CN102338565B - 一种石灰窑低温热能回收利用的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种石灰窑低温热能回收利用的设备，主要包括石灰窑、工质储罐、工质预热器、蒸汽发生器、蒸汽调节装置、蒸汽透平、发电机、变送器和冷凝器。通过工质预热器用石灰窑的低温气体将工质预热，通过蒸汽发生器用导热油放出的热量把预热后的工质转化为蒸汽，再利用蒸汽透平驱动发电机发电，产生的电可以供给石灰窑装置用电设备使用，也可并入电力总网。电力不足时，可以从电力总网向石灰窑的电力驱动设备补充电力，操作灵活性大。本发明使石灰窑低温热能得到充分利用，同时减少温室气体排放，降低了石灰生产的成本，用于石灰窑低温热能回收利用，也可用于其它有低温热源系统的能量回收利用。
Description
技术领域
本发明属于热能回收利用技术领域，具体涉及一种石灰窑低温热能回收利用的设备。
背景技术
石灰是重要的建筑材料，也是冶金、化工领域的重要原料。采用梁式石灰窑是石灰生产的新技术。窑体内分预热带、煅烧带和冷却带，煅烧带设有燃烧梁，燃烧梁设有烧嘴，喷出燃料和助燃空气燃烧煅烧物料。预热带设有上抽吸梁抽出烟气，冷却带设有下抽吸梁抽出冷却石灰产品后的热空气，燃烧梁和下抽吸梁的梁体都设有冷却梁体的冷却通道。为利用余热和降低能量消耗，上抽吸梁抽出的烟气和下抽吸梁抽出的高温气体通过换热器换热方法预热燃料气或/助燃空气后到排放系统排放。但是预热燃料气或/和助燃空气后排出的气体仍有100～200℃，排放到大气，造成能源浪费。燃烧梁和下抽吸梁在工作过程中需要导热油循环冷却梁体，带走一部分热量，不仅浪费热能，还增加了设备成本和操作费用。
目前低温余热回收利用技术主要有换热器、水蒸气循环动力技术和卡林纳技术，这些技术不适合石灰窑废热的回收利用。公开号为CN1011333946A的中国发明专利申请公开了“一种用于低温热能回收的动力循环装置”，该装置包括热源管道、循环装置和循环工质。循环装置包含发电机，与发电机传动连接的透平，以及与透平排气口依次连接的空气凝结器，冷凝箱、循环泵和蒸汽发生器。所述蒸汽发生器与透平进气口连接，组成循环回路。所述热源管道与蒸汽发生器连接，提供热能，循环工质为R123和R124a。该专利申请可以有效地回收工业中低温废热和利用地热能或者太阳能等低温热源，但没有给出石灰窑低温热能利用的具体途径。
发明内容
本发明的目的是提供一种石灰窑低温热能回收利用设备，使石灰窑的低温热能转化为动能，驱动发电机发电，再利用电能驱动石灰窑的电力驱动设备或将产生的电并入电网。
本发明通过以下方案实现，石灰窑低温热能回收利用的设备主要包括石灰窑、工质储罐、工质预热器、蒸汽发生器、蒸汽调节装置、蒸汽透平、发电机、变送器和冷凝器。石灰窑设有上抽吸梁、燃烧梁、下抽吸梁，燃烧梁和下抽吸梁梁体内设有冷却梁体的导热油流通管路。工质预热器的热源入口通过换热器与上抽吸梁抽出口连接或/和与下抽吸梁抽出口连接，出口与排放系统连接。蒸汽发生器的热源入口与燃烧梁和下抽吸梁导热油出口连接，出口通过导热油循环泵与燃烧梁和下抽吸梁导热油入口连接。工质储罐通过工质循环泵、工质预热器连接到蒸汽发生器，蒸汽发生器出口通过蒸汽调节装置连接到蒸汽透平蒸汽入口，蒸汽透平出口通过冷凝器连接到工质循环泵入口。蒸汽透平与发电机同轴连接，发电机电路连接到变送器的输入端，变送器的输出端一路与石灰窑电力驱动设备连接，另一路与电网连接。
工质为水、氟利昂、甲醇或乙醇，优选为水。工质预热器为管壳式、列管式或蛇管式换热器，蒸汽发生器为管壳式、蛇管式或锅炉式蒸发器，冷凝器为空气冷却器或水冷却器。电力驱动设备包括：导热油循环泵、窑顶料钟开闭装置、窑下出灰装置、助燃风机、冷却风机和废气排放引风机，不排除其它电力驱动设备。变送器的入口端一路与电网连接，用于发生的电力不足时，从电力总网向石灰窑的电力驱动设备补充电力。蒸汽调节装置包括蒸汽储罐、压力调节器和疏水器。排放系统包括除尘器、引风机和烟囱。
选择两台工质预热器，一台热源入口通过换热器与上抽吸梁抽出口连接，另一台热源入口与下抽吸梁抽出口连接，出口均与排放系统连接，两台串联连接。
本发明提供的设备通过工质预热器和蒸汽发生器，把石灰生产中的低温热能转化为蒸汽，再利用蒸汽透平驱动发电机将热能转化为电能，用产生的电驱动石灰窑的动力设备，使低温热能得到充分利用，同时减少温室气体排放。由于低温热能的利用，减少了能源消耗，降低了石灰生产的成本。工质可以选择水，也可以选择其它工质材料，选择范围大。变送器与电力总网连接，产生的电可以供给石灰窑装置用电设备使用，也可并入电力总网；电力不足时，可以从电力总网向石灰窑的电力驱动设备补充电力，操作灵活性大。本发明用于石灰窑低温热能回收利用，也可用于其它有低温热源系统的能量回收利用。
附图说明
图1为本发明石灰窑低温热能回收利用设备的流程示意图。
其中
1—上抽吸梁、2—石灰窑、3—燃烧梁、4—下抽吸梁、5—换热器、6—蒸汽发生器、7—蒸汽调节装置、8—蒸汽透平、9—发电机、10—变送器、11—冷凝器、12—工质储罐、13—工质循环泵、14—工质预热器、15—导热油循环泵、16—阀门。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
本发明石灰窑低温热能回收利用的设备，主要包括石灰窑、工质储罐12、工质预热器14、蒸汽发生器6、蒸汽调节装置7、蒸汽透平8、发电机9、变送器10和冷凝器11。石灰窑2窑体内分为预热带、煅烧带和冷却带，预热带的上部设有上抽吸梁1，煅烧带设有燃烧梁3，冷却带的中部设有下抽吸梁4。燃烧梁和下抽吸梁梁体内设有冷却梁体的导热油流通管路。所用工质为水，水为去离子水。工质预热器为管壳式预热器，预热器的管程为热源气体通路，壳程为工质通路。蒸汽发生器为蛇管式蒸汽发生器，导热油走蛇管。冷凝器为空气冷却器。蒸汽调节装置包括蒸汽储罐、压力调节器和疏水器，排放系统包括除尘器、引风机和烟囱。工质预热器的管程入口分为两路，一路通过换热器5与上抽吸梁抽出口连接，另一路与下抽吸梁抽出口连接，出口与排放系统连接。蒸汽发生器的蛇管入口与燃烧梁和下抽吸梁导热油出口连接，出口通过导热油循环泵15与燃烧梁和下抽吸梁导热油入口连接。工质储罐通过工质循环泵13、工质预热器14的壳程连接到蒸汽发生器6，蒸汽发生器出口通过蒸汽调节装置连接到蒸汽透平蒸汽入口，蒸汽透平出口通过冷凝器连接到工质循环泵入口。蒸汽透平与发电机同轴连接，发电机电路连接到变送器10的输入端，变送器的输出端一路与石灰窑电力驱动设备连接，另一路与电网连接。变送器的入口端一路与电网连接。石灰窑电力驱动设备为导热油循环泵、窑顶料钟开闭装置、窑下出灰装置、助燃风机、冷却风机和废气排放引风机。工质储罐与工质循环系统连接管路上设有阀门16。
本发明石灰窑低温热能回收利用的过程为：上抽吸梁1抽出的烟气经换热器5与石灰窑用的燃料换热后到工质预热器14的管程入口，和从下抽吸梁抽出的冷却石灰后的气体一起进入工质预热器，预热工质放出热量后到排放系统排放。冷却燃烧梁3和下抽吸梁4的导热油经燃烧梁和下抽吸梁导热油出口进入蒸汽发生器6的蛇管，放出热量将预热后的水变成蒸汽，然后经导热油循环泵15返回燃烧梁和抽吸梁继续冷却梁体。打开阀门16，工质去离子水从工质储罐经工质循环泵13进入工质预热器的壳程进行预热，预热后温度达80～90℃。预热后的水进入蒸汽发生器6，蛇管中的导热油放出热量使水蒸发为蒸汽。蒸汽经蒸汽调节装置7储存并调节压力后进入蒸汽透平8，驱动蒸汽透平转动，蒸汽透平带动发电机9转动发电。离开蒸汽透平的乏汽经冷凝器冷凝为水后经工质循环泵继续循环。根据工质水的消耗情况，通过阀门16控制从工质储罐12向工质循环系统补充去离子水。发电机产生的电经变送器10变压后送往石灰窑电力驱动设备进行工作，剩余的电送往电网。产生的电不能满足石灰窑电力需要时，通过变送器从电网向装置内补充电力。
Claims (9)
1.一种石灰窑低温热能回收利用的设备，主要包括石灰窑（2）、工质储罐（12）、工质预热器（14）、蒸汽发生器（6）、蒸汽调节装置（7）、蒸汽透平（8）、发电机（9）、变送器（10）和冷凝器（11），所述石灰窑设有上抽吸梁（1）、燃烧梁（3）和下抽吸梁（4），燃烧梁和下抽吸梁梁体内设有冷却梁体的导热油流通管路，其特征是：所述工质预热器的热源入口通过换热器（5）与上抽吸梁抽出口连接或/和与下抽吸梁抽出口连接，出口与排放系统连接，所述蒸汽发生器的热源入口与燃烧梁和下抽吸梁导热油出口连接，出口通过导热油循环泵（15）与燃烧梁和下抽吸梁导热油入口连接；所述工质储罐通过工质循环泵（13）、工质预热器（14）连接到蒸汽发生器（6），蒸汽发生器出口通过蒸汽调节装置连接到蒸汽透平蒸汽入口，蒸汽透平出口通过冷凝器连接到工质循环泵入口；蒸汽透平与发电机同轴连接，发电机电路连接到变送器的输入端，变送器的输出端一路与石灰窑电力驱动设备连接，另一路与电网连接。
2.根据权利要求1所述石灰窑低温热能回收利用的设备，其特征是：所述工质为水、氟利昂、甲醇或乙醇。
3.根据权利要求1所述石灰窑低温热能回收利用的设备，其特征是：所述工质预热器（14）为管壳式、列管式或蛇管式换热器，所述蒸汽发生器为管壳式、蛇管式或锅炉式蒸发器。
4.根据权利要求1所述石灰窑低温热能回收利用的设备，其特征是：所述电力驱动设备包括：导热油循环泵、窑顶料钟开闭装置、窑下出灰装置、助燃风机、冷却风机和废气排放引风机。
5.根据权利要求1所述石灰窑低温热能回收利用的设备，其特征是：所述变送器（10）的入口端一路与电网连接。
6.根据权利要求1所述石灰窑低温热能回收利用的设备，其特征是：所述排放系统包括除尘器、引风机和烟囱。
7.根据权利要求1所述石灰窑低温热能回收利用的设备，其特征是：所述冷凝器（11）为空气冷却器或水冷却器。
8.根据权利要求1所述石灰窑低温热能回收利用的设备，其特征是：所述蒸汽调节装置（7）包括蒸汽储罐、压力调节器和疏水器。
9.根据权利要求1所述石灰窑低温热能回收利用的设备，其特征是：所述工质预热器（14）为两台，一台热源入口通过换热器与上抽吸梁抽出口连接，另一台热源入口与下抽吸梁抽出口连接，出口均与排放系统连接。
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