目前,我国综合能源利用效率约为33%,比发达国家低10个百分点,单位产值能耗是世界平均水平的两倍多,主要产品单位能耗平均比国外先进水平高40%,是目前世界上单位能耗最高的国家之一。因此,单纯依靠加大能源建设力度已无法从根本上解决问题,必须从提高能源利用率上下功夫。在能源紧缺的今天,如何提高现有人造板企业的用热效率,降低能源消耗已成了紧迫的问题。年产量小于8万立方的人造板企业普遍采用导热油炉加热系统,而导热油炉的热效率仅能达到70%-75%。针对这种情况,笔者对云南省古林木业有限公司年产4万立方MDF薄板生产线供热系统进行了改进,明显提高了系统的热效率,取得了很好的效益。
1. 传统供热系统
1.1 传统供热系统简述
供热系统采用常能总厂生产的WL-600型有机载体加热炉,该加热炉以木材肥料、废板、锯屑、砂光粉、煤及可燃垃圾中的一种或几种混合燃料,经燃烧室燃烧产生热能将有机热载体(导热油)加热,再经过循环泵的强制循环将高温有机热载体送给用热设备并返回后对其重新加热。该系统由燃烧室、热油循环系统、烟气排放系统等几部分组成,其中热油循环系统是将导热油加热后提供给干燥机散热器、热压机、调供胶系统、制胶车间等用热点,烟气排放系统是将燃烧室燃料燃烧过程中产生的烟气经净化后排放到大气中,其工艺流程如图1所示。
1.2 加热炉燃料需求计算
WL-600型有机载体加热炉额定发热量为600×10000卡/小时、热效率为70%,管道平均热损失系数为1.07,其燃料热量需求量为:
Qo =600×10000×1.07/0.7=917×10000卡/小时
该导热油炉主要原料为废木材,每公斤绝干废木材发热量约为4000卡,当导热油炉全负荷工作时每小时绝干废木材需求量约为2290KG,则每年绝干废木材需求量约为16488T。
2. 改进措施
笔者通过分析认为,燃烧炉燃烧产生的热量主要消耗于以下三部分:一是用于加热循环导热油;二是壳体及管路散热;三是通过烟气带入大气。为了提高热效率、降低燃料需求量必须排放到大气中的高温烟气加以充分利用。
烟气是燃烧燃料所产生的高温气体,里面含有大量的灰分、硫化物及其他杂质,要使高温烟气的热量得到充分净化。烟气利用的方案有两种:一是将高温烟气通过散热器使热介质加热后间接利用;二是使洁净的高温烟气通过干燥机进入直接利用。第一中方案由于通过散热器将热介质加热后间接利用,存在散热器的热转换效率损失,而且通过散热器排放的高温烟气温度还是很高;而第二种方案是将烟气直接利用,热效率可以大大提高。因此,笔者读云南省古林木业有限公司4万立方薄板生产线供热系统采用第二种方案进行改进,改进后的工艺流程如图2所示。
① 净化烟气:为了获得比较洁净的高温烟气,采用高效的多式除尘器二次除尘,从而使进入干燥机的高温烟气不含有任何杂质,由于采用二次除尘后系统压损增加,所以将锅炉引风机功率加大20kw,使风机的全压增加约1.5kpa。
② 降低烟气的温度:从除尘器出口的烟气温度高大350°C,直接进入干燥机容易使纤维着火,因此在进入干燥机之前增加一个空气混合室。混合室有两个进口,一个口进烟气,另一个进适量的新鲜空气,都通过蝶阀控制进风量。另外还有一个出口与干燥机风机进风口连接,通过调整上面两个碟阀开启的大小来获得适合工艺要求恒定的干燥温度,以满足纤维干燥的工艺要求。
③ 原来干燥机风机通过的是新鲜冷空气,现在要通过100°C以上的高温混合空气,因此必须采用能耐高温的风机取代原有的普通风机。
④ 要实现温度的自动调整,需将手动碟阀改为电动碟阀,并在空气混合室进口和出口增加几个温度传感器,通过其输出的电信号来控制电动碟阀开启的大小。
3. 效果
原有的气流干燥机采用高温导热油通过散热器将新鲜冷空气加热到160-170°C。再通过风机吹到管道里,在输送物料的同时将物料干燥;改进后干燥系统通过利用高温烟气与导热油混合干燥,取得了以下几方面的明显效果:①散热器进口导热油温度和压力明显下降;②锅炉每小时的燃料消耗明显降低,从而使单位生产成本大幅下降;③通过烟囱排放到大气中的污染物大大降低。
4.理论计算
4.1初始条件确定
WL-600型有机载体加热炉每小时烟气排气量为Q=26985立方/小时;烟气进混合室前温度t1=350°C,由于是产生薄板,所以经气流干燥机出口是温度较低,t2=80°C;烟气的主要参数如下:比热Cy=1.358KJ/KG·K,密度p=1.1kg/立方。
4.2每小时利用烟气热量
如果能利用的烟气量为60%,则每小时可利用的烟气热量为:
Q=Mg(t1-t2)×60%=QpCy(t1-t2)×60%
=26985×1.1×1.358×(350-80)×60%
=6500000KJ/h
=1550000kcal/h
4.3热效率的提高
每小时燃料热量需求量为Q。=9170000Kcal/h.
利用烟气提高的热效率=Q/Q。=1550000/9170000=16%,通过利用烟气后导热油炉的热效率可以提高到86%。
4.4 节约燃料量
每公斤绝干废木材发热量按4000kcal计算,则每小时可节约废木材约390㎏,每年可节约木材燃料约2800t。
5.结束语
①采用多级净化除尘和温度调整的烟气直接送到干燥工序,使导热油炉的热效率大大提高,节约了大量的燃料,在技术上是可行的,有一定的推广价值。
②由于大部分烟气都被利用,使排放到大气中的烟气污染减少,符合国家的环保政策。
③原料消耗的减少使人造板企业的生产成本下降,产品更具有市场竞争力。
综上所述,改造传统的导热油炉,使烟气变废为保,取得了良好的经济效益和环境效益。









