陈海霞 汪家胜
瑞泰马钢新材料科技有限公司 安徽马鞍山 243000
摘要：针对工业窑炉造成的环境污染严重、治理难的问题，瑞泰马钢通过技术研究，开发出了有机废气燃烧兼具余热利用的新型工业窑炉，通过对耐火材料干燥类窑炉烟气深层有效处理，实现了烟气余热重复利用，有效节省了能源，并保护了环境。
关键词：干燥窑炉；余热利用；烟气处理；环境保护
Research on flue gas treatment and waste heat utilization technology of drying kiln
Chen Haixia, Wang Jiasheng
（Ruitai Masteel Nwe MaterialsTechnology Co.,Ltd, Ma'anshan 243000, Anhui, China）
Abstract: In view of the serious environmental pollution caused by industrial kilns and the difficulty in treatment, Ruitai Masteel has developed a new type of industrial kiln that combines organic waste gas combustion and waste heat utilization through technical research. The effective treatment realizes the reuse of flue gas waste heat, effectively saves energy, and protects the environment.
Keywords: Drying kiln; waste heat utilization; flue gas treatment; environmental protection
传统的工业窑炉严重污染大气环境，给环境保护、大气治理带来了巨大的困难。近年来，各省市纷纷发布对工业炉窑的大气排放标准，推动工业炉窑的达标排放，促进空气质量的改善相关产业的高质量发展。
一、目前低温窑炉烟气的处理方式
目前在砖瓦、玻璃、耐火材料、陶瓷、铸造、铁合金、再生有色金属等涉工业炉窑行业，存在环保治理设施简易，甚至没有环保设施的局面，行业发展水平参差不齐。
耐火行业的废气主要是有机废气，有机废气的排放处理一直是比较困难的问题，绝大多数的有机废气对人体的健康有很大的伤害，采用必要的环保设施处理这些废气显得尤为重要。在耐火行业里面经常用到干燥窑炉废气目前采用最常用的处理方式为废气除尘系统、活性炭吸附法加上抽风机，但是这种方式的弊端就是处理风量大，耗能严重，且要经常更换活性炭和经常检测才能保证达到达标排放的效果。
二、窑炉烟气常规处理方式
随着国家对环保的调控越来越严，燃料的改进也是必然趋势。由以前的煤炭、焦炉煤气等燃料逐渐转换为较为清洁的能源天然气。使用天然气可以减少二氧化硫的产生，高品质的天然气中几乎不含硫化物。工业窑炉制造者根据节能减排的制造原则，设计处隔焰燃烧加热法。将产品与燃烧室隔开，将在燃烧室的燃烧的热量通过循环风机源源不断的透过隔断板传导至产品，达到干燥的效果，同时天然气不接触产品燃烧，不会产生有机废气，可以直排。而产品室由于空间小，所需处理的风量减少，风机所耗能减少，达到节能减排的效果。并且在活性炭处理处加上催化燃烧，延长活性炭的使用寿命。这种处理方式已经大大提高了环保设施的处理效率，降低废气的排放浓度，但是还是无法彻底的去除有机废气。
三、瑞泰马钢现有的干燥窑炉烟气处理及余热利用技术
瑞泰马钢为了彻底去除有机废气，根据有机废气的特点，专门设计了有机废气燃烧兼具余热利用的新型工业窑炉。
干燥炉本体供热循环系统及窑炉烟气的处理流程为：干燥窑预热段抽出大量低温烟气，空气通过预热段抽风管道、引风风机、换热器预热后送入一级焚烧炉氧化焚烧处理，一级焚烧炉焚烧后的大部分烟气分段送入干燥窑加热保温段作为热源干燥产品，抽出烟气与送入热烟气风量一致，烟气在窑长方向形成循环，逆流加热制品，同时在窑内分成几个单元，每个单元分段热风循环。
二级VOC烟气焚烧及余热利用系统
经过一次焚烧后烟气大部分作为热源送入干燥窑，另一部分烟气进入二级焚烧炉氧化焚烧后产生高温烧净的烟气经过换热器预热干燥窑抽出低温烟气，然后通过排废风机及烟囱排放。
具体示意图如下：
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二级VOC烟气焚烧及余热利用系统
窑炉内采用供热循环系统包括窑体供热系统和窑内热风循环系统。
干燥窑供热系统由预热段抽风管道、大循环循环风机、一级焚烧炉和分段送热管道组成。
干燥窑预热段抽出大量低温烟气，空气通过预热段抽风管道、大循环循环风机、换热器换热后送入一级焚烧炉氧化焚烧处理，一级焚烧炉焚烧后的大部分热烟气分段送入干燥窑加热保温段作为热源干燥产品，抽出烟气与送入热烟气风量一致，热风在窑长方向形成循环，逆流加热制品。预热干燥窑预热带抽出的低温烟气，可以增大烟气带入的显热量，有效的减少一次焚烧炉加热烟气所需要的燃气量，同时降低二次焚烧炉废气排放温度，节能且减排。
预热器采用带插入件的金属管状预热器，它是一种常用的余热回收设备，广泛应用于冶金、机械、化工等行业。同常规预热器相比，它具有传热效率高，体积小，气密性好，维护方便的特点。
干燥窑预热段抽出烟气经引风风机送入换热器预热，预热后的烟气送入一级焚烧炉焚烧加热到450℃到500℃后分段送入干燥窑内当做干燥热源，参与窑内循环，另一部分送入二级焚烧炉焚烧至750℃余热利用后排放。
每个加热单元设置循环风通道，循环风机安装在炉顶，风道设置在窑炉两侧，送热风管道安装在产品装载的上部，循环风由两侧风道送到辊道下侧，经由制品、辐射管、风机吸入口，完成一个循环。
考虑到工艺的特殊性，在加热过程中会有VOC气体挥发，单套循环风机安装面，采用法兰形式，法兰片之间用石棉垫夹紧，循环风通道的外侧墙板之间的缝隙满焊焊死，防止VOC外漏。
为保证废气内部的有机物挥发充分燃烧，为此燃烧系统采用燃气/助燃流量比例控制。包括燃烧设备选型及布置，一级焚烧炉、二级焚烧炉共用燃料供应系统、助燃系统、助燃风预热器等。
通过PLC控制、压力自动控制系统、燃气总管控制、仪表控制系统、自动温控检测、烟气在线检测等一系列的自动化控制系统进行工艺温度的调节、炉内压力的控制、燃料燃烧的控制，达到A级标杆企业的环保排放标准，实现超低排放。
四、结论
2019年7月生态环境部、国家发展和改革委员会、工业和信息化部、财政部4部委联合下发《工业炉窑大气污染综合治理方案》。《治理方案》明确了工业窑炉大气污染综合治理的目标，到2020年，完善工业炉窑大气污染综合治理管理体系，推进工业炉窑全面达标排放，促进钢铁、建材等重点行业二氧化碳排放总量得到有效控制，《治理方案》推动涉工业炉窑行业加快落后产能淘汰，实施污染深度治理。通过“倒逼”措施，推动工业窑炉向环保深度治理方面发展，同时促进产业高质量发展。通过改进新的工业炉窑工艺达到环保治理水平的提高已势在必行。工业炉窑未来制造趋势务必要满足环保、节能等基本要求。
瑞泰马钢紧跟国家方向，通过开发干燥窑炉烟气处理及余热利用技术，有效减少了有机废气的排放，并实现了余热利用，极大程度上较少了对环境的污染，提高了能源利用率，取得了良好的经济和社会效益。
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作者简介：陈海霞（1984年11月），2007年6月毕业于湖南工程学院自动化专业，现在瑞泰马钢从事环保能源管理工作。