CN104769378B - 水泥制造设备的余热利用方法和水泥制造设备 - Google Patents

水泥制造设备的余热利用方法和水泥制造设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种水泥制造设备及其余热利用方法，工艺气体的热量通过第一换热器用于加热水蒸气，并且水泥制造设备具有至少一个煅烧器(2、4)和至少一个用于加热原料粉末的第二换热器(1)，该第二换热器由旋流器(1a、1b)的序列构成。按本发明建议，工艺气体在煅烧器(4)的出口(10)上和/或在第二换热器(1)中沿气流方向的第一旋流器(1b)的气体侧的出口(11)上提取，并且在蒸汽锅炉(21)中排出热量之后，已冷却的工艺气体导回到第二换热器(1)中沿气流方向的第二旋流器(1a)或第三旋流器中。这具有如下优点，即由工艺过程中提取的热量能用于继续加热为再利用的热量，因此该未再利用的热量能有效地转变成电能。

Description

水泥制造设备的余热利用方法和水泥制造设备
技术领域
本发明涉及一种水泥制造设备的余热利用方法，并且本发明涉及一种水泥制造设备。
背景技术
水泥制造设备通常具有很高的热转换。为了有效地利用水泥设备的余热，在工艺过程中产生的余热通过多个分布在设备中的换热器又导回到工艺过程中。在热量导回、再利用时必要的是，热量在尽可能高的温度时就导回到工艺过程中，以便减少用于产生工艺热量的必需的能量输入。但是不是所有在设备中产生的余热都适用于再利用。通常仅这些具有比300℃明显高的温度的热源被再利用。除了热量导回到工艺过程中之外也已知的是，未再利用的低卡路里的热量用于干燥原料或者用于预处理燃料。
除了预处理原料和燃料之外也考虑，将未再利用的余热转换成电能。在水泥制造设备中对此基本上已知两种蒸汽锅炉系统。第一种系统SP锅炉(英文为SuspensionPreheater)，并且该锅炉连接在旋流器换热器的下游，该旋流器换热器在水泥制造设备中用于预热原料粉末。第二种系统是AQC锅炉(英文为Air Quenched Clinkercooler)，该锅炉在水泥制造设备的熟料冷却器的排气路径中连接在下游。
但是这些用于将余热转换成电能的已知系统通常由于未再利用的预热的较低温度而具有不期望地小的转换效率。因为余热的温度越高，通常的热机将热量转换成机械功的能力就越高，该机械功又通过发电机转换成电能。
为了在水泥制造设备中在将未再利用的余热转换成电能时改善效率，可能必然需要的是，实现一种余热源，已知该余热源比在已知的水泥制造设备中提供明显更高的温度。
发明内容
所以本发明的目的是，提出一种方法和与此相对应的水泥制造设备，其中提供较高温度的余热源。
本发明实现一种水泥制造设备的余热利用方法，工艺气体的热量通过第一换热器用于加热水蒸气，并且水泥制造设备具有至少一个煅烧器和至少一个用于加热原料粉末的第二换热器，该第二换热器由旋流器的序列构成，工艺气体在煅烧器的出口上和/或在第二换热器中沿气流方向的第一旋流器的气体侧的出口上提取，并且在蒸汽锅炉中排出热量之后，已冷却的工艺气体导回到第二换热器中沿气流方向的第二旋流器或第三旋流器中。
本发明还实现一种水泥制造设备，该水泥制造设备具有至少一个煅烧器和至少一个用于加热原料粉末的第二换热器，该第二换热器由旋流器的序列构成，工艺气体提取位置处在煅烧器的出口上和/或处在第二换热器中沿气流方向的第一旋流器的气体侧的出口上，并且工艺气体提取位置引导至蒸汽锅炉，在那里工艺气体的热量通过第一换热器用于加热水蒸气，并且有用于将工艺气体导回到第二换热器中的沿气流方向的第二旋流器或第三旋流器中的导回管。
按本发明建议，水泥制造设备在煅烧器的出口上和/或在换热器中沿气流方向的第一旋流器的气体侧的出口上提取工艺气体。在蒸汽锅炉中从工艺气体中提取热量，并且然后在蒸汽锅炉中冷却的工艺气体导回到在换热器中沿气流方向的第二或第三旋流器中。
在水泥制造设备中存在不同的位置，在所述位置上提供热的工艺气体。但是在此不是所有的位置都能用作为工艺气体的提取位置，因为对水泥制造方法的介入受此干扰。在较长的实验序列中意料之外的方式显示，热工艺气体在煅烧器的出口上和/或在换热器中沿气流方向的第一旋流器的出口上的提取仅轻微地影响水泥制造方法。在提取不可忽略的量的工艺热量时能预料，根据提取位置的不同情况原料粉末的预热是不充分的并且因此在煅烧器中的煅烧反应不完全进行。只要在煅烧器中提取热量，煅烧反应就会是不完全的，因此熟料作为中间产物具有过高份额的游离的石灰。在原料粉末中存在的盐在确定的露点起会粘住并且会混入水泥制造设备中。最后在许多水泥制造设备中进行的分级的燃烧是不充分的并且从而设备会出现过高的氮氧化物排出量。具有交替还原的和氧化的条件的被控制的燃烧引导被工艺气体的提取干扰，该条件用于避免一氧化碳和氮氧化物排放。
为了将从工艺过程中提取的工艺气体又导回到工艺过程中，已经证实有利的是，冷却的工艺气体导回到在换热器中沿气流方向的第二或第三旋流器中。按本发明沿气流方向看在换热器的初始端并且在煅烧器的出口上在设备中的工艺气体流旁边进行工艺气体循环。
来自煅烧器的出口和/或来自在换热器中沿气流方向的第一旋流器的气体侧的出口的工艺气体具有较高量的粉尘。因此必需的是，从工艺气体中至少部分地除去粉尘。但是该被除去的粉尘是原料粉末或者是部分直至完全煅烧的中间产物并且又能导回到工艺过程中。为了并非不期望地冷却在工艺过程中保留的未提取的工艺气体，在本发明的结构方案中建议，将分离的且也变冷的粉尘给到水泥磨碎机中，在那里该粉尘与完成燃烧的熟料一起被磨碎。但也可能的是，导回的粉尘给到转炉的转炉进料室中，以便将粉尘作为中间产物在转炉中烧结。
为了调节工艺过程中提取的工艺气体量，按本发明建议，气体量通过在气体导回中的调节阀或者滑动件或者风门进行调节，在那里工艺气体至少部分被除尘。在此工艺气体也被冷却，因此可以避开对热的气体的有问题的气体量调节。
在换热器的端部上或者在熟料冷却器的端部上，取代用于利用低卡路里的余热，而用于利用余热的工艺气体的替选的提取能经受得住低卡路里的余热。按本发明一种特别的结构方案建议，为了由蒸汽产生电能，该蒸汽来自低卡路里的余热，借助于热的工艺气体加热本来过冷的蒸汽，以便提高通过来自换热器和熟料冷却器的余热产生的蒸汽的温度。来自工艺气体的热量与余热结合，该余热在换热器之后在气流侧或者在熟料冷却器之后在材料流侧提取，其方式为，较冷的蒸汽作为热量载体通过按本发明加热的工艺气体被继续加热。因此水泥制造设备的余热在尽可能大的范围中被利用。
附图说明
借助于以下附图详细解释本发明。其中：
图1显示同类的水泥制造设备的简图，该水泥制造设备具有用于按本发明的热的工艺气体的画出的提取位置；
图2显示按本发明的按第一结构方案的水泥制造设备；
图3显示按本发明的按第二结构方案的水泥制造设备。
具体实施方式
在图1中描述同类的水泥制造设备的简图。尽管不同设备的结构存在区别，但是在不同设备之间的基本元件的次序是可相互比较的。在按图1的设备中，需要热处理的原料粉末从换热器1的上端流经各旋流器直至第二旋流器1a。在此未画出，在此已经预热的原料粉末流到煅烧器的上升的分支2中并且在那里被工艺气体夹带，并且在转炉废气的热量中并且在这部分煅烧器中的附加加热中进行煅烧。一些设备具有涡流室3，在该涡流室中工艺气体能烧尽，以便氧化地燃烧有害废气。在通过涡流室3之后，已煅烧的原料粉末流到最下面的旋流器1b中，在那里进行分离并且导入到转炉进料室5中。在此，工艺气体与已煅烧的原料粉末分离并且在换热器1中上升，用于预热原料粉末，在那里该工艺气体逆着原料粉末地流动。导入到转炉进料室5中的原料粉末然后流到转炉6中，原料粉末在那里烧结成熟料。在烧结之后，熟料从转炉6落入到熟料冷却器8中，在那里，新烧结的熟料借助于冷却空气快速地激冷。在熟料冷却器8中通过熟料加热的冷却空气具有两个路径。第一个路径是作为二次风引导到转炉6中，相反，第二个路径是通过三次风管7导入到煅烧器的上升的分支2中。
按本发明现在设定，热的工艺气体在煅烧器的气体出口提取，以便产生由此产生电能。在当前设备中，气体出口设置在煅烧器的下降的分支4的下端上，在那里，在此之后不久，已煅烧的原料粉末与工艺气体分离。这个位置在图1中设有附图标记10。用于提取热的工艺气体的替选方案或附加方案是在换热器中沿气流方向的第一旋流器1b的气体侧的出口，其设有附图标记11。沿气流方向看的第二旋流器1a或第三旋流器的进气口是作为用于提取的且在蒸汽锅炉中冷却的工艺气体的导回位置。在标出的位置上提取的且又导回的工艺气体仅轻微地或甚至完全不干扰水泥制造方法。怎样用工艺气体继续运行，在下一个附图中详细描述。
在图2中描述图1的包括画出的蒸汽锅炉21的局部图，该蒸汽锅炉设置用于将热量从热的工艺气体中提取。按本发明设定，在按图1的位置10和/或11上提取工艺气体并且将其各通过一个工艺气体管20输送至蒸汽锅炉21。在那里工艺气体的热量用于加热蒸汽，并且冷却的工艺气体经由工艺气体管22流至调节装置23并且从那里经由工艺气体管24流至导回位置，该导回位置在图1中设有附图标记12。在蒸汽管26中要被加热的蒸汽进入蒸汽锅炉21中并且又通过蒸汽管26离开该蒸汽锅炉。因为提取的工艺气体载有粉尘，所以在本发明的结构方案中设定，粉尘至少部分地在蒸汽锅炉21中与工艺气体分离并且通过除尘装置25从蒸汽锅炉21中去除。如此得到的粉尘可以有选择地给到转炉进料室5和/或水泥磨碎器中。
在图3中连同流程图一起描述水泥制造设备的一种结构方案的总体草图，该流程图描述整个工艺气体提取及其利用。左下方画出的水泥制造设备相应于按图1和2的设备。在此，用于余热利用的流程图是重要的。在该线路图中，具有低温度的低热量的余热在换热器1的上出口上在自身的换热器30中获得，并且也在熟料冷却器8的端部上的另一换热器40中获得。不但来自换热器1的余热而且来自熟料冷却器8的余热通过蒸汽管30a和40a相结合并且这样获得的余热作为预热的进流21v给到蒸汽锅炉21中，在那里，提取的工艺气体使蒸汽过热。过热的蒸汽由蒸汽锅炉通过蒸汽管21n导入到涡轮机50中，该涡轮机与用于产生电能的发电机连接。蒸汽在冷凝器52中冷却，穿过与化学处理级53a联接的排风器53，并且通过泵54压缩。在由泵54排出之后，冷却的蒸汽分成两个分支，第一分支作为至换热器30的进流30v用于利用换热器1的余热，并且第二分支作为进流40v用于利用熟料冷却器8的余热。通过按本发明的线路图，蒸汽为了产生电能首先通过具有低温度的余热进行预热，并且通过提取的工艺气体继续加热，使得蒸汽过热并且相应地具有高能量，该高能量在涡轮机中按本身已知的方式通过释放压力和冷凝而被利用。
附图标记列表
1 换热器
1a 旋流器
1b 旋流器
2 煅烧器(上升的分支)
3 涡流室
4 煅烧器(下降的分支)
5 转炉进料室
6 转炉
7 三次风管
8 熟料冷却器
9 熟料排出口
10 提取位置，第一种方案
11 提取位置，第二种方案
12 导回位置，第一种方案
13 导回位置，第二种方案
20 工艺气体管，提取
21 蒸汽锅炉
21n 蒸汽管，回流
21v 蒸汽管，进流
22 蒸汽管
23 调节装置
24 工艺气体管，导回
25 除尘装置
26 蒸汽管
30 换热器
30a 蒸汽管
30v 进流
40 换热器
40a 蒸汽管
40v 进流
50 涡轮机
51 发电机
52 冷凝器
53 排风器
53a 化学处理级
54 泵

Claims (14)

1.水泥制造设备的余热利用方法，工艺气体的热量通过第一换热器用于加热水蒸气，并且水泥制造设备具有至少一个煅烧器(2、4)和至少一个用于加热原料粉末的第二换热器(1)，该第二换热器由旋流器(1a、1b)的序列构成，其特征在于：工艺气体在煅烧器(4)的出口(10)上和/或在第二换热器(1)中沿气流方向的第一旋流器(1b)的气体侧的出口(11)上提取，并且在蒸汽锅炉(21)中排出热量之后，已冷却的工艺气体导回到第二换热器(1)中沿气流方向的第二旋流器(1a)或第三旋流器中。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于：在锅炉系统中从工艺气体分离出的粉尘导回到处于水泥制造设备中的转炉(6)的转炉进料室(5)和/或水泥磨碎器中。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于：将工艺气体的热量与在第二换热器(1)之后在气流侧或者在熟料冷却器(8)之后在材料流侧提取的余热相结合。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于：调节提取的工艺气体的量，调节机构是在导回管中的在已冷却的气流中的气体调节器(23)。
5.按权利要求2所述的方法，其特征在于：调节提取的工艺气体的量，调节机构是在导回管中的在已冷却的气流中的气体调节器(23)。
6.按权利要求3所述的方法，其特征在于：调节提取的工艺气体的量，调节机构是在导回管中的在已冷却的气流中的气体调节器(23)。
7.按权利要求1至6之中任一项所述的方法，其特征在于：工艺气体在蒸汽锅炉(21)中除尘。
8.水泥制造设备，该水泥制造设备具有至少一个煅烧器(2、4)和至少一个用于加热原料粉末的第二换热器(1)，该第二换热器由旋流器(1a、1b)的序列构成，其特征在于：工艺气体提取位置(10、11)处在煅烧器(2)的出口(10)上和/或处在第二换热器(1)中沿气流方向的第一旋流器(1a)的气体侧的出口(11)上，并且工艺气体提取位置(10、11)引导至蒸汽锅炉(21)，在那里工艺气体的热量通过第一换热器用于加热水蒸气，并且有用于将工艺气体导回到第二换热器(1)中的沿气流方向的第二旋流器(1b)或第三旋流器中的导回管(24)。
9.按权利要求8所述的水泥制造设备，其特征在于：在锅炉系统中从工艺气体分离出的粉尘导回到位于水泥制造设备中的转炉(6)的转炉进料室(5)和/或水泥磨碎器中。
10.按权利要求9所述的水泥制造设备，其特征在于：在蒸汽锅炉(21)中的进流(21v)由在第二换热器(1)之后在气流侧和/或在熟料冷却器(8)之后在材料流侧提取的余热进行预热。
11.按权利要求8所述的水泥制造设备，其特征在于：有调节装置，用于调节提取的工艺气体的量，调节机构是在导回管(22、24)中的在已冷却的气流中的气体调节器(23)。
12.按权利要求9所述的水泥制造设备，其特征在于：有调节装置，用于调节提取的工艺气体的量，调节机构是在导回管(22、24)中的在已冷却的气流中的气体调节器(23)。
13.按权利要求10所述的水泥制造设备，其特征在于：有调节装置，用于调节提取的工艺气体的量，调节机构是在导回管(22、24)中的在已冷却的气流中的气体调节器(23)。
14.按权利要求8至13之中任一项所述的水泥制造设备，其特征在于：有用于在蒸汽锅炉(21)中对工艺气体除尘的装置(25)。
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