CN101066846A - 水泥窑烟气余热用于生料预热加湿的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种将水泥窑排出的烟气余热回收后转化成蒸汽并反馈成用于水泥生料预热加温和加湿的系统工艺，即水泥窑烟气余热回收用于生料预热加湿的工艺方法，先在水泥立窑的烟气排口处安装低温余热回收式热管蒸汽发生器或余热蒸汽锅炉吸收采集水泥窑排出的烟气余热用水泥窑排出的烟气余热产生蒸汽；再将蒸汽通过蒸汽上升管反馈给生料蒸汽预热加湿器给水泥生料预热加湿，加湿后的生料进入成球盘待用；生料蒸汽预热加湿出料口排出的蒸汽由吸汽冷凝器冷凝成水落入成球盘。本发明节能节水，燃烧完全，除尘效果好，环保性强，易于操作和控制，工况稳定，可用于现有水泥窑余热回收利用的改造。

Description

水泥窑烟气余热用于生料预热加湿的工艺方法

技术领域：

本发明涉及一种将水泥窑排出的烟气余热回收后转化成蒸汽并反馈用于水泥生料预热加温和加湿的系统工艺，特别是一种水泥窑烟气余热回收用于生料预热加湿的工艺方法。

背景技术：

现有的水泥窑在入窑煅烧前全部是用常温水加湿生料，新型干法回转窑用水加湿生料后进悬浮预热器，立窑或其他需要成球的回转窑用水加湿生料后进成球盘。加湿用的水全部需要消耗热量蒸发成水蒸汽，以加湿用水为生料重量的12％、生料煅烧成水泥塾料的烧失量为34％、排烟温度200℃计算，加湿用的水蒸发成水蒸汽需要消耗133kcal/1kg塾料热量。目前煅烧水泥消耗煤的热量是850kcal/1kg塾料左右，以水泥立窑为例其中的23％(195kcal/1kg塾料)被烟和水蒸汽消耗；新型干法窑排出悬浮预热器的烟气温度在250℃左右、也使大量的热量被消耗。目前的水泥立窑为降低排烟温度达到节省燃料的目的，往往采用深达70cm左右的湿料层形式以形成暗火燃烧，而采用水加湿生料的原因，一是水泥工业发展初期和逐渐进步过程中水泥行业的科学家和专家主要注重提高水泥质量和单条生产线台时产量；二是能源价格过低；三是蒸汽预热加湿生料设备投资回收期长并存在防蒸汽泄漏和湿料堵的技术难题。归结起来，现有的水泥立窑和新型干法窑在加湿生料及生料预热工艺都普遍存在着燃烧工况差，成本高，燃料用量多和热效率低等突出缺点。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，设计一种使用新型生料蒸汽预热加湿器、低温余热回收式热管蒸汽发生器或低温余热蒸汽锅炉和吸汽冷凝器组合成系统工艺装置，将水泥煅烧过程中排出的烟气余热回收后反馈用于水泥生料加温加湿的工艺方法。

为了实现上述发明目的，本发明先在水泥立窑的原安装两个烟囱处或水泥新型干法回转窑的悬浮预热器附近适当处安装低温余热回收式热管蒸汽发生器或余热蒸汽锅炉吸收采集水泥窑排出的烟气余热，再用水泥窑排出的烟气余热产生蒸汽(放热后的烟气进入除尘器)；再将蒸汽通过蒸汽上升管反馈到生料蒸汽预热加湿器给水泥生料预热加湿，预热加湿后的生料进入成球盘或悬浮预热器；园盘喂料机与生料蒸汽预热加湿器对蒸汽密封，生料蒸汽预热加湿器出料口排出的少量蒸汽由吸汽冷凝器经吸汽冷凝成水落入成球盘。

本发明所述的低温余热回收式热管蒸汽发生器(或余热蒸汽锅炉)由热管、上联管、下联管、立管和排烟烟道箱组合而成，由供水设备将锅水注入锅水加热器加热，被加热的水由锅水加热器通过配水管注入蒸汽发生器，蒸汽通过蒸汽上升管进入蒸汽预热加湿器，作为生料预热加湿的蒸汽源。或利用余热蒸汽锅炉实现其相同功能。

本发明所述的水泥生料预热加湿步骤由园盘喂料机、碎料棒或搅拌机、壳体、湿料下降管组成的生料预热加湿器完成，由电机联动蜗杆、蜗杆联动蜗轮、蜗轮联动承料盘，由刮刀将承料盘上的生料刮到预热加湿器壳体内；通过调节刮刀、调节筒及承料盘的转数调节控制喂料量。

本发明所述的吸汽冷凝工艺步骤由吸汽筒、集汽罩、冷凝管组成的吸汽冷凝器完成，从湿料出口排出的蒸汽在吸汽筒的抽力作用下进入集汽罩后被冷凝管冷凝成热水落入成球盘预热加湿生料，冷凝管内的水被预热后进入低温余热回收式热管蒸汽发生器或余热蒸汽锅炉。

本发明方法的实现所使用的系统工艺装置，其主体结构包括低温余热回收式热管蒸汽发生器或余热蒸汽锅炉、蒸汽上升管、蜗杆、蜗轮、蜗杆蜗轮箱、承料盘、调节筒、刮刀、吊支架、碎料棒或搅拌机、壳体、湿热生料下降管、吸汽筒、集汽罩和冷凝管，这些部件设备采用常规技术加工制成，并用现有的常规工艺组装成。

本发明与现有技术相比具有以下优点：一是增加了生料蒸汽预热加湿工段并可实现降低加湿用水量、节能110kcal/1kg塾料；二是水泥立窑由深达70cm左右的湿料层的暗火燃烧变为湿料层变浅的浅暗火或半明火燃烧，相对增加窑体高度，降低窑用风机风阻，可增加入窑风量并降低燃料的不完全燃烧和提高塾料质量，10万t/a的水泥立窑台时产量可由13.5-14t/h增加到15.5-16t/h；三是因烟气余热被回收可使进除尘器的风量降低达25％。除尘器用风机电负荷也降低25％。使用袋式除尘器除尘可将排烟温度自动控制在75-120℃之间，可使袋式除尘器不烧袋、不湖袋地全天运行，不需为袋式除尘器的安全运行而将高温烟气直接排空。使用水除尘器可减少喷水量和倒烟次数及倒烟时间；四是由于除尘器易操作、工况稳定、不将烟气直接排空，因此更环保。

附图说明：

图1为本发明方法实施设备装置，即水泥窑烟气余热回收用于生料预热加湿装置的主体结构原理示意图，其中a为烟气进口，b为烟气出口，c为排污口，d为温水入口，e为蒸汽出口，f为排污口，g为干生料入口，h为清堵孔门，i为预热蒸汽入口，j为温湿空气出口，k为冷水入口，l为温水出口，m为湿热生料出口。

具体实施方式：

本发明方法实施装置的主体结构包括低温余热回收式热管蒸汽发生器(或余热蒸汽锅炉)1、蒸汽上升管2、蜗杆3、蜗轮4、蜗杆蜗轮箱5、承料盘6、调节筒7、刮刀8、吊支架9、碎料棒或搅拌机10、壳体11、湿热生料下降管12、吸汽筒13、集汽罩14、冷凝管15。其生料蒸汽预热加湿由蜗杆3、蜗轮4、蜗杆蜗轮箱5、承料盘6、调节筒7、刮刀8、吊支架9组成的园盘喂料机实现；碎料棒10、壳体11、湿热生料下降管12、蒸汽上升管2分别与低温余热回收式热管蒸汽发生器或余热蒸汽锅炉汽液联通，其尾部制有由吸汽筒13、集汽罩14、冷凝管15组成的吸汽冷凝器并共同组合构成水泥窑蒸汽预热加湿生料工艺装置系统。

本发明使用的余热蒸汽锅炉1为现有符合国家标准的余热蒸汽锅炉，或使用的低温余热回收式热管蒸汽发生器1则由常规的热管锅水加热器和热管蒸汽发生器组合实现，热管锅水加热器和热管蒸汽发生器的热管冷凝段焊接在上联管和下联管及立管组成的容器内；热管蒸发段制在排烟烟道箱内与焊接在上联管和下联管及立管组成的容器内的热管冷凝段为一体；锅水由吸汽冷凝器的冷凝管注入锅水加热器，被加热的水由锅水加热器通过配水管注入蒸汽发生器，蒸汽通过蒸汽上升管进入生料蒸汽预热加湿器。

本发明的生料蒸汽预热加湿步骤由园盘喂料机、碎料棒或搅拌机、壳体、湿热生料下降管制成的加湿器完成。园盘喂料机由耐磨和润滑性好的铜等材料制成蜗杆和蜗轮、蜗杆和蜗轮分别由轴承支撑，轴承安装在轴承座内并密封安装在蜗杆、蜗轮箱内；并由耐磨和刚性好的钢板等材料制成的承料盘安装在蜗轮上部；由钢管制成的下料管与钢板制成的刮刀将承料盘上的生料刮到预热加湿器壳体内；通过调节刮刀和调节筒及承料盘转数可调节控制喂料量。园盘喂料机和由耐磨和刚性好的钢等材料制成的碎料棒、分别紧固联接在壳体上，耐磨和刚性好的钢等材料制成的湿料下降管紧固联接在壳体下部。由金属板或塑料或玻璃钢制成的集汽罩紧固联接在湿料下降管上，由金属板或塑料或玻璃钢制成的吸汽筒与集汽罩紧固联接，由金属制成的冷凝管与集汽罩紧固联接。

本发明方法的实施工作步骤是：热烟气从烟气进口a进入蒸汽发生器烟道箱，烟气热量被热管蒸发段吸收到冷凝段放热将水加热蒸发成蒸汽，冷烟气从烟气出口b排入除尘器。水从吸汽冷凝器上的冷凝管冷水入口进入系统经冷凝管温水出口l再通过联接管与蒸汽发生器温水入口d相联经温水入口d注入低温余热回收式热管蒸汽发生器的锅水加热器，被加热的水由锅水加热器通过配水管注入蒸汽发生器。蒸汽通过蒸汽上升管2上升到生料蒸汽预热加湿器预热加湿生料，生料从干生料入口g落入园盘喂料机的承料盘上，园盘喂料机由电机转动蜗杆、蜗杆转动蜗轮、蜗轮转动承料盘、刮刀将承料盘上的生料刮到预热加湿器壳体内；通过调节刮刀和调节筒及承料盘转数可调节控制喂料量。碎料棒或搅拌机10将料流和湿料块进行破碎使生料粉能更充分的被蒸汽预热加湿，碎料棒10可根据需要设多层、每层多根以实现不断的对湿料块进行破碎。预热加湿后的生料通过湿热生料下降管12落入成球盘或悬浮预热器。清堵孔门用于及时清理蒸汽预热加湿器内的湿料。园盘喂料机与生料及预热加湿器壳体对蒸汽密封，预热加湿器出料口排出少量蒸汽由吸汽冷凝器的吸汽筒13吸进集汽罩14并被冷凝管15冷凝成水落入成球盘。

实施例1：

本实施例以水泥立窑排放的热烟气为热源，用低温余热回收式热管蒸汽发生器发生蒸汽，用此蒸汽预热加湿水泥生料。

在水泥立窑的原安装两个烟囱处安装低温余热回收式热管蒸汽发生器1吸收利用排出烟气的多余热量产生蒸汽(放热后的烟气进入除尘器)；再将蒸汽通过蒸汽上升管2反馈给生料预热加湿，预热加湿后的生料进入成球盘；园盘喂料机与生料及预热加湿器壳体对蒸汽密封，预热加湿的生料出料口排出少量蒸汽经吸汽冷凝成水落入成球盘。

低温余热回收式热管蒸汽发生器1或锅水加热器由热管、上联管、下联管、立管和排烟烟道箱组合而成，由供水设备将锅水注入锅水加热器加热，被加热的水由锅水加热器通过配水管注入蒸汽发生器，蒸汽通过蒸汽上升管进行蒸汽预热加湿。

水泥生料蒸汽预热加湿步骤由园盘喂料机、碎料棒或搅拌机、壳体、湿料下降管组成的生料预热加湿器完成，用刮刀将承料盘上的生料刮到预热加湿器壳体内；通过调节刮刀、调节筒及承料盘转数可调节控制喂料量。

吸汽冷凝工艺步骤由吸汽筒、集汽罩、冷凝管组成的吸汽冷凝器完成，从湿料出口排出的少量蒸汽在吸汽筒的抽力作用下进入集汽罩后被冷凝管冷凝成热水落入成球盘预热加湿生料，冷凝管内的水被预热后进入低温余热回收式热管蒸汽发生器1。

本实施例的具体工作过程是：水泥立窑热烟气从烟气进口a进入蒸汽发生器烟道箱，烟气热量被热管蒸发段吸收到冷凝段放热将水加热蒸发成蒸汽，冷烟气从烟气出口b排入除尘器。水从吸汽冷凝器上的冷凝管冷水入口进入系统经冷凝管温水出口1再通过联接管与蒸汽发生器温水入口f相联经温水入口f注入低温余热回收式热管蒸汽发生器的锅水加热器，被加热的水由锅水加热器通过配水管注入蒸汽发生器。蒸汽通过蒸汽上升管2上升到生料蒸汽预热加湿器预热加湿生料，。生料从干生料入口g落入园盘喂料机3的承料盘上，园盘喂料机由电机转动蜗杆、蜗杆转动蜗轮、蜗轮转动承料盘、刮刀将承料盘上的生料刮到预热加湿器壳体内；通过调节刮刀和调节筒及承料盘转数可调节控制喂料量。碎料棒10将料流和湿料块进行破碎使生料粉能更充分的被蒸汽预热加湿。预热加湿后的生料通过湿热生料下降管12落入成球盘。清堵孔门用于及时清理蒸汽预热加湿器内的湿料。园盘喂料机与生料及预热加湿器壳体对蒸汽密封，预热加湿器出料口排出少量蒸汽由吸汽冷凝器的吸汽筒13吸进集汽罩14并冷凝管15冷凝成水落入成球盘。

实施例2：

本实施例以水泥新型干法回转窑塾料冷却机排放的含尘热空气为主与窑尾或悬浮预热器排放的热烟气混合为热源，用低温余热回收式热管蒸汽发生器或余热蒸汽锅炉发生蒸汽并预热加湿生料。

在水泥窑的悬浮预热器附近适当处安装低温余热回收式热管蒸汽发生器或余热蒸汽锅炉用混合烟气的多余热量产生蒸汽(放热后的烟气进入除尘器)；再将蒸汽通过蒸汽上升管反馈给生料蒸汽预热加湿，预热加湿后的生料进入悬浮预热器；园盘喂料机与生料及预热加湿器壳体对蒸汽密封。

本实施例其他工艺过程同实施例1。

本实施例的具体工作过程是：水泥窑热烟气从烟气进口a进入蒸汽发生器烟道箱，烟气热量被热管蒸发段吸收到冷凝段放热将水加热蒸发成蒸汽，冷烟气从烟气出口b排入除尘器。水由供水设备将锅水注入锅水加热器，被加热的水由锅水加热器通过配水管注入蒸汽发生器。蒸汽通过蒸汽上升管2上升到生料蒸汽预热加湿器预热加湿生料。生料从干生料入口g落入园盘喂料机3的承料盘上，园盘喂料机由电机转动蜗杆、蜗杆转动蜗轮、蜗轮转动承料盘、刮刀将承料盘上的生料刮到预热加湿器壳体内；通过调节刮刀和调节筒及承料盘转数可调节控制喂料量。碎料棒10将料流和湿料块进行破碎使生料粉能更充分的被蒸汽预热加湿。预热加湿后的生料通过湿热生料下降管12落入悬浮预热器。清堵孔门用于及时清理蒸汽预热加湿器内的湿料。园盘喂料机与生料及预热加湿器壳体对蒸汽密封。

Claims (5)

1.一种水泥窑烟气余热回收用于生料预热加湿的工艺方法，其特征在于先在水泥立窑的原安装烟囱处或水泥新型干法回转窑的悬浮预热器处安装低温余热回收式热管蒸汽发生器或余热蒸汽锅炉吸收采集水泥窑排出的烟气余热，再用水泥窑排出的烟气余热产生蒸汽；再将蒸汽通过蒸汽上升管反馈到生料蒸汽预热加湿器给水泥生料预热加湿，预热加湿后的生料进入成球盘或悬浮预热器；园盘喂料机与生料蒸汽预热加湿器对蒸汽密封，生料蒸汽预热加湿器出料口排出的少量蒸汽由吸汽冷凝器经吸汽冷凝成水落入成球盘。

2.根据权利要求1所述的水泥窑烟气余热回收用于生料预热加湿的工艺方法，其特征在于由供水设备将锅水注入锅水加热器加热，被加热的水由锅水加热器通过配水管注入蒸汽发生器，蒸汽通过蒸汽上升管进入蒸汽预热加湿器，作为生料预热加湿的蒸汽源。

3.根据权利要求1所述的水泥窑烟气余热回收用于生料预热加湿的工艺方法，其特征在于所述的水泥生料蒸汽预热加湿步骤由园盘喂料机、碎料棒或搅拌机、壳体、湿料下降管组成的生料预热加湿器完成，由刮刀将承料盘上的生料刮到预热加湿器壳体内；通过调节刮刀和调节筒及承料盘的转数调节控制喂料量。

4.根据权利要求1所述的水泥窑烟气余热回收用于生料预热加湿的工艺方法，其特征在于所述的吸汽冷凝工艺步骤由吸汽筒、集汽罩、冷凝管组成的吸汽冷凝器完成，从湿料出口排出的蒸汽在吸汽筒的抽力作用下进入集汽罩后被冷凝管冷凝成热水落入成球盘预热加湿生料，冷凝管内的水被预热后进入低温余热回收式热管蒸汽发生器或余热蒸汽锅炉。

5.根据权利要求1所述的水泥窑烟气余热回收用于生料预热加湿的工艺方法，其特征在于使用的系统工艺装置，其主体结构包括低温余热回收式热管蒸汽发生器或余热蒸汽锅炉、蒸汽上升管、蜗杆、蜗轮、蜗杆蜗轮箱、承料盘、调节筒、刮刀、吊支架、碎料棒或搅拌机、壳体、湿热生料下降管、吸汽筒、集汽罩和冷凝管，采用常规技术加工组装成。

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