CN101216253B - 利用水泥窑高温烟气作为热源进行换热的方法 - Google Patents

利用水泥窑高温烟气作为热源进行换热的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用水泥窑高温烟气作为热源进行换热的方法。其特点是从水泥窑预分解窑的烟室、分解炉出口等高温低负压区域抽取部分温度在850～1100℃的高温烟气，所述高温烟气经除尘后，和流动的热媒介在换热器上进行热量交换，高温烟气温度降低并排出，热媒介升温后提供热量。本发明利用水泥生产过程中的高温烟气作为烘干含有机质废物的热源使用，通过对水泥窑系统的部分关键热工部件的改造实现对水泥生产无影响，并可利用取气管道及换热器部分除去氯、碱金属等水泥生产有害组分，优化了水泥生产的过程控制及工艺调整手段。

Description

利用水泥窑高温烟气作为热源进行换热的方法
技术领域
本发明涉及无机非金属材料技术领域，特别涉及一种利用水泥窑高温烟气作为热源进行换热的方法。
背景技术
目前，含有机质废物的处置及替代燃料的制备，是燃烧科学及工业应用技术研究的热点，有机质废物的于化脱水通常需要较多的热源，传统的废热不能完全满足有机质废物如污泥的干化用热需求。利用废弃物作为燃料是水泥替代燃料发展的一个方向，随着中国水处理市场的日益完善，污泥的焚烧处置将成为污泥处置利用的主流方式，利用水泥窑焚烧处置干化污泥也必然将成为污泥焚烧处置的一个主要方式。而一般水泥生产系统废热温度低，作为含有机质废物干化的热源，可干化的能力有限，因此使水泥窑规模化处置废弃物、含有机物质替代燃料的规模等受到很大的限制。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种可实现水泥生产和替代燃料制备处置兼顾，并且能够提高干化能力的利用水泥窑高温烟气作为热源进行换热的方法。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种利用水泥窑高温烟气作为热源进行换热的方法，从水泥窑窑尾烟室、分解炉出口等高温低负压区域抽取部分温度在850～1100℃的高温烟气，所述高温烟气经除尘后，和流动的热媒介在换热器上进行热量交换，高温烟气温度降低并排出，热媒介升温后提供热量。
本发明还可以采用如下技术措施：
所述的利用水泥窑高温烟气作为热源进行换热的方法，其特征是：热量交换采用逆流式换热，导热介质采用翼片式间壁换热。
所述的利用水泥窑高温烟气作为热源进行换热的方法，其特征是：高温烟气从水泥窑窑尾烟室、分解炉出口经取气热工管道进入除尘器，所述除尘器采用高效低阻力旋风收尘器，进口风速在18～24m/s，旋风筒进出口阻力降＜1000Pa，经旋风筒分离后的热生料粉经料管、双道锁风阀送入窑尾烟室或分解炉，洁净高温气体送入换热器。
所述的利用水泥窑高温烟气作为热源进行换热的方法，其特征是：换热器采用导热油或水作为热媒介进行间壁换热，导热油或水在换热器内被升温后作为热源使用，高温烟气换热后，其尾气温度在300℃以下，经风机升压后，作为原燃料烘干用热源继续进入水泥生产系统使用，或进入生产线余热回收系统进一步回收热量，并利用系统的烟气净化装置完成清洁排放。
所述的利用水泥窑高温烟气作为热源进行换热的方法，其特征是：换热器采用震打装置清洁换热壁面，在换热器中部，卤素盐沉积最大几率区设置压缩空气定期吹扫，回收的灰渣经冷却后送入水泥磨系统作为混合材料使用。
所述的利用水泥窑高温烟气作为热源进行换热的方法，其特征是：为抽取水泥窑系统高温烟气，对水泥窑系统应进行调整，以保证水泥窑系统生产的连续稳定，依据高温烟气取气量的规模，对相关的窑尾烟室缩口、分解炉中部喷腾缩口、分解炉喂煤系统能力进行改造：
A、分解炉出口烟气抽取量在0～5％，窑系统的窑炉系统不进行调整，
B、分解炉出口烟气抽取量在5～15％，窑尾烟室缩口直径扩大0～5％，分解炉喂煤系统能力增加5～10％；
C、分解炉出口烟气抽取量在15～25％，窑尾烟室缩口直径扩大5～10％，分解炉中部喷腾缩口直径扩大0～5％，分解炉喂煤系统能力增加10～20％。
D、预分解窑的烟室出口烟气抽取量在0～5％，窑系统的窑炉系统不进行调整，
E、预分解窑的烟室出口烟气抽取量在5～15％，窑尾烟室缩口直径缩小5～10％。
本发明具有的优点和积极效果是：利用水泥生产过程中的高温烟气作为烘干含有机质废物的热源使用，提高窑系统处理废弃物的能力。通过对水泥窑系统的部分关键热工部件的改造实现对水泥生产不影响，并可利用取气管道及换热器部分除去氯、碱金属等水泥生产有害组分，优化了水泥生产的过程控制及工艺调整手段。控制高温烟气的抽取量和导热油/水的热流量，操作方便，工艺过程简单。可灵活依据污泥干化用热需求进行调整。与利用水泥窑系统正常的生产废热相比，污泥的处置能力有显著的增加，且水泥生产对传统矿物燃料的消耗量有明显的降低。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是实施本发明的设备的布局图。
图中的标号分别为：1、控制调节阀门，2、收尘器，3、双道重锤锁风阀，4、膨胀节，5、换热器，6、换热器的清灰振打装置，7、风量调节阀，8、离心风机，9、水泥窑系统高温过程烟气取风口至收尘器的管道，10、收尘器至换热器管道，11、换热器至风机进口管道，12、风机出口排风管道，13、入窑(分解炉)热生料料管，14、水泥窑窑尾烟室，15、分解炉。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
本发明为解决当前水泥生产线规模化地利用含有机质的废物作为替代燃料的问题，提供了利用水泥生产过程高温烟气作为干化热源制备替代燃料的供热方法。本方法通过优化水泥生产工艺，控制参数，实现不同种类的废弃物规模化干化制备，操作的工艺过程简单，可实现水泥生产和替代燃料制备处置兼顾，实现社会废物处置利用的效益最大化。
一种利用水泥窑高温烟气作为热源进行换热的方法：从水泥窑的窑尾烟室、分解炉出口等高温低负压相对低含尘区域抽取部分温度在850～1100℃的高温烟气，和流动的导热油或水在换热器上进行热量交换，烟气温度从850～1100℃降低到小于300℃，导热油或水升温后提供热量供含有机质废物干化脱水使用。为抽取水泥窑系统高温烟气，对水泥窑系统应进行调整，以保证水泥窑系统生产的连续稳定，依据高温烟气取气量的规模，对相关的窑尾烟室缩口、分解炉中部喷腾缩口、分解炉喂煤系统能力进行改造：
A、分解炉出口烟气抽取量在0～5％，窑系统的窑炉系统不进行调整，
B、分解炉出口烟气抽取量在5～15％，窑尾烟室缩口直径扩大0～5％，分解炉喂煤系统能力增加5～10％；
C、分解炉出口烟气抽取量在15～25％，窑尾烟室缩口直径扩大5～10％，分解炉中部喷腾缩口直径扩大0～5％，分解炉喂煤系统能力增加10～20％。
D、预分解窑的烟室出口烟气抽取量在0～5％，窑系统的窑炉系统不进行调整，
E、预分解窑的烟室出口烟气抽取量在5～15％，窑尾烟室缩口直径缩小5～10％。
高温烟气从烟室、分解炉取气热工管道进入高效旋风除尘器，在所述除尘器内含尘的高温烟气实现气固分离，气固分离后的热生料粉经料管、双道锁风阀送入分解炉或窑尾烟室，洁净气体送入高温热媒余热回收换热器，采用导热油或水作为热媒介进行间壁换热，来自污泥干化系统的导热油或水在换热器内被升温后送入污泥干化系统作为污泥干化热源使用。高温过程烟气换热后，其尾气可作为原燃料烘干用热源继续进入水泥生产系统使用，或进入生产线余热回收系统进一步回收热量。
收尘器采用高效低阻力旋风收尘器，进口风速在18～24m/s，收尘效率达到95％，旋风筒进出口阻力降＜1000Pa，旋风筒采用热料自锁风。
换热器上的热量交换采用逆流式换热，导热油或水采用翼片式间壁换热，换热器采用震打装置清洁换热壁面，在换热器中部，卤素盐沉积最大几率区设置压缩空气定期吹扫，保证换热器内换热面的清洁，即保证了高而稳定的热交换效率。回收的灰渣富含卤素及碱金属盐，主要成分为热生料，经冷却后送入水泥磨系统作为混合材料使用。
换热后的低温烟气，温度在300℃以下，经风机升压后，尾气可作为原料、燃料干燥用热风重新进入水泥生产系统或进一步热交换，用于余热发电。利用已有系统的烟气净化装置完成清洁排放。
请参阅图1和图2，本发明通过在水泥窑窑尾烟室14或分解炉15上增设一个取风口，引出含热生料粉的含尘工艺过程烟气进入水泥窑系统高温过程烟气取风口至旋风收尘器管道9，管道9上设置控制调节阀门1，该含尘高温烟气进入高效低压损旋风收尘器2进行气固分离。分离出的高温生料粉依据水泥生产线的不同工艺布置特点，沿旋风筒下方的入窑(分解炉)热生料料管13送入分解炉15或窑尾烟室14，在该料管上采用双道重锤锁风阀3进行管道的气固通道的隔断，防止来自旋风筒内窜风降低选粉效率。经过气固分离后的高温烟气经旋风收尘器至供换热器管道10及换热器前膨胀节4进入高温热媒余热回收换热器5，来自废弃物(例如污泥)干化的低温导热油/水经输油管道进入热回收换热器5，在热交换器5内通过间壁换热，导热油温度升高离开换热器，重新回到污泥干化作为热源使用。烟气通过多组翼片换热，后温度降低到小于300℃，经换热器至风机进口管道11进入离心风机8经风机出口排风管道12排出。该离心风机为整个系统的风路的驱动源，在风机前设置风量调节阀门7，通过该阀门的开度调整调控整个系统的供热量和供风量。系统供热的调整，通过调整输油管道的泵转速，控制进入及离开换热器的油温可以进一步实现对热量输送的微调。为保证换热器换热面的清洁，换热器设置震打清洁装置6，并在换热器高温区域设置压缩空气脉动吹扫，以防止无机盐的冷凝结垢。

Claims (3)

1.一种利用水泥窑高温烟气作为热源进行换热的方法，其特征是：从水泥窑窑尾烟室或分解炉出口高温低负压区域抽取部分温度在850～1100℃的高温烟气，所述高温烟气经除尘后，和流动的热媒介在换热器上进行热量交换，高温烟气温度降低并排出，热媒介升温后提供热量；所述热量交换采用逆流式换热，导热介质作为热媒介并且采用翼片式间壁换热；所述换热器采用震打装置清洁换热壁面，在换热器中部，卤素盐沉积最大几率区设置压缩空气定期吹扫，回收的灰渣经冷却后送入水泥磨系统作为混合材料使用。
2.根据权利要求1所述的利用水泥窑高温烟气作为热源进行换热的方法，其特征是：高温烟气从水泥窑窑尾烟室、分解炉出口经取气热工管道进入除尘器，所述除尘器采用高效低阻力旋风收尘器，进口风速在18～24m/s，旋风筒进出口阻力降＜1000Pa，旋风筒采用热料自锁风，分离后的热生料粉经料管、双道锁风阀送入窑尾烟室或分解炉，洁净高温气体送入换热器。
3.根据权利要求1或2所述的利用水泥窑高温烟气作为热源进行换热的方法，其特征是：换热器采用导热油或水作为热媒介进行间壁换热，导热油或水在换热器内被升温后作为热源使用，高温烟气换热后，其尾气温度在300℃以下，经风机升压后，作为原料或燃料烘干用热源继续进入水泥生产系统使用，或进入生产线余热回收系统进一步回收热量，并利用系统的烟气净化装置完成清洁排放。
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