蒸压釜内蒸压养护与余热回收

蒸压釜内蒸压养护与余热回收

解决能源问题的战略措施根据中国科学技术部的研究，中国是世界上资源浪费最严重的国家之一，排名59个国家中排名56名。另据统计,中国的能源使用效率仅为美国的26.9%,日本的11.5%。我国是世界上人口最多的发展中国家,人均能源资源拥有量相对比较低,能源资源问题一直是关系我国经济社会发展全局的一个重要战略问题。因此,推进节能减排,克服能源短缺的“瓶颈”制约,解决环境污染和生态问题,加强节能和环境保护,意义重大。建材行业的生产能耗占全国总能耗的9%左右,占工业能耗的13%左右,二氧化硫排放量占14%左右,排放粉尘和烟尘占全国工业排放量的55%左右,而墙体材料占建材工业能耗总量的23%左右。这组数字充分说明,建材行业是能耗大、污染重的产业,其节能、降耗、减排的工作任重道远。目前,在硅酸盐建材制品厂,最常用的养护工艺—蒸压养护,是以高温高压饱和水蒸气为热介质,在压力容积即蒸压釜内来实现。蒸压釜是硅酸盐制品进行蒸压养护的专用设备。在蒸压釜内装入制品,再通入饱和水蒸气,经过一定的时间,制品中硅质材料与钙质材料进行水化反应而取得制品强度。蒸压养护需要消耗的热量同样,加气混凝土生产养护工艺也采用蒸压养护,蒸压养护是加气混凝土厂主要的耗能工序。在蒸压釜内,当高压饱和水蒸气送入后,在蒸汽与坯体之间,蒸汽与釜体和蒸养车等设备之间,将进行一系列热量交换过程,将蒸汽的热量传递给坯体与设备。制品在养护过程中需要消耗的热量主要取决于制品本身的性能及养护制度,其饱和蒸汽单位热耗一般为220kg/m3～300kg/m3,当生产管理较好,余热得到利用时,有可能低于上述范围。据有关资料显示:在整个蒸压养护过程中,加热制品所消耗的热量大约占35%～37%,加热设备的热量大约占20%～23%,热量散失的损失部分大约占3%,釜内自由空间的蒸汽含热约为5%～6.5%,冷凝水含热约为30%～33%,当釜体保温较好,蒸压釜连续使用时,热量的利用率就会高一些。从节能角度考虑,加热制品、加热设备的热量是不能避免的,热量散失总是要发生的,但可以通过做好保温使其降到较低的水平。而蒸压釜余气和冷凝水则可以再次利用。这部分余热占总热耗的33%～38%,如果利用好,则可以降低能耗,节约能源。1.蒸压釜控制在蒸压养护过程中,加热阶段产生剧烈的冷凝,降温阶段产生剧烈的再蒸发。降温阶段排出的蒸汽,小部分来自蒸压釜的自由空间,大部分来自制品中冷凝水再蒸发的蒸汽。因此,在蒸压釜降温时和多釜循环运行时可先通过倒汽的方法,把蒸汽从压力高的釜转换到压力低的釜内,直到两釜气压接近平衡,实现热量的再利用。这种办法简单省事,因而使用较多,一般恒温压力为1.3MPa的蒸压釜可以向升温釜内输送0.3MPa的蒸汽,其余的只好排入大气中。蒸汽利用率一般小于50%左右。如果采用蒸汽喷射器的方法,则基本上可以使余汽全部得到利用。图为某加气混凝土厂蒸汽热力控制管道图,图中共有7条Φ2m蒸压釜,在蒸压釜上方搭设有热力控制操作平台,设计有供汽管、釜间倒汽管、喷射器形成的真空釜间倒汽管、抽真空及排汽管。设蒸压制度升温阶段为2小时,恒温7小时,降压为2小时,釜内抽真空及制品进出釜1小时。若1#釜此时为降温釜,正常生产时7#釜此时应处于抽完真空排出釜内空气正准备升温状态,通过热力控制可以使1#釜蒸汽倒入7#釜内,直到两釜气压接近平衡。此时连通1#釜与7#釜喷射器形成的真空釜间倒汽管,打开7#釜Φ32mm供汽管,启动蒸汽喷射器,利用高压流过喷射器的高速蒸汽在喷射器内形成真空负压,将1#釜内蒸汽余汽带入7#釜。通过以上措施,可实现对余汽最大限度的利用,达到节能目的。但如果蒸压釜数量较少,则余汽利用就不太方便,现在加气混凝土厂也有采用大釜即Φ2.68m及Φ2.85m蒸压釜进行制品养护,大釜投资较高,且制品容积率比小釜要低。如果建设场地面积比较宽松,新建项目建议还是使用小釜,既可节省投资,又便于余汽回收利用。2.蒸压釜冷凝水利用在蒸压养护升温的最初30min到1h内,蒸汽进入蒸压釜后,首先将加热温度较低的养护小车、釜体内壁,并形成大量的低温冷凝水,冷凝水的沉积妨碍了釜底温度的升高,如果不及时排除冷凝水,将使釜顶釜底的温差加大,如果冷凝水排放系统完全被堵塞时,温差有可能高达70℃,这将使蒸压釜所承受的荷载大大超过设计值,给蒸压釜的安全运行带来隐患,所以在蒸压养护时应当保持疏水器设备畅通,及时排除釜底冷凝水。冷凝水量与蒸压釜的容积、制品状况及蒸压制度有关。一般来说,一台Φ2×21m蒸压釜,装入制品约28m3,每个养护周期将产生5t左右冷凝水,升温初期冷凝水温度稍低,随后逐步升高,通常在60℃～100℃范围内波动。蒸压釜冷凝水的利用主要来自两方面:其一利用其热量,其二利用其冷凝水,起到节水的作用。冷凝水可以用来加热锅炉给水。由于釜内排出的冷凝水一般都含有一定量的杂质或少量油类,不能直接用于锅炉给水,可通过简单的容积式换热器,利用其热量加热锅炉给水,提高锅炉给水温度,从而提高锅炉效率。冷凝水可以用来加热生产用水,经加热后可以作为浇注后静停室坯体干热养护所需的热媒,也可以作为生产配料所需用水。冷凝水也可以用来加热生活用水,被加热的生活用水可以用于职工淋浴用水,冬天也可以用作生产车间或其他建筑采暖热媒。结合图示,可以简单说明一下某加气混凝土厂蒸压釜冷凝水用于生产的情况:图中共有7条Φ2m蒸压釜,冷凝水量约为65t/d,冷凝水中含有Ca(OH)2等物质,PH值较高(PH为9～10),直接加热会对管路系统及设备产生腐蚀。该厂将95℃高温冷凝水通过20m3水箱内的排管散热器后(另设有一根蒸汽管作为辅助加热热源),使水箱内的水温提高40℃～50℃。设定水箱中的热水加热后温度达到90℃后,经热水循环泵加压作为静停室及生产车间采暖的热媒。采暖后的回水(温度70℃)回到热水箱内循环使用。冷凝水通过排管换热后,水温降至70℃左右,再回到50m3冷凝水池与补充的新鲜水混合,混合后水温大约为30℃,再由水泵供给生产配料使用。由于提高了配料水温,可相应减少浇注搅拌机的蒸汽用量。采取了上述节能措施后,与单纯用蒸汽加热相比,在冬季采暖期每天约能节约2t的蒸汽,在非采暖期可满足静停室升温的需要。这样既充分利用了冷凝水的热