do forno rotativo cumpre os requisitos do proceso de desnitrificación a baixa-temperatura, polo que non é necesario engadir equipos adicionais de complemento térmico da estufa quente, o que reduce o investimento de construción do proceso de desnitrificación.
Tecnoloxía de refrixeración de calor residual a baixa-temperatura: adopta unidades de refrixeración de absorción, que utilizan a calor residual dos gases de cola como enerxía impulsora para arrefriar a auga a 7-12 graos para o aire acondicionado do taller ou o refrixeración do proceso. É axeitado para empresas de procesamento de cal en zonas de alta temperatura ou con demanda de refrixeración e forma un sistema integral de utilización de calor residual de "inverno cálido e verán fresco" con tecnoloxía de calefacción.
Para as liñas de produción de cal do forno rotativo que usan carbón pulverizado como combustible, o gas de escape quente na cola do forno utilízase para secar o carbón en bruto, de modo que a calor residual do gas de escape da cola do forno é totalmente utilizada.
3.3 Control intelixente e optimización de parámetros
Implementa un sistema de control intelixente experto para regular con precisión parámetros como a temperatura de calcinación e a relación de combustible mediante algoritmos, prever as condicións do forno con antelación, reducir o consumo de carbón do sistema de combustión e optimizar a velocidade de rotación e o ángulo de inclinación do corpo do forno para mellorar a eficiencia do intercambio de calor entre os materiais e o gas quente. Instala sensores de temperatura, presión, caudal, etc., en tempo real-axusta a carga dos equipos de intercambio de calor a través do sistema PLC para que coincida coa flutuación das condicións de traballo do forno rotativo e realice un control preciso combinado con algoritmos de IA.
4 Innovacións na utilización de calor residual de Handan Dingzheng Heavy Machinery Co., Ltd.
Como impulsor da industria da cal, Handan Dingzheng Heavy Machinery Co., Ltd. toma a iniciativa de optimizar o deseño, confía nas vantaxes técnicas e de experiencia acumuladas ao longo dos anos, mantén o ritmo dos tempos, introduce activamente novas tecnoloxías e conceptos e realizou unha serie de innovacións na conservación de enerxía, a redución do consumo e a utilización da calor residual.
(1) O prequentador adopta o concepto internacional avanzado de deseño de-compartimentos grandes. Sobre a base de garantir a zona de intercambio de calor, minimiza o número de equipos (dispositivos de empuxe) e reduce a taxa de fallo; adopta o tipo de compartimento independente e a tecnoloxía de nivel de material de compartimento axustable, o que fai que a temperatura de prequecemento dos materiais en cada compartimento de prequecemento sexa máis fácil de axustar e controlar e que a temperatura de prequecemento sexa máis estable.
(2) O refrixerador adopta un método de refrixeración de gran-zona. O refrixerador divídese en catro áreas de refrixeración e descarga, e a velocidade de descarga de cada área pódese controlar de forma independente segundo a temperatura do material; o aire de refrixeración está en contacto directo coa cal quente no arrefriador, cun bo efecto de arrefriamento e baixa temperatura de descarga de cinzas (uns 70 graos superior á temperatura ambiente); despois de que o aire de refrixeración arrefríe a cal, a temperatura pódese prequecer a máis de 750 graos e utilizarse como aire secundario de combustión-de apoio do forno rotativo. Ten unha alta eficiencia de intercambio de calor e unha alta taxa de utilización da calor residual.
(3) Mediante a simulación teórica e a operación real da liña de produción, Dingzheng optimizou a estrutura do conduto de aire de refrixeración e o dispositivo de distribución de aire frío do refrixerador vertical, mellorou especificamente o rendemento do material resistente á calor- das pezas resistentes á calor- e adoptou o distribuidor exclusivo de Dingzheng. En comparación cos refrixeradores comúns, ten un mellor efecto de arrefriamento e unha vida útil máis longa.
(4) Para liñas de produción a gran-escala e cal fráxil, adóptase un deseño de ventilador de refrixeración múltiple-. Segundo a diferente presión e altura de cada parte do refrixerador vertical, utilízanse ventiladores con diferentes volumes de aire e presión, o que é conveniente para o axuste, pode previr eficazmente fenómenos anormais, como o material pegado e o material vermello, e mellorar a eficiencia do intercambio de calor.
(5) Para as empresas de produción de cal en fornos rotativos que usan carbón pulverizado como combustible, usar o gas de combustión na cola do forno para secar o carbón bruto é un proceso moi económico e seguro. Non só aforra a enerxía térmica necesaria para o secado, senón que tamén garante a seguridade da moenda do carbón. Este proceso é moi maduro e foi promovido e aplicado.
(6) A disipación de calor do cilindro do forno rotativo de cal é un dos principais motivos do alto consumo de calor do forno rotativo. Unha forma eficaz de reducir a temperatura do cilindro é utilizar materiais refractarios con bo rendemento de illamento térmico. A nosa empresa adopta tecnoloxía de ladrillos compostos patentada con boa resistencia á temperatura, resistencia ao desgaste e rendemento de illamento térmico, que reduce efectivamente a temperatura da pel do forno, reduce a disipación de calor do corpo do forno e toma o liderado na introdución de materiais de illamento súper térmico 5S na liña de produción do forno rotativo branco calcinado.
(7) A calor superficial do cilindro do forno rotativo tamén é unha dirección de investigación. Engadir unha cuberta de recollida de calor na zona de calcinación do forno rotativo para recoller e utilizar esta parte da calor pode resolver o problema de calefacción das oficinas e os dormitorios dos empregados e o problema do baño dos empregados con menos investimento e resultados rápidos. A nosa empresa adoptou este esquema en moitos proxectos, aplicado principalmente en zonas frías do norte.
5 Casos de aplicación de utilización de calor residual por Handan Dingzheng Heavy Machinery Co., Ltd.
Como empresa líder na industria de cal de fornos rotativos, Handan Dingzheng Heavy Machinery Co., Ltd. responde á demanda do mercado no proceso de construción de deseño e enxeñería e sempre pon en primeiro lugar a conservación de enerxía e a redución de emisións. A continuación enuméranse varios casos de aplicación de proxectos.
(1) Nunha liña de produción de cal de forno rotativo 800T/D dunha planta de aceiro, máis do 90% da fonte de calor de secado necesaria para o carbón pulverizado do muíño de carbón procede dos gases de escape na cola do forno. Ademais, engádese un intercambiador de calor-e-tubular na saída de aire do prequentador. A auga quente de 90 graos xerada despois do intercambio de calor utilízase para o proceso de refrixeración centralizada na planta. Ao mesmo tempo, a temperatura do gas de escape quente na saída do prequentador redúcese a uns 170 graos, o que xoga un bo papel na protección da bolsa de tea do colector de po resistente ás altas-temperaturas na cola do forno e prolonga a súa vida útil. A figura 1 mostra o intercambiador de calor e a temperatura da cola do forno antes e despois do intercambio de calor que se mostra no sistema de control central.
(2) Nunha liña de produción de cal do forno rotativo dunha planta de aceiro na provincia de Hebei, instálase un dispositivo de recollida de calor de cilindro na sección de calcinación do forno rotativo para satisfacer a demanda de calefacción da oficina de inverno na zona de produción e a demanda de baño dos empregados no verán. Engádese unha caldeira de calor residual na saída de aire do prequentador, e o vapor xerado utilízase para as necesidades doutras cadeas industriais da empresa.
(3) Nunha liña de produción de cal de forno rotativo dunha planta siderúrxica, a tecnoloxía de desnitrificación SCR a baixa -temperatura é adoptada para a desnitrificación do gas de cola e a calor residual do gas de cola cumpre plenamente os requisitos do proceso de desnitrificación.
6 Conclusión
A utilización da calor residual é un camiño clave para a industria da cal para reducir custos e aumentar a eficiencia e acadar os obxectivos de "dobre carbono". O principio de recuperación e utilización da enerxía residual do proceso e da calor residual é "utilización en cascada, utilización de alta-calidade e alta-eficiencia". Para a recuperación e aproveitamento da calor residual dos gases de combustión dos fornos industriais, en principio, debe utilizarse completamente para o prequecemento do aire, combustible e materiais. Se non se pode recuperar por si só, debería utilizarse para instalacións externas de recuperación de calor. O gas de combustión na cola do forno rotativo de cal xeralmente non supera os 250 graos, que pertence aos gases de combustión de baixa -temperatura. A súa tecnoloxía de aproveitamento da calor residual está suxeita a certas limitacións, e aínda hai moito espazo para o desenvolvemento da tecnoloxía de recuperación da calor residual dos gases de combustión.
A produción de fornos rotativos de cal é unha industria de alto-consumo-de enerxía e de altas-emisións. A recuperación e utilización da calor residual para conseguir a conservación de enerxía e a redución de emisións atraeron cada vez máis a atención das empresas de produción de cal. Como mellorar aínda máis a eficiencia térmica dos fornos rotativos, aproveitar plenamente os recursos de calor residual de gases de combustión a baixa -temperatura na produción de fornos rotativos e recuperalos e aplicalos ao consumo de calor ou á demanda de refrixeración das empresas para lograr a conservación de enerxía e a redución de emisións, reducir os custos de produción e protexer o medio ambiente é un tema importante que merece unha investigación profunda.
Handan Dingzheng Heavy Machinery Co., Ltd.
