CN102261854A

CN102261854A - 水泥窑窑尾余热锅炉

Info

Publication number: CN102261854A
Application number: CN2011102638475A
Authority: CN
Inventors: 韩涛; 史晓云; 李晨飞; 杜俊昭; 胡新
Original assignee: SUUNPOWER CO Ltd
Current assignee: SUUNPOWER CO Ltd
Priority date: 2011-09-07
Filing date: 2011-09-07
Publication date: 2011-11-30

Abstract

本发明公开一种水泥窑窑尾余热锅炉，该水泥窑窑尾余热锅炉包括H型翅片管，H型翅片管包括换热管和多个翅片，多个翅片沿换热管的长度方向间隔地设置在换热管上，且多个翅片的每一个都平行于换热管的横截面，多个翅片的每一个上设置有开口方向向上的第一豁口和开口方向向下的第二豁口，第一豁口设置在换热管的上半圆周且第一豁口的底部露出换热管，第二豁口设置在换热管的下半圆周且第二豁口的底部露出换热管。本发明的水泥窑窑尾余热锅炉采用H型翅片管来形成换热装置，增大了单位体积内的换热面积，进而节约了大量钢材，降低了工程造价。此外，本发明的水泥窑窑尾余热锅炉还能有效解决H型翅片管上的积灰问题。

Description

水泥窑窑尾余热锅炉

技术领域

本发明涉及热源利用领域，尤其涉及一种水泥窑窑尾余热锅炉。

背景技术

水泥窑纯低温余热发电技术目前在我国已大面积推广，并且我国的该项技术也处于世界领先地位。发展至2011年，国内大部分2500t/d生产规模以上的水泥熟料生产线均已配套建设纯低温余热电站。纯低温余热发电系统均是利用水泥窑窑头冷却机的废气余热和水泥窑窑尾一级预热器出口的废气余热，与之对应设置两台余热锅炉，分别称为水泥窑窑头余热锅炉（AQC锅炉）和水泥窑窑尾余热锅炉（SP锅炉）。

一般来说，水泥窑窑尾的烟气的温度大约在330^oC，主要成分是氮气（N₂）、二氧化碳（CO₂）、氧气（O₂）、水蒸气（H₂O）以及大量的灰尘。该烟气中的灰尘的含量可能达到80g/Nm³、甚至更高。这些灰尘的主要成分为水泥生料（主要包括石灰石、粘土、铁粉等），水泥生料的物理特性为硬度低、粘性大，尤其在低温下易粘结，因此，水泥窑窑尾余热锅炉在设计时主要考虑积灰的问题。现有的水泥窑窑尾余热锅炉的换热装置通常采用错列排列的光管。图1为现有的水泥窑窑尾余热锅炉的示意性剖面图。如图1所示，水泥窑窑尾余热锅炉100包括烟气入口110、烟气出口120和换热装置130。换热装置130包括多排光管形式的换热管131、132、133、134和135，其中，多排换热管131、132、133、134和135错列排列，也就是说，奇数排的换热管131、133和135与偶数排的换热管132和134交错排列。为了消除积灰，在水泥窑窑尾余热锅炉100上还可以设置振打装置。

实践证明，现有的水泥窑窑尾余热锅炉100防积灰性能良好，可以保证水泥窑窑尾余热锅炉长期稳定地运行，但是不利的是光管的单位体积换热面积较小，因而导致水泥窑窑尾余热锅炉本身的重量特别大。而实际工程中，水泥窑窑尾余热锅炉通常布置在高温风机之上，因此极大地提高了土建和安装成本。

因此，需要一种水泥窑窑尾余热锅炉以解决上述问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种水泥窑窑尾余热锅炉，所述水泥窑窑尾余热锅炉包括H型翅片管，所述H型翅片管包括换热管和多个翅片，所述多个翅片沿所述换热管的长度方向间隔地设置在所述换热管上，且所述多个翅片的每一个都平行于所述换热管的横截面，所述多个翅片的每一个上设置有开口方向向上的第一豁口和开口方向向下的第二豁口，所述第一豁口设置在所述换热管的上半圆周且所述第一豁口的底部露出所述换热管，所述第二豁口设置在所述换热管的下半圆周且所述第二豁口的底部露出所述换热管。

优选地，所述第一豁口位于所述换热管的最顶部。

优选地，所述第二豁口位于所述换热管的最底部。

优选地，所述多个翅片的每一个的外轮廓为矩形。

优选地，所述第一豁口和所述第二豁口将所述多个翅片的每一个分割为第一翅片和第二翅片，所述第一翅片与所述第二翅片对称地设置在所述换热管的两侧。

优选地，所述H型翅片管的排列方式为顺列排列。

优选地，所述第一豁口的宽度为4-10mm。

优选地，所述多个翅片沿所述换热管的长度方向等间隔地设置在所述换热管上，且所述多个翅片中相邻的两个翅片之间的间距为5-20mm。

优选地，所述水泥窑窑尾余热锅炉还包括清灰装置。

本发明的水泥窑窑尾余热锅炉采用H型翅片管来形成换热装置，增大了单位体积内的换热面积，进而节约了大量钢材，降低了工程造价。此外，本发明的水泥窑窑尾余热锅炉还能有效解决H型翅片管上的积灰问题。

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

以下结合附图，详细说明本发明的优点和特征。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1为现有的水泥窑窑尾余热锅炉的示意性剖面图；

图2A是根据本发明一个实施方式的H型翅片管的侧视图；

图2B是根据本发明一个实施方式的H型翅片管的剖视图；以及

图3为根据本发明一个实施方式的水泥窑窑尾余热锅炉的示意性剖面图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

本发明提供一种水泥窑窑尾余热锅炉，且该水泥窑窑尾余热锅炉采用H型翅片管作为换热装置。即，该水泥窑窑尾余热锅炉包括H型翅片管，其中，H型翅片管包括换热管和多个翅片。图2A是根据本发明一个实施方式的H型翅片管的侧视图，图2B是根据本发明一个实施方式的H型翅片管的剖视图。在图2A中换热管210沿其长度方向采用省略画法。下面将结合图2A-2B对根据本发明的H型翅片管进行详细描述。

换热管210用于容纳换热介质，所述换热介质例如是水等。水泥窑窑尾的烟气流经H型翅片管时，与换热管210内的换热介质发生热交换，将烟气所携带的热量传递给换热介质，进而达到余热回收利用的目的。

为了提高换热效率，增大水泥窑窑尾余热锅炉内单位体积的换热面积，在换热管210上设置有多个翅片220。多个翅片220沿换热管210的长度方向间隔地设置在换热管210上，且每一个翅片220都平行于换热管210的横截面。虽然图2A中示出，沿换热管210的长度方向多个翅片220等间隔地设置在换热管210上，但是本发明不限于此，相邻的翅片220之间的间距可以不等。考虑到相邻翅片220之间的间距太小会导致在相邻翅片220之间的间隙内容易聚集灰尘，间距太大则影响换热效率，因此，优选地，多个翅片220中相邻的两个翅片220之间的间距为5-20mm，优选地，为10-15mm。此外，翅片220的外轮廓可以是矩形（如图2A所示）、圆形、多边形或其它任意形状等等。为了增大水泥窑窑尾余热锅炉内单位体积的换热面积，优选地，多个翅片220的每一个的外轮廓为矩形。

考虑到水泥窑窑尾余热锅炉的易积灰问题，本发明的多个翅片210的每一个上均设置有开口方向向上的第一豁口221和开口方向向下的第二豁口222。其中，第一豁口221设置在换热管210的上半圆周且第一豁口221的底部露出换热管210，第二豁口222设置在换热管210的下半圆周且第二豁口222的底部露出换热管210。由于第一豁口221的开口方向向上，因此无论烟气是从水泥窑窑尾余热锅炉的上部进入还是从下部进入到达炉顶后由于重力作用返回，在流过该第一豁口221时都会产生扰流。并且，由于第一豁口221设置在换热管210的上半圆周上且第一豁口221的底部露出换热管221，因此第一豁口221内产生的气流可以吹扫换热管210上部的灰尘，进而减少积灰。

进一步，第一豁口221和第二豁口222将多个翅片的每一个都分割为第一翅片220a和第二翅片220b。将每一个翅片都分割为两部分可以便于带有翅片的换热管210的加工，具体地说，加工过程中，生产者可以将第一翅片220a和第二翅片220b分别从换热管210的两侧对准换热管210的合适位置，采用例如焊接的方式从换热管210的两侧将第一翅片220a和第二翅片220b固定在换热管210上。应当注意的是，虽然图2C中示出的第一翅片220a和第二翅片220b的形状相同，但是本领域的技术人员可以理解的是，第一翅片220a和第二翅片220b可以相同，也可以不同，只要能增大换热管210的换热面积即可。

优选地，第一翅片220a和第二翅片220b对称地设置在换热管210的两侧，以使换热管210的两侧受力平衡，避免带有翅片的换热管210由于重心偏移而发生旋转，进而导致第一豁口221的开口方向改变而影响清灰效果。

优选地，第一豁口221位于换热管210的最顶部，以使得第一豁口221内产生的气流可以从换热管210的最顶部均匀地吹扫换热管210上部的灰尘，进而有效地减少积灰。

更优选地，第一豁口221位于换热管210的最顶部，且第二豁口222位于换热管210的最底部。如前所述，将第一豁口221设置在换热管210的最顶部可以使得第一豁口221内产生的气流从换热管210的最顶部均匀地吹扫换热管210上部的灰尘，进而有效地减少积灰。相应地，将第二豁口222设置在换热管210的最底部的其中一个考虑因素是便于加工。在实际加工过程中，通常采用焊接的方式将第一翅片220a和第二翅片220b从换热管210的两侧固定在换热管210上，将第二豁口222设置在换热管210的最底部可以使得焊枪分别从两侧同步地进行焊接，进而提高生产效率，并且便于操作。

优选地，第一豁口221的宽度约为4-10mm。其原因在于，第一豁口221的宽度过小可能会导致当烟气流经第一豁口221时无法在其内产生有效的扰流，因此影响清灰效果；而第一豁口221的宽度过大则会减小单位体积内的换热面积，进而降低换热效率。图3为根据本发明一个实施方式的水泥窑窑尾余热锅炉的示意性剖面图。下面将结合图3对采用上述H型翅片管的水泥窑窑尾余热锅炉进行详细描述。

如图3所示，水泥窑窑尾余热锅炉300包括烟气入口310、烟气出口320和H型翅片管330。H型翅片管330的排列方式为顺列排列，也就是说，后一排H型翅片管330与前一排H型翅片管330的排列方式相同。采用顺列方式排列H型翅片管330可以在每一列H型翅片管330的两侧形成笔直通道，进而不改变气流方向，从而避免在翅片上积灰。实践证明，采用上述方式排列H型翅片管330可以使得整个换热装置的防积灰性能几乎与现有的光管形式的换热装置的防积灰性能相同。而根据本发明的H型翅片管在单位体积内的换热面积相比于现有的光管明显增大，计算表明，在换取相同热量的前提下，本发明的水泥窑窑尾余热锅炉的H型翅片管的重量仅为现有的光管的重量的80%左右。此外，采用顺列方式排列H型翅片管330可以使烟气均匀地流经各层H型翅片管330，因此水泥窑窑尾余热锅炉内的局部积灰、磨损现象减少。并且与现有的采用错列方式排列光管相比，根据本发明的水泥窑窑尾余热锅炉内的通风阻力下降，因此，对于炉体内部烟气通风阻力和均流等都是有利的。

优选地，为了消除积灰，在水泥窑窑尾余热锅炉300上还包括清灰装置（未示出），所述清灰装置可以采用本领域常用的装置，例如振打装置等，因此不再对清灰装置进行详细描述。

应当说明的是，本发明仅以采用上进气方式接收水泥窑窑尾余热废气的水泥窑窑尾余热锅炉为例来说明本发明的原理，本领域的技术人员应当理解的是，根据本发明的水泥窑窑尾余热锅炉还包括采用下进气方式接收水泥窑窑尾余热废气的结构，此外，还包括卧式结构等。此外，图3中所示的换热管的排数和列数仅为示范性的，因此，不构成对本发明的限制。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims

1.一种水泥窑窑尾余热锅炉，其特征在于，所述水泥窑窑尾余热锅炉包括H型翅片管，所述H型翅片管包括换热管和多个翅片，所述多个翅片沿所述换热管的长度方向间隔地设置在所述换热管上，且所述多个翅片的每一个都平行于所述换热管的横截面，所述多个翅片的每一个上设置有开口方向向上的第一豁口和开口方向向下的第二豁口，所述第一豁口设置在所述换热管的上半圆周且所述第一豁口的底部露出所述换热管，所述第二豁口设置在所述换热管的下半圆周且所述第二豁口的底部露出所述换热管。

2.按照权利要求1所述的水泥窑窑尾余热锅炉，其特征在于，所述第一豁口位于所述换热管的最顶部。

3.按照权利要求2所述的水泥窑窑尾余热锅炉，其特征在于，所述第二豁口位于所述换热管的最底部。

4.按照权利要求1所述的水泥窑窑尾余热锅炉，其特征在于，所述多个翅片的每一个的外轮廓为矩形。

5.按照权利要求1所述的水泥窑窑尾余热锅炉，其特征在于，所述第一豁口和所述第二豁口将所述多个翅片的每一个分割为第一翅片和第二翅片，所述第一翅片与所述第二翅片对称地设置在所述换热管的两侧。

6.按照权利要求1所述的水泥窑窑尾余热锅炉，其特征在于，所述H型翅片管的排列方式为顺列排列。

7.按照权利要求1所述的水泥窑窑尾余热锅炉，其特征在于，所述第一豁口的宽度为4-10mm。

8.按照权利要求1所述的水泥窑窑尾余热锅炉，其特征在于，所述多个翅片沿所述换热管的长度方向等间隔地设置在所述换热管上，且所述多个翅片中相邻的两个翅片之间的间距为5-20mm。

9.按照权利要求1所述的水泥窑窑尾余热锅炉，其特征在于，所述水泥窑窑尾余热锅炉还包括清灰装置。