CN103185465B - 回转窑筒体表面余热回收利用系统 - Google Patents

回转窑筒体表面余热回收利用系统 Download PDF

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Abstract

本发明是有关于一种回转窑筒体表面余热回收利用系统,主要是在安装有余热发电系统的回转窑上,通过在回转窑上方安装弧形换热罩,利用收集回转窑筒体的辐射热能,在夏季和不制取生活热水的情况下,加热余热锅炉给水,增加余热电厂发电量,剩余热能可用于生活洗澡用水;在冬季则主要用于取暖供热。本发明一方面综合利用了回转窑筒体表面排放的废热资源,回收热量变废为宝,降低企业生产成本和提高企业的经济效益,部分缓解生产用电紧张的形势,提高企业的竞争能力,另一方面可减少了燃料消耗,节约能源,减少了对环境的空气污染和温室效应。同进也解决了夏季因换热罩影响回转窑表面散热而造成的热应力破坏的问题。

Description

回转窑筒体表面余热回收利用系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种余热回收利用系统,特别是涉及一种对回转窑筒体表面的余热进行回收,并将其用于加热余热锅炉给水、采暖用水和生活用水的回转窑筒体表面余热回收利用系统。
背景技术
[0002] 回转窑是指旋转煅烧窑(俗称旋窑),属于建材设备类,广泛用于冶金、化工、建筑等行业。它主要用于各类矿石的煅烧和焙炼,窑内温度高达上千度,窑体表面温度也有250〜350°C,有时会更高。在大量余热被浪费的同时,也增加了周围环境的热污染。目前在国内只有少数回转窑企业采取了余热利用措施,利用回转窑筒体表面的余热进行冬季采暖和制取四季用的生活热水。但在夏季,由于环境温度升高,相比于冬季更大的热负荷,受回转窑余热利用的用途所限,回转窑的余热无法得到有效的利用。同时,由于换热装置是安装在回转窑筒体的外表面,严重影响了回转窑筒体表面的正常散热,这样很容易造成窑体表面的温度升高,对窑体表面钢结构造成热应力破坏,危害回转窑窑体的安全。
[0003] 热应力主要是由于余热利用热负荷发生变化波动,辐射换热罩影响窑体散热而引起的。由于目前回转窑余热利用主要是应用于采暖及热水,热负荷随季节等因素波动较大,但如果利用回转窑表面余热加热凝汽器流出的冷凝循环水,提高凝结循环水进入除氧器的温度,使余热利用热负荷成为连续的热负荷,同时在相应管道上增加电动调节阀,根据冷凝水加热温度自动改变加热水量,间接控制换热罩管壁的温度和窑体表面的温度,热应力就会减小或消除。
[0004] 有鉴于此,本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识,并配合学理的运用,积极加以研宄创新,经过不断的研宄、设计,并经过反复试作样品及改进后,终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于,克服现有的回转窑筒体表面余热回收利用存在的缺陷,而提供一种新型结构的回转窑筒体表面余热回收利用系统,所要解决的技术问题是使其通过在安装有余热发电系统的回转窑的上方安装弧形换热罩,利用其收集回转窑筒体的辐射热能,在夏季和不制取生活热水的情况下,加热余热锅炉给水,增加余热电厂发电量,剩余热能可用于生活洗澡用水;在冬季则主要用于取暖供热;一方面综合利用了回转窑筒体表面排放的废热资源,回收热量变废为宝,降低了企业的生产成本和提高了企业的经济效益,部分缓解了生产用电紧张的形势,提高了企业的竞争能力;另一方面可减少了燃料消耗,节约了能源,减少了对环境的空气污染和温室效应;同进也解决了夏季因换热罩影响回转窑表面散热而造成的热应力破坏的问题,非常适于实用。
[0006] 本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种回转窑筒体表面余热回收利用系统,其包括:余热锅炉、汽轮机、发电机、凝汽器、冷却塔、凝结水泵、主管道电动调节阀、除氧器、给水泵、加压泵、换热罩进水电动调节阀、换热罩、回转窑筒体、定压安全阀、采暖二次换热器、热水二次换热器以及热水箱;其中所述余热锅炉的过热蒸汽出口与所述汽轮机的进汽口连接;所述汽轮机的输出轴与所述发电机的输入轴连接,所述汽轮机的出汽口与所述凝汽器的入口连接;所述凝汽器与所述冷却塔并联,使所述所述冷却塔的冷却循环水流经所述凝汽器;所述凝汽器的出口与所述凝结水泵的入口连接;所述凝结水泵的出口与所述除氧器的入口连接;所述除氧器的出口与所述给水泵的入口连接;所述给水泵的出口与所述余热锅炉的进水口连接;所述主管道电动调节阀在所述凝结水泵与所述除氧器之间的主管道上,并且所述凝结水泵与所述主管道电动调节阀之间的主管道通过一支路管道与所述加压泵的入口连接;所述加压泵的出口与设置于所述回转窑筒体上的所述换热罩的进水口相连,所述换热罩进水电动调节阀设置于所述换热罩与所述加压泵之间的管道上;所述换热罩的出口经换热罩出水电动调节阀分别与所述采暖二次换热器的入口、所述热水二次换热器的入口及所述除氧器的入口连接,且所述采暖二次换热器的出口及所述热水二次换热器的出口也分别与所述除氧器的入口连接;所述采暖二次换热器与采暖设备并联,使所述采暖设备的循环冷凝水流经所述采暖二次换热器;所述热水二次换热器与所述热水箱并联,使由自来水供给所述热水箱的水先流经所述热水二次换热器。
[0007] 本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0008] 前述的回转窑筒体表面余热回收利用系统,其中所述换热罩为弧形换热罩,其形状与所述回转窑筒体的外表面相对应。
[0009] 前述的回转窑筒体表面余热回收利用系统,其中所述换热罩包括多个并联的换热罩;所述多个并联的换热罩中的每一个换热罩的进水口都与所述加压泵的出口连接,并且在每一个换热罩与所述加压泵之间的管道上都设置有一个所述换热罩进水电动调节阀;同时在每一个换热罩的出口处都设置有一个所述换热罩出水电动调节阀;而所述的多个并联换热罩之间通过连接管道首尾连接,并且在首尾连接各换热罩的每一条连接管道上都设置有一串并联调整阀IΊ。
[0010] 前述的回转窑筒体表面余热回收利用系统,其中所述采暖设备与所述采暖二次换热器连接的管道上设置有采暖循环泵。
[0011] 前述的回转窑筒体表面余热回收利用系统,其中在所述采暖二次换热器的入口与出口之间连接一旁通管道,一旁通阀门设置于所述旁通管道上;在所述热水二次换热器的入口与出口之间也连接一旁通管道;并且在所述旁通管道上也设置一旁通阀门。
[0012] 前述的回转窑筒体表面余热回收利用系统,其中在所述换热罩与所述除氧器入口连接的回水管道上设置有一定压安全阀。
[0013] 前述的回转窑筒体表面余热回收利用系统,其中在所述主管道电动调节阀与所述除氧器之间的主管道上还设置有一低压加热器。
[0014] 本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案,本发明回转窑筒体表面余热回收利用系统至少具有下列优点及有益效果:本发明的回转窑筒体表面余热回收利用系统,主要是在安装有余热发电系统的回转窑上,通过在回转窑上方安装弧形换热罩,利用收集回转窑筒体的辐射热能,在夏季和不制取生活热水的情况下,加热余热锅炉给水,增加余热电厂发电量,剩余热能可用于生活洗澡用水;在冬季则主要用于取暖供热。本发明一方面综合利用了回转窑筒体表面排放的废热资源,回收热量变废为宝,降低企业生产成本和提高企业的经济效益,部分缓解生产用电紧张的形势,提高企业的竞争能力,另一方面可减少络燃料消耗,节约能源,减少了对环境的空气污染和温室效应。同进也解决了夏季因换热罩影响回转窑表面散热而造成的热应力破坏的问题。
[0015] 综上所述,本发明在技术上有显著的进步,并具有明显的积极效果,诚为一新颖、进步、实用的新设计。
[0016] 上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。
附图说明
[0017]图1是本发明回转窑筒体表面余热回收利用系统的示意图。
[0018] I:余热锅炉 2:汽轮机
[0019] 3:发电机 4:凝汽器
[0020] 5:冷却塔 6:凝结水泵
[0021] 7:主管道电动调节阀 8:低压加热器
[0022] 9:除氧器 10:给水泵
[0023] 11:加压泵 12:换热罩进水电动调节阀
[0024] 13:换热罩 14:回转窑筒体
[0025] 15:串并联调整阀门 16:定压安全阀
[0026] 17:采暖二次换热器 18:采暖循环泵
[0027] 19:热水二次换热器 20:自来水
[0028] 21:热水箱 22:热水供水泵
[0029] 23:旁通阀门
具体实施方式
[0030] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的回转窑筒体表面余热回收利用系统其具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如后。
[0031] 有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效,在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明,应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效获得一更加深入且具体的了解,然而所附图式仅是提供参考与说明之用,并非用来对本发明加以限制。
[0032] 请参阅图1所示,是本发明回转窑筒体表面余热回收利用系统的示意图。本发明的回转窑筒体表面余热回收利用系统包括:余热锅炉1、汽轮机2、发电机3、凝汽器4、冷却塔5、凝结水泵6、主管道电动调节阀7、除氧器9、给水泵10、加压泵11、换热罩进水电动调节阀12、换热罩13、回转窑筒体14、定压安全阀16、采暖二次换热器17、热水二次换热器19以及热水箱21 ;其中所述余热锅炉I的过热蒸汽出口与所述汽轮机2的进汽口连接;所述汽轮机2的输出轴与所述发电机3的输入轴连接,所述汽轮机2的出汽口与所述凝汽器4的入口连接;所述凝汽器4与所述冷却塔5并联,使所述所述冷却塔5的冷却循环水流经所述凝汽器4 ;所述凝汽器4的出口与所述凝结水泵6的入口连接;所述凝结水泵6的出口与所述除氧器9的入口连接;所述除氧器9的出口与所述给水泵10的入口连接;所述给水泵10的出口与所述余热锅炉I的进水口连接;所述主管道电动调节阀7在所述凝结水泵6与所述除氧器9之间的主管道上,并且所述凝结水泵6与所述主管道电动调节阀7之间的主管道通过一支路管道与所述加压泵11的入口连接;所述加压泵11的出口与设置于所述回转窑筒体14上的所述换热罩13的进水口相连,所述换热罩进水电动调节阀12设置于所述换热罩13与所述加压泵11之间的管道上;所述换热罩13的出口经换热罩出水电动调节阀分别与所述采暖二次换热器17的入口、所述热水二次换热器19的入口及所述除氧器9的入口连接,且所述采暖二次换热器17的出口及所述热水二次换热器19的出口也分别与所述除氧器9的入口连接;所述采暖二次换热器17与采暖设备并联,使所述采暖设备的循环冷凝水流经所述采暖二次换热器17 ;所述热水二次换热器19与所述热水箱21并联,使由自来水20供给所述热水箱21的水先流经所述热水二次换热器19。本发明的换热罩13为弧形换热罩,其形状与所述回转窑筒体14的外表面相对应。所述换热罩13包括多个并联的换热罩;所述多个并联的换热罩中的每一个换热罩的进水口都与所述加压泵11的出口连接,并且在每一个换热罩与所述加压泵11之间的管道上都设置有一个所述换热罩进水电动调节阀12 ;同时在每一个换热罩的出口处都设置有一个所述换热罩出水电动调节阀;而所述的多个并联换热罩之间通过连接管道首尾连接,并且在首尾连接各换热罩的每一条连接管道上都设置有一串并联调整阀门15。另外本发明的采暖设备与所述采暖二次换热器17连接的管道上设置有采暖循环泵18。本发明的热水箱21的出水口的管道上设有热水供水泵22。而在本发明的采暖二次换热器17的入口与出口之间连接一旁通管道,一旁通阀门23设置于所述旁通管道上;同时在本发明的热水二次换热器19的入口与出口之间也连接一旁通管道;并且在所述旁通管道上也设置一旁通阀门23。在本发明换热罩与所述除氧器9入口连接的回水管道上设置有一定压安全阀16。在本发明的主管道电动调节阀7与所述除氧器9之间的主管道上还设置有一低压加热器8。
[0033] 本发明由余热锅炉I产生的高压蒸汽通过管道进入汽轮机2作功,汽轮机2带动发电机3发电,作功后的高压蒸汽变为低压蒸汽,从汽轮机2尾部流出,经冷却塔5中的冷却循环水降温冷却后,在凝汽器4中变成低温冷凝水经管道由凝结水泵6加压,流向低压加热器8,在进入低压加热器前,通过主管道电动调节阀7分流一部分循环冷凝水,(如余热电站无低压加热器,主管道电动调节阀7可安装在凝结水泵6与除氧器9之间的主管道上,)经加压泵11加压后,通过换热罩进水电动调节阀12依次进入各个并联安装的弧形换热罩13中,利用回转窑筒体14外表面产生的辐射热,通过换热罩13内的换热管束加热循环冷凝水。进入各个加热换热罩内的水量由换热罩进水电动调节阀12根据换热罩的出水温度自动控制和调节,确保循环冷凝水出水温度不超过工作压力下的饱和温度。根据加热循环冷凝水的水量和温度,各换热罩可通过安装于各换热罩间的串并联调整阀门15,实现各换热罩13串联和并联的切换。
[0034] 被换热罩13加热后的冷凝循环水分三路并联流出,其中第一路通过采暖二次换热器17,以加热的循环冷凝水为一次热媒,将采暖供回水温度加热至所需要求,用于冬季供暖,采暖二次循环水通过采暖循环泵18循环使用,设置采暖软水系统、补水系统、定压系统、温度控制系统,确保采暖系统安全可靠运行;第二路通过热水二次换热器19置换,以加热的循环冷凝水为一次热媒,将自来水20加热至所需温度,加热后的自来水20送入一个热水箱21中,通过定压变频热水供水泵22加压后,为用户提供洗浴用水;第三路水从换热罩13流出后,在一适当位置与第一、二路换热后的冷凝水混合,各路水量可根据热负荷的大小,通过换热罩进水电动调节阀12对水量自动进行调节,确保各路用水量,混合后的各路冷凝水流回系统除氧器前,与其余未被加热的循环冷凝水混合,经除氧器9除氧,由给水泵10加压进入余热锅炉1,余热锅炉I加热后变成蒸汽再次进入汽轮机2,以此循环。
[0035] 为保证系统安全运行,在进入换热罩的循环冷凝水供回水干管上设置定压安全阀16,保证系统压力稳定和进行超压保护。
[0036] 在采暖二次换热器17、热水二次换热器19上设置旁通阀门23,以便于两种二次换热器的使用切换。
[0037] 本发明结合回转窑运行情况和现场布置特点,在回转窑上部安装一弧形换热罩,换热罩形状与窑体外表面相应,换热罩安装位置和数量根据用户现场具体情况而定,换热罩内分布蛇形排列的换热管束,以吸收回转窑筒体表面热量,为增加换热效果,进出水方向与回转窑的转向为逆向传热。进水设计温度40°C,出水温度90°C,其进、回水系统与凝汽器流出的主凝结水成并联布置,其进水取自低压加热器前后的凝结水管道,水量约为全部水量的四分之一左右,如无低压加热器,则取自凝结水泵后的管道,设计特定的进水方式与电动调节阀配合,可实现弧形换热罩进水温度和流量的调节与控制。进入圆形换热罩的凝结水吸收回转窑表面热量后,在除氧器入口处与主凝结水汇合。这种热力系统,弧形换热罩的给水只需增加一个管道泵,即可保证需要的通水量,实现了余热的梯级利用。在保证回转窑安全稳定运行的前提下,大幅度吸收窑体表热量,提高系统热效率。被换热罩加热后的冷凝循环水分三路并联流出,其中第一路通过二次换热器置换,以加热的冷凝水为一次热媒,将采暖供回水温度加热至70/50°C,在冬季其热量用于供暖,采暖二次循环水通过加压泵循环使用,设置采暖软水系统、补水系统、定压系统、温度控制系统,确保采暖系统安全可靠运行;第二路通过二次换热器置换,以加热的冷凝水为一次热媒,将自来水从15°C加热至45〜50°C,加热后的自来水送入一个特制保温水箱中,通过定压变频水泵加压后,为用户提供洗浴用水;第三路水从换热罩流出后,在一适当位置与第一、二路换热后的冷凝水混合,各路水量可根据热负荷的大小,对水量自动进行调节,确保各路用水量,混合后的冷凝水经水泵加压后,流回系统除氧器前,与其余未被加热的冷凝水混合,经除氧器除氧,由水泵加压进入余热锅炉;以此循环。为保证系统安全运行,在进入换热罩的循环冷凝水供回水干管上设置定压安全阀,保证系统压力稳定和进行超压保护。在各换热罩进水口处相应管道上增加电动调节阀,根据冷凝水被加热温度自动改变加热水量,间接控制换热罩管壁温度和窑体表面温度,减小或消除热应力。在凝结水主管道的取水口处加装电动调节阀,自动控制和调节被加热水量。
[0038] 以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种回转窑筒体表面余热回收利用系统,其特征在于其包括:余热锅炉(1)、汽轮机(2)、发电机(3)、凝汽器(4)、冷却塔(5)、凝结水泵(6)、主管道电动调节阀(7)、除氧器(9)、给水泵(10)、加压泵(11)、换热罩进水电动调节阀(12)、换热罩(13)、回转窑筒体(14)、定压安全阀(16)、采暖二次换热器(17)、热水二次换热器(19)以及热水箱(21);其中所述余热锅炉(I)的过热蒸汽出口与所述汽轮机(2)的进汽口连接;所述汽轮机(2)的输出轴与所述发电机⑶的输入轴连接,所述汽轮机⑵的出汽口与所述凝汽器⑷的入口连接;所述凝汽器⑷与所述冷却塔(5)并联,使所述所述冷却塔(5)的冷却循环水流经所述凝汽器(4);所述凝汽器(4)的出口与所述凝结水泵(6)的入口连接;所述凝结水泵(6)的出口与所述除氧器(9)的入口连接;所述除氧器(9)的出口与所述给水泵(10)的入口连接;所述给水泵(10)的出口与所述余热锅炉(I)的进水口连接;所述主管道电动调节阀(7)在所述凝结水泵(6)与所述除氧器(9)之间的主管道上,并且所述凝结水泵(6)与所述主管道电动调节阀(7)之间的主管道通过一支路管道与所述加压泵(11)的入口连接;所述加压泵(11)的出口与设置于所述回转窑筒体(14)上的所述换热罩(13)的进水口相连,所述换热罩进水电动调节阀(12)设置于所述换热罩(13)与所述加压泵(11)之间的管道上;所述换热罩(13)的出口经换热罩出水电动调节阀分别与所述采暖二次换热器(17)的入口、所述热水二次换热器(19)的入口及所述除氧器(9)的入口连接,且所述采暖二次换热器(17)的出口及所述热水二次换热器(19)的出口也分别与所述除氧器(9)的入口连接;所述采暖二次换热器(17)与采暖设备并联,使所述采暖设备的循环冷凝水流经所述采暖二次换热器(17);所述热水二次换热器(19)与所述热水箱(21)并联,使由自来水(20)供给所述热水箱(21)的水先流经所述热水二次换热器(19)。
2.根据权利要求1所述的回转窑筒体表面余热回收利用系统,其特征在于其中所述换热罩(13)为弧形换热罩,其形状与所述回转窑筒体(14)的外表面相对应。
3.根据权利要求1所述的回转窑筒体表面余热回收利用系统,其特征在于其中所述换热罩(13)包括多个并联的换热罩;所述多个并联的换热罩中的每一个换热罩的进水口都与所述加压泵(11)的出口连接,并且在每一个换热罩与所述加压泵(11)之间的管道上都设置有一个所述换热罩进水电动调节阀(12);同时在每一个换热罩的出口处都设置有一个所述换热罩出水电动调节阀;而所述的多个并联换热罩之间通过连接管道首尾连接,并且在首尾连接各换热罩的每一条连接管道上都设置有一串并联调整阀门(15)。
4.根据权利要求1所述的回转窑筒体表面余热回收利用系统,其特征在于其中在所述采暖设备与所述采暖二次换热器(17)连接的管道上设置有采暖循环泵(18)。
5.根据权利要求1所述的回转窑筒体表面余热回收利用系统,其特征在于其中在所述热水箱(21)的出水口的管道上设有热水供水泵(22)。
6.根据权利要求1所述的回转窑筒体表面余热回收利用系统,其特征在于其中在所述采暖二次换热器(17)的入口与出口之间连接一旁通管道,一旁通阀门(23)设置于所述旁通管道上;在所述热水二次换热器(19)的入口与出口之间也连接一旁通管道;并且在所述旁通管道上也设置一旁通阀门(23)。
7.根据权利要求1所述的回转窑筒体表面余热回收利用系统,其特征在于其中在所述换热罩与所述除氧器(9)入口连接的回水管道上设置有一定压安全阀(16)。
8.根据权利要求1所述的回转窑筒体表面余热回收利用系统,其特征在于其中在所述 主管道电动调节阀(7)与所述除氧器(9)之间的主管道上还设置有一低压加热器(8)。
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