CN104129931B - 一种带发电设备的间接加热煅烧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带发电设备的间接加热煅烧装置，包括燃烧室、旋风分离器、间壁煅烧炉、废热锅炉、发电设备、制氧单元和二氧化碳提取设备。燃烧室设有烧嘴、二次风入口、高温烟气出口、熔渣池和出渣口，烧嘴位于燃烧室的上部或侧部，二次风入口位于燃烧室的侧部，二次风入口切向安装或径向安装。高温烟气出口通过旋风分离器和间壁加热装置连接到废热锅炉，废热锅炉的蒸汽盘管与发电设备连接，废热锅炉烟道设为折弯式，辅以清洁燃烧烧嘴，使废气含尘量达到天然气燃烧排放标准。废热锅炉的烟气出口与二氧化碳提取设备连接。发电设备通过配电设备与制氧单元电路连接，制氧单元与氧气罐和氮气罐连接。本发明通过外置燃烧室，烟气在间壁煅烧室隔焰加热煅烧室中的物料，有利于提高煅烧产品的质量，回收高纯度二氧化碳，发生蒸汽驱动电机发电，充分利用热能资源。

Description

一种带发电设备的间接加热煅烧装置

技术领域

本发明属于化工材料生产设备技术领域，涉及一种工业竖窑，具体涉及一种带发电设备的间接加热煅烧装置。

背景技术

石灰窑余热回收利用，可以节约能源消耗，降低石灰生产成本，同时减小污染物的排放。石灰窑是大型的高耗能装置，随着国民经济的迅猛发展，工业炉窑的余热非常丰富，可利用的潜力巨大。钢铁工业、电石工业、氧化铝工业和耐火材料工业是石灰消耗大户，上述行业的快速增长，带动了石灰窑的高速发展。大型活性石灰生产线在生产过程中，烟气排放温度高，将这部分烟气余热有效利用，可以减少能源浪费，增加石灰窑的经济性和环保性。石灰石分解产生二氧化碳是宝贵资源，由于分解的二氧化碳与燃烧烟气混在一起，不利于二氧化碳的回收和利用。

本申请人在公开号为CN102338565A的发明专利申请公开“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”。本发明是在上述专利技术上的改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种带发电设备的间接加热煅烧装置，将燃烧室与间壁煅烧炉分开，有利于收集高纯度的二氧化碳和利用燃烧烟气的余热发电，降低石灰窑的能量消耗，提高石灰窑综合经济效益。

本发明带发电设备的间接加热煅烧装置，包括燃烧室、旋风分离器、间壁煅烧炉、废热锅炉和发电设备。发电设备设有蒸汽轮机和发电机，蒸汽轮机与发电机连接。装置设有制氧单元和二氧化碳提取设备。燃烧室设有烧嘴、二次风入口、高温烟气出口、熔渣池和出渣口，烧嘴位于燃烧室的上部或侧部，烧嘴设有一次风入口和燃料入口。二次风入口位于燃烧室的侧部，二次风入口切向安装或径向安装，高温烟气出口和出渣口位于燃烧室的下部。废热锅炉设蒸汽盘管和烟气出口，蒸汽盘管与蒸汽轮机连接。高温烟气出口通过旋风分离器和间壁煅烧装置连接到废热锅炉，废热锅炉的烟气出口与二氧化碳提取设备连接。发电设备通过配电设备与制氧单元电路连接，制氧单元与氧气罐和氮气罐连接。

间壁煅烧炉有煅烧室和烟气室，煅烧室和烟气室相间设置，煅烧室和烟气室之间用导热砖隔开。烟气室设有进气口和出气口，进气口与旋风分离器出口连接，出气口与废热锅炉连接。煅烧室设有加料口、出料口、分解气体出口和出料通道，加料口与加料车连通，出料口与出料通道连接。煅烧室内设有循环风扇，循环风扇与风机连接。烟气室设有挡火墙，挡火墙上、下相间设置，形成折弯烟道。烟气室的顶部设有清洁燃料喷嘴，下部设有排渣口。进气口位于烟气室一端的下部，出气口位于烟气室另一端的上部。装置设有二氧化碳处理单元，二氧化碳处理单元设有分解气净化设备、分解气冷却设备和分解气储罐，分解气净化设备、分解气冷却设备和分解气储罐依次连接。分解气体出口与分解气净化设备连接。二氧化碳提取设备设有二氧化碳出口和废气出口，二氧化碳出口与二氧化碳处理单元连接，废气出口与废气排放系统连接。出料通道设有冷却介质入口，冷却介质入口与冷却介质循环系统连接。

燃烧室为竖式圆筒体结构或卧式圆筒体结构。竖式圆筒体结构燃烧室的烧嘴位于燃烧室的上部，高温烟气出口位于燃烧室的下部。卧式圆筒体结构燃烧室的烧嘴位于燃烧室的一侧，高温烟气出口位于燃烧室的另一侧。燃烧室设有三次风入口，竖式圆筒体结构燃烧室的三次风入口位于高温烟气出口的下部，卧式圆筒体结构燃烧室的三次风入口位于高温气体出口的上部。二次风入口和三次风入口处设有辅助燃料喷嘴，所述辅助燃料喷嘴为气体燃料喷嘴、液体燃料喷嘴或固体燃料喷嘴。一次风入口、二次风入口和三次风入口分别与鼓风机和氧气罐连接，燃烧室进行空气助燃、富氧助燃或纯氧助燃。旋风分离器出口设有至废热锅炉的旁路，所述旁路上设有阀门。装置设有煤粉处理单元，煤粉处理单元包括提焦提油设备、焦粉储存箱装箱机和输送设备，煤粉仓与提焦提油设备连接，提焦提油设备与焦粉储存箱装箱机连接，焦粉储存箱装箱机与输送设备连接，输送设备连接到燃料入口，由二氧化碳提取设备提取的二氧化碳或石灰间壁煅烧后产生的二氧化碳通入焦粉存储箱中作为保护气。

本发明带发电设备的间接加热煅烧装置通过外置燃烧室，燃烧产生的烟气在间壁煅烧室隔焰加热煅烧室中的物料，有利于提高煅烧产品的质量，回收高纯度二氧化碳。煅烧物料后的烟气进入蒸汽锅炉，发生蒸汽驱动电机发电，充分利用热能资源，有利于提高经济效益和社会效益。发出电力的一部分用于制氧单元制备氧气，制备出的氧气部分用于燃烧室纯氧或富氧燃烧，有利于回收二氧化碳，减少废气排放。用纯氧做助燃气体燃烧后产生的分解气体通过二氧化碳处理单元回收二氧化碳。用二氧化碳作冷却石灰的介质循环利用，有利于减少废气排放，保护大气环境。设置三次风入口作为备用助燃风入口，在一次风和二次风不足时，从三次风入口补充助燃风，二次风入口处和三次风入口处的辅助燃料喷口可以强化燃烧效果，提高烟气温度。由燃烧室产生的高温烟气经高温烟气出口进入间壁煅烧装置的烟气室，烟气室中设置有多次转折烟道和洁净燃料烧嘴，使烟气中的残余灰渣被再次高温加热融化，并在曲折烟道里频繁撞击墙壁而被捕获，液态融渣经液排渣口排出装置外。

附图说明

图1为本发明带发电设备的间接加热煅烧装置的流程示意图；

图2为图1的A-A图；

图3为图1的B-B图；

图4为卧式燃烧室的结构示意图。

其中：

1—燃料入口、2—一次风入口、3—烧嘴、4—二次风入口、5—燃烧室、6—熔渣池、7—出渣口、8—燃烧室壁、9—高温烟气出口、10—旋风分离器、11—阀门、12—分解气体出口、13—辅助燃料喷嘴、14—三次风入口、15—出气口、16—烟气室、17—进气口、18—间壁煅烧炉、19—风机、20—循环风扇、21—煅烧室、22—导热砖、23—出料口、24—出料通道、25—冷却介质入口、26—烟气出口、27—蒸汽盘管、28—废热锅炉、29—蒸汽轮机、30—发电机、31—配电设备、32-—制氧单元、33-—加料车、34—加料口、35—二氧化碳处理单元、36—二氧化碳提取设备、37—鼓风机、38—旁路、39—排渣口、40—提焦提油设备、41—焦粉储存箱装箱机、42—输送设备、43—清洁燃料喷嘴、44—挡火墙、45—折弯烟道。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。

本发明带发电设备的间接加热煅烧装置，如图1、图2所示，包括燃烧室5、旋风分离器10、间壁煅烧炉18、废热锅炉28、制氧单元32、二氧化碳提取设备36、煤粉处理单元和二氧化碳处理单元35。发电设备设有蒸汽轮机29和发电机30，蒸汽轮机与发电机连接。废热锅炉设蒸汽盘管27和烟气出口26，蒸汽盘管与蒸汽轮机连接。燃烧室5为竖式圆筒体结构，燃烧室的燃烧室壁8为耐火砖砌筑加水冷壁结构。燃烧室设有烧嘴3、二次风入口4、高温烟气出口9、三次风入口14、熔渣池6和出渣口7，烧嘴位于燃烧室的上部，高温烟气出口9和出渣口位于燃烧室的下部。烧嘴设有燃料入口1和一次风入口2。煤粉处理单元包括提焦提油设备40、焦粉储存箱装箱机41和输送设备42，煤粉仓与提焦提油设备连接，提焦提油设备与焦粉储存箱装箱机连接，焦粉储存箱装箱机与输送设备连接，输送设备连接到燃料入口1。二次风入口4位于燃烧室的侧部，二次风入口切向安装，三次风入口位于高温烟气出口9的下部，一次风入口、二次风入口和三次风入口分别与鼓风机37和氧气罐连接，连接管路设有阀门11。二次风入口和三次风入口处设有辅助燃料喷嘴13，二次风入口处的辅助燃料喷嘴为液体燃料喷嘴，三次风入口处的辅助燃料喷嘴为气体燃料喷嘴。间壁煅烧炉18有煅烧室21和烟气室16，煅烧室和烟气室相间设置，煅烧室和烟气室之间用导热砖22隔开。如图3所示，烟气室16设有挡火墙44，挡火墙上、下相间设置，形成折弯烟道。烟气室的顶部设有清洁燃料喷嘴43，下部设有排渣口39。烟气室设有进气口17和出气口15，进气口位于烟气室一端的下部，出气口位于烟气室另一端的上部，进气口与旋风分离器出口连接，出气口与废热锅炉连接。煅烧室设有加料口34、出料口23、分解气体出口12和出料通道24。加料口与加料车33连通，出料口与出料通道24连接。出料通道设有冷却介质入口25，冷却介质入口与冷却介质循环系统连接。煅烧室内设有循环风扇20，循环风扇与风机19连接。二氧化碳处理单元35设有分解气净化设备、分解气冷却设备和分解气储罐，分解气净化设备、分解气冷却设备和分解气储罐依次连接。分解气体出口12与分解气净化设备连接。高温烟气出口与旋风分离器连接。旋风分离器出口分为两路，一路通过间壁煅烧炉连接到废热锅炉，另一路通过旁路38直接连接到废热锅炉28，两路分别设有阀门11。废热锅炉的烟气出口26与二氧化碳提取设备36连接。二氧化碳提取设备36设有二氧化碳出口和废气出口，二氧化碳出口与二氧化碳处理单元连接，废气出口与废气排放系统连接。发电设备接通过配电设备31与制氧单元电路连接，制氧单元的氧气出口与氧气罐连接，氮气出口与氮气罐管路连接。

燃烧室5可选择卧式圆筒体结构，如图4所示，卧式圆筒体结构燃烧室5的烧嘴3位于燃烧室的一侧，高温烟气出口9位于燃烧室的另一侧。二次风入口位于燃烧室的下部，二次风入口径向安装。三次风入口位于高温气体出口的上部。

本发明带发电设备的间接加热煅烧装置的运行方式为，煤粉从煤粉仓输送出到提气提油设备提取煤气和煤焦油，提气提油残炭装入焦粉储存箱装箱机41，在氮气的保护下经输送设备42输送至燃料入口1。燃烧室由烧嘴的燃料入口喷入煤粉，一次风入口进入富氧空气，以切线方式进入的二次风沿燃烧室壁高速旋转进行助燃燃烧，使得煤粉燃烧高效充分。三次风入口作为备用助燃风入口，在一次风入口和二次风入口进入的助燃风不足时，从三次风入口进入补充助燃风。一次风、二次风和三次风的富氧空气根据生产工艺要求设定，通过调节一次风入口、二次风入口和三次风入口氧气管路和空气管路的阀门11实现对助燃风氧含量的控制。二次风入口处和三次风入口处的辅助燃料喷口根据需要喷出燃料，强化燃烧效果，提高烟气温度。煤粉燃烧过程中产生的熔渣在炉膛中以液态形式存在，熔融炉渣沿炉壁流至炉膛的下部渣池，通过出渣口7排出。石灰石物料经加料车33和加料口34进入煅烧室21，由燃烧室5煤粉燃烧产生的高温烟气经旋风分离器10除尘后进入烟气室16，通过导热砖22间壁加热煅烧室的物料。烟气经一端的进气口17进入烟气室16，经过上、下相间设置挡火墙44的折弯烟道45放出热量，从另一端的出气口15离开。在烟气温度达不到煅烧温度时利用烟气室的顶部清洁燃料喷嘴43喷出燃料燃烧，提高煅烧温度，清洁燃料为天然气、液化石油气。烟气中的残渣和清洁燃料燃烧产生的废渣从下部设有排渣口39液态排出。石灰石高温分解成石灰和二氧化碳，二氧化碳逐渐上升，由顶部的风扇驱动穿透物料向下运动，在物料炉膛产生二氧化碳的气流循环，增加间壁窑的加热效率。石灰经出料口23进入出料通道24，冷却介质二氧化碳经-冷却介质入口25进入出料通道冷却石灰，冷却后的石灰出炉。冷却石灰后的高温二氧化碳进入煅烧室与分解产生的二氧化碳一起经分解气体出口12到二氧化碳处理单元35处理，处理后的二氧化碳一部分继续循环作冷却介质，一部分作为副产出装置。燃烧室高温烟气的另一路经连接管路直接进入废热锅炉28发生蒸汽，驱动发电设备发电，根据生产需要，通过连接管路上的阀门11调节两路烟气的流量。废热锅炉取热后的废烟气经烟气出口26到二氧化碳提取设备36提取二氧化碳，提取出的二氧化碳到二氧化碳处理单元，与煅烧分解的二氧化碳一起进行处理、回收。提取二氧化碳的废气经废气出口到废气排放系统排放。发电机发出的电力经配电设备31一部分到制氧单元32低温分离制氧，制出的氧气到氧气罐储存，副产氮气到氮气罐储存。氧气罐的一部分氧气用于燃烧室富氧或纯氧燃烧的氧气来源。

Claims (12)

1.一种带发电设备的间接加热煅烧装置，包括燃烧室（5）、旋风分离器（10）、间壁煅烧炉（18）、废热锅炉（28）和发电设备；所述发电设备设有蒸汽轮机（29）和发电机（30），蒸汽轮机与发电机连接，其特征是：所述装置设有制氧单元（32）和二氧化碳提取设备（36）；所述燃烧室设有烧嘴（3）、二次风入口（4）、高温烟气出口（9）、熔渣池（6）和出渣口（7），所述烧嘴位于燃烧室的上部或侧部，烧嘴设有一次风入口（2）和燃料入口（1）；所述二次风入口位于燃烧室的侧部，二次风入口切向安装或径向安装，高温烟气出口和出渣口位于燃烧室的下部；所述废热锅炉设蒸汽盘管（27）和烟气出口（26），蒸汽盘管与蒸汽轮机连接；所述高温烟气出口通过旋风分离器和间壁煅烧装置连接到废热锅炉，废热锅炉的烟气出口与二氧化碳提取设备连接；所述发电机通过配电设备（31）与制氧单元电路连接，所述制氧单元与氧气罐和氮气罐管路连接。

2.根据权利要求1所述的带发电设备的间接加热煅烧装置，其特征是：所述间壁煅烧炉（18）设有煅烧室（21）和烟气室（16），煅烧室和烟气室相间设置，煅烧室和烟气室之间用导热砖（22）隔开；所述烟气室设有进气口（17）和出气口（15），进气口与旋风分离器出口连接，出气口与废热锅炉连接；所述煅烧室设有加料口（34）、出料口（23）、分解气体出口（12）和出料通道（24），加料口与加料车（33）连通，出料口与出料通道（24）连接；煅烧室内设有循环风扇（20），循环风扇与风机（19）连接。

3.根据权利要求2所述的带发电设备的间接加热煅烧装置，其特征是：所述烟气室（16）设有挡火墙（44），挡火墙上、下相间设置，形成折弯烟道（45）；烟气室的顶部设有清洁燃料喷嘴（43），下部设有排渣口（39）；所述进气口（17）位于烟气室一端的下部，出气口（15）位于烟气室另一端的上部。

4.根据权利要求2所述的带发电设备的间接加热煅烧装置，其特征是：所述装置设有二氧化碳处理单元（35），所述二氧化碳处理单元设有分解气净化设备、分解气冷却设备和分解气储罐，分解气净化设备、分解气冷却设备和分解气储罐依次连接；所述分解气体出口（12）与分解气净化设备连接。

5.根据权利要求2所述的带发电设备的间接加热煅烧装置，其特征是：所述二氧化碳提取设备（36）设有二氧化碳出口和废气出口，二氧化碳出口与二氧化碳处理单元连接，废气出口与废气排放系统连接。

6.根据权利要求2所述的带发电设备的间接加热煅烧装置，其特征是：所述出料通道（24）设有冷却介质入口（25），所述冷却介质入口与冷却介质循环系统连接；冷却介质循环系统与二氧化碳提取设备（36）连接。

7.根据权利要求1所述的带发电设备的间接加热煅烧装置，其特征是：所述燃烧室（5）为竖式圆筒体结构或卧式圆筒体结构；所述竖式圆筒体结构燃烧室的烧嘴（3）位于燃烧室的上部，高温烟气出口（9）位于燃烧室的下部；所述卧式圆筒体结构燃烧室的烧嘴位于燃烧室的一侧，高温烟气出口位于燃烧室的另一侧。

8.根据权利要求7所述的带发电设备的间接加热煅烧装置，其特征是：所述燃烧室（5）设有三次风入口（14），竖式圆筒体结构燃烧室的三次风入口位于高温烟气出口（9）的下部，卧式圆筒体结构燃烧室的三次风入口位于高温气体出口的上部。

9.根据权利要求8所述的带发电设备的间接加热煅烧装置，其特征是：所述二次风入口（4）和/或三次风入口（14）处设有辅助燃料喷嘴（13），所述辅助燃料喷嘴为气体燃料喷嘴、液体燃料喷嘴或固体燃料喷嘴，所述辅助燃料均为清洁燃料。

10.根据权利要求8所述的带发电设备的间接加热煅烧装置，其特征是：所述一次风入口（2）、二次风入口（4）和三次风入口（14）分别与鼓风机（37）和氧气罐连接。

11.根据权利要求1所述的带发电设备的间接加热煅烧装置，其特征是：所述旋风分离器（10）出口设有至废热锅炉（28）的旁路（38），所述旁路上设有阀门（11）。

12.根据权利要求1所述的带发电设备的间接加热煅烧装置，其特征是：所述装置设有煤粉处理单元，煤粉处理单元包括提焦提油设备（40）、焦粉储存箱装箱机（41）和输送设备（42），所述煤粉仓与提焦提油设备连接，提焦提油设备与焦粉储存箱装箱机连接，焦粉储存箱装箱机与输送设备连接，输送设备连接到燃料入口（1）。