CN105135894A - 一种利用回转窑筒体热发电的装置及工艺 - Google Patents

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彭岩
刘怀亮
时小宝
吴海燕
何汪海
姚斌
李磊
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Abstract

一种利用回转窑筒体热发电的装置及工艺，包括：回转窑筒体、1#轮带、2#轮带、3#轮带和窑头双压余热锅炉，所述的窑头双压余热锅炉的给水端设有除氧器和中压给水泵，所述的1#轮带和2#轮带之间的回转窑筒体表面依次设有换热面I、换热面Ⅱ和换热面III，所述的2#轮带与3#轮带之间的回转窑筒体表面依次设有换热面Ⅳ、换热面Ⅴ、换热面Ⅵ和换热面Ⅶ，所述的换热面由内到外依次设有膜式水冷壁、保温岩棉和外壳，本发明是解决传统利用回转窑筒体热产生热水方式存在的余热利用效率低、受季节影响生产波动较大等问题，并解决回转窑筒体热加热凝结水发电利用方式存在的影响锅炉效率，发电量小等问题，最终实现回转窑筒体热高效利用。

Description

一种利用回转窑筒体热发电的装置及工艺
技术领域
本发明涉及水泥窑余热利用领域，具体地说，是一种吸收水泥回转窑筒体热产生低压蒸汽并进行发电的装置及工艺。
背景技术
水泥工业，是能源的消耗大户，也是浪费大户。大型干法水泥生产线中，煅烧技术和生产工艺流程的限制，对外排放的350℃以下的中低温余热占水泥熟料烧成系统总热耗量35％以上，其中250~350℃的回转窑筒体表面散热损失约占5%。现有的水泥窑余热发电技术仅仅利用了水泥生产线排放的烟气余热，而对于回转窑筒体表面的散热，一般采用直接换热的方式产生热水，换热面结构简单，产生的热水用作厂区采暖和洗澡热源等，该方式余热利用效率低，且受季节影响生产波动较大，如夏季不需要采暖负荷，回转窑余热回收装置仅部分运行，造成了余热回收装置利用率低、余热资源浪费严重。回转窑筒体表面散热的另一种利用方式是结合水泥窑余热发电统一利用，该方式可实现连续高效运行，但现有的余热发电利用方式仅仅是加热凝结水，提高锅炉给水温度，但该方式也提高了锅炉排烟温度，降低了锅炉效率，对余热发电系统的发电量增加影响不大。因此，高效利用回转窑筒体热的方式在于如何利用回转窑筒体换热面直接产生蒸汽，然后在并入到余热发电系统中进行发电利用。
发明内容
本发明的目的是为了解决水泥回转窑筒体热高效利用问题，具体的说是解决传统利用回转窑筒体热产生热水方式存在的余热利用效率低、受季节影响生产波动较大等问题，并解决回转窑筒体热加热凝结水发电利用方式存在的影响锅炉效率，发电量小等问题，最终实现回转窑筒体热高效利用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种利用回转窑筒体热发电的装置，包括：回转窑筒体、1#轮带、2#轮带、3#轮带和窑头双压余热锅炉，所述的窑头双压余热锅炉的给水端设有除氧器和中压给水泵，所述的1#轮带和2#轮带之间的回转窑筒体表面依次设有换热面I、换热面Ⅱ和换热面III，所述的2#轮带与3#轮带之间的回转窑筒体表面依次设有换热面Ⅳ、换热面Ⅴ、换热面Ⅵ和换热面Ⅶ，所述的换热面由内到外依次设有膜式水冷壁、保温岩棉和外壳。
所述的换热面I、换热面Ⅱ和换热面III采用串联连接方式。
所述的换热面Ⅳ、换热面Ⅴ、换热面Ⅵ和换热面Ⅶ采用并联连接方式。
所述的窑头双压余热锅炉包括：公共省煤器、和低压过热器，所述公共省煤器一端通过管道连接中压给水泵，另一端通过管道，经减压阀与换热面I连接，所述的换热面IV~换热面VII汇总后通过管道与低压汽包连接，所述低压汽包的顶部设有管道，与公共省煤器连接。
所述换热面的边缘处均采用迷宫式密封结构，每个换热面均设计有旁路管道。
所述的膜式水冷壁与外壳之间，以及外壳本体的支撑均采用螺栓连接。
一种利用回转窑筒体热发电的装置的发电工艺，其特征在于：包括如下步骤：
（1）、锅炉给水经除氧器进入中压给水泵进行加压；
（2）、水流进入公共省煤器，经过公共省煤器加热后的水分为两部分，其中一部分热水经过减压阀降压后依次进入换热面I、换热面Ⅱ、换热面Ⅲ；
（3）、然后水流（或汽、水混合物）被分为4股分别进入换热面Ⅳ、换热面Ⅴ、换热面Ⅵ、换热面Ⅶ，汽、水混合物汇合后进入低压汽包进行水汽分离；
（4）、经过低压汽包的低压饱和蒸汽进入低压过热器进行加热，最后进入低压蒸汽利用装置。
本发明带来的有益效果为：
①进入换热面的给水为窑头双压余热锅炉公用省煤器出口的高温给水，故可充分利用回转窑筒体表面的高温余热加热给水产生蒸汽，实现了高品位热源的高效利用；
②换热面出口的蒸汽/水混合物进入窑头双压余热锅炉低压汽包进行汽水分离，分离出的蒸汽进入窑头双压余热锅炉低压过热器进一步加热，不仅提高了蒸汽的品质，满足了汽轮机运行的要求，而且可以降低锅炉排烟温度，提高锅炉效率；
③充分利用了回转窑筒体表面温度沿长度方向不同的特点，换热面I~换热面III采用串联连接方式，布置在1#轮带与2#轮带之间回转窑表面温度较低的区域，可提高换热管内汽/水流动速度，从而提高换热效率。换热面IV~换热面VII采用并联连接方式，布置在2#轮带与3#轮带之间回转窑表面温度较高的区域，从而可降低管道内阻力损失；
④换热面边缘处设计有迷宫式密封结构，可以防止回转窑转动过程中，携带环境中的冷却空气进入回转窑与换热面间的腔室内，降低回转窑转动带来的对流热损失；
⑤换热面处均采用膜式水冷壁结构，并喷涂有高吸收率涂层，可以提高辐射换热吸收率，提高换热效率；⑥每个换热面均设计有旁路管道，且膜式水冷壁与外壳，以及外壳本体的支撑均采用螺栓连接，不但可以实现任意换热面故障时不影响其他换热面的运行，而且提高了换热面检修的方便性。
附图说明
图1为本发明实施例的工艺系统示意图；
图2为发明实例的回转窑筒体辐射热回收装置示意图：
图3为图2的A-A断面图；
图4为图3密封处放大图；
附图标记：1、窑头双压余热锅炉；2、除氧器出口；3、中压给水泵；4、公共省煤器；5、减压阀；6、换热面I；7、换热面Ⅱ；8、换热面Ⅲ；9、换热面Ⅳ；10、换热面Ⅴ；11、换热面Ⅵ；12、换热面Ⅶ；13、低压汽包；14、低压过热器；15、低压蒸汽利用装置；16、回转窑筒体；17、1#轮带；18、2#轮带；19、3#轮带；20、膜式水冷壁；21、保温岩棉；22、外壳；23、迷宫式密封结构。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
根据附图所示的一种利用回转窑筒体热发电的装置，包括：回转窑筒体、1#轮带17、2#轮带18、3#轮带19和窑头双压余热锅炉1，所述的窑头双压余热锅炉1的给水端设有除氧器2和中压给水泵3，所述的1#轮带17和2#轮带18之间的回转窑筒体表面依次设有换热面I6、换热面Ⅱ7和换热面III8，所述的2#轮带18与3#轮带19之间的回转窑筒体表面依次设有换热面Ⅳ9、换热面Ⅴ10、换热面Ⅵ11和换热面Ⅶ12，所述的换热面（1；2；3；4；5；6；7）由内到外依次设有膜式水冷壁20、保温岩棉21和外壳22。
所述的换热面I6、换热面Ⅱ7和换热面III8采用串联连接方式。
所述的换热面Ⅳ9、换热面Ⅴ10、换热面Ⅵ11和换热面Ⅶ12采用并联连接方式。
所述的窑头双压余热锅炉1包括：公共省煤器4、和低压过热器14，所述公共省煤器4一端通过管道连接中压给水泵3，另一端通过管道，经减压阀5与换热面I6连接，所述的换热面IV~换热面VII（9；10；11；12）汇总后通过管道与低压汽包13连接，所述低压汽包13的顶部设有管道，与公共省煤器4连接。
所述换热面（1；2；3；4；5；6；7）的边缘处均采用迷宫式密封结构23，每个换热面均设计有旁路管道。
所述的膜式水冷壁20与外壳22之间，以及外壳22本体的支撑均采用螺栓连接。
一种利用回转窑筒体热发电的装置的发电工艺，其特征在于：包括如下步骤：
（1）、锅炉给水经除氧器2进入中压给水泵3进行加压；
（2）、水流进入公共省煤器4，经过公共省煤器4加热后的水分为两部分，其中一部分热水经过减压阀5降压后依次进入换热面I6、换热面Ⅱ7、换热面Ⅲ8；
（3）、然后水流（或汽、水混合物）被分为4股分别进入换热面Ⅳ9、换热面Ⅴ10、换热面Ⅵ11、换热面Ⅶ12，汽、水混合物汇合后进入低压汽包13进行水汽分离；
（4）、经过低压汽包13的低压饱和蒸汽进入低压过热器14进行加热，最后进入低压蒸汽利用装置15。
未详细叙述部分为现有技术。

Claims (7)

1.一种利用回转窑筒体热发电的装置，包括：回转窑筒体、1#轮带（17）、2#轮带（18）、3#轮带（19）和窑头双压余热锅炉（1），其特征在于：所述的窑头双压余热锅炉（1）的给水端设有除氧器（2）和中压给水泵（3），所述的1#轮带（17）和2#轮带（18）之间的回转窑筒体表面依次设有换热面I（6）、换热面Ⅱ（7）和换热面III（8），所述的2#轮带（18）与3#轮带（19）之间的回转窑筒体表面依次设有换热面Ⅳ（9）、换热面Ⅴ（10）、换热面Ⅵ（11）和换热面Ⅶ（12），所述的换热面（1；2；3；4；5；6；7）由内到外依次设有膜式水冷壁（20）、保温岩棉（21）和外壳（22）。
2.根据权利要求1所述的一种利用回转窑筒体热发电的装置，其特征在于：所述的换热面I（6）、换热面Ⅱ（7）和换热面III（8）采用串联连接方式。
3.根据权利要求1所述的一种利用回转窑筒体热发电的装置，其特征在于：所述的换热面Ⅳ（9）、换热面Ⅴ（10）、换热面Ⅵ（11）和换热面Ⅶ（12）采用并联连接方式。
4.根据权利要求1所述的一种利用回转窑筒体热发电的装置，其特征在于：所述的窑头双压余热锅炉（1）包括：公共省煤器（4）、和低压过热器（14），所述公共省煤器（4）一端通过管道连接中压给水泵（3），另一端通过管道，经减压阀（5）与换热面I（6）连接，所述的换热面IV~换热面VII（9；10；11；12）汇总后通过管道与低压汽包（13）连接，所述低压汽包（13）的顶部设有管道，与公共省煤器（4）连接。
5.根据权利要求1所述的一种利用回转窑筒体热发电的装置，其特征在于：所述换热面（1；2；3；4；5；6；7）的边缘处均采用迷宫式密封结构（23），每个换热面均设计有旁路管道。
6.根据权利要求1所述的一种利用回转窑筒体热发电的装置，其特征在于：所述的膜式水冷壁（20）与外壳（22）之间，以及外壳（22）本体的支撑均采用螺栓连接。
7.一种利用回转窑筒体热发电的装置的发电工艺，其特征在于：包括如下步骤：
（1）、锅炉给水经除氧器（2）进入中压给水泵(3)进行加压；（2）、水流进入公共省煤器(4)，经过公共省煤器(4)加热后的水分为两部分，其中一部分热水经过减压阀(5)降压后依次进入换热面I(6)、换热面Ⅱ(7)、换热面Ⅲ(8)；
（3）、然后水流（或汽、水混合物）被分为4股分别进入换热面Ⅳ(9)、换热面Ⅴ(10)、换热面Ⅵ(11)、换热面Ⅶ(12)，汽、水混合物汇合后进入低压汽包(13)进行水汽分离；
（4）、经过低压汽包(13)的低压饱和蒸汽进入低压过热器(14)进行加热，最后进入低压蒸汽利用装置(15)。
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