CN106640221B - 一种水泥窑高效余热回收发电系统及方法 - Google Patents

一种水泥窑高效余热回收发电系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种水泥窑高效余热回收发电系统及方法，属于水泥窑余热利用技术领域。本发明的余热回收发电系统包括熟料梯级冷却装置、余热回收装置、汽轮发电装置、循环冷却水装置以及废气处理装置。其中熟料梯级冷却装置包括篦冷机和竖式冷却装置，利用篦冷机和竖式冷却装置可以梯级回收熟料的显热，这种冷却方式既避免了常规篦冷机尾部大量低温废气直接排放，同时也提高了窑头余热资源的品味和余热回收量，有效提高了水泥窑余热回收发电效率及技术经济指标。

Description

一种水泥窑高效余热回收发电系统及方法
技术领域
本发明属于水泥窑余热回收及利用技术领域，具体涉及一种水泥窑高效余热回收发电系统及其方法。
背景技术
水泥窑在生产过程中所排余热主要有两部分：①窑尾预热器C1筒所排废气；②窑头篦冷机所排热空气。目前对于以上这两部分余热，主要通过设置窑头余热锅炉、窑尾余热锅炉来回收并产生过热蒸汽，然后通过蒸汽母管将来自两台余热锅炉的过热蒸汽汇合并送入汽轮发电机组做功发电，所发电能供水泥厂生产使用。
上述这种水泥窑余热利用方式中，窑头熟料冷却装置为篦冷机，该冷却装置的缺点为：靠近进料端废气温度较高，而其靠近出料口废气温度较低，这种温度的变化，使得篦冷机尾部大量100～150℃的废气没有被回收利用而直接配排入大气，造成了巨大的浪费。此部分的余热量约占整个熟料显热的15％左右，数量可观。因此，如何合理的优化原有余热发电系统，进一步充分利用这部分余热，是提高水泥窑余热发电效率及技术经济指标的关键。
发明内容
针对现有水泥窑余热回收系统热源品味及余热回收效率不高的不足，本发明旨在提供一种水泥窑高效余热回收发电系统及方法，以达到提高水泥窑余热回收利用率的目的。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种水泥窑高效余热回收发电系统，包括熟料梯级冷却装置、余热回收装置、汽轮发电装置、循环冷却水装置以及废气处理装置，熟料梯级冷却装置包括篦冷机、斜桥卷扬装置、台车、受料漏斗、竖式冷却装置、卸料装置、皮带运输装置、冷风阀和低温鼓风机；回转窑出口与篦冷机入口相连，篦冷机出口与台车相连，台车置于斜桥卷扬装置上，斜桥卷扬装置与受料漏斗相连，受料漏斗下部连接竖式冷却装置进口，竖式冷却装置下部布置有卸料装置和皮带运输装置；冷风阀与低温鼓风机入口相连，低温鼓风机出口与竖式冷却装置的布风装置相连；余热回收装置包括窑头锅炉、窑尾锅炉、重力除尘器、除氧器以及给水泵，除氧器的出口与给水泵的入口相连，给水泵的出口分别于与第一省煤器和第二省煤器的入口相连；竖式冷却装置上部的出气口通过高温风管与重力除尘器入口连接，重力除尘器出口与窑头锅炉的入口相连；窑头锅炉内从上而下设置有第一过热器、第一蒸发器以及所述第一省煤器，第一过热器的出口与蒸汽母管相连；窑尾预热器的一级筒出口通过风管与窑尾锅炉的入口连接，窑尾锅炉内从上而下设置有第二过热器、第二蒸发器和第二省煤器，第二过热器的出口与所述蒸汽母管相连；汽轮发电装置包括汽轮机、发电机、凝汽器以及凝结水泵；所述汽轮机与发电机相连，汽轮机的主汽门与所述蒸汽母管相连，汽轮机的乏汽出口与凝汽器入口相连，凝汽器的热井与凝结水泵入口相连，凝结水泵的出口与所述除氧器入口相连；循环冷却水装置包括循环冷却水泵和冷却塔，冷却塔的水池与循环冷却水泵相连；循环冷却水泵与所述凝汽器的冷却水入口相连，所述凝汽器的冷却水出口通过冷却水母管与冷却塔的上部相连；废气处理装置包括除尘器、引风机、烟风阀门以及烟囱，所述窑头锅炉出口与除尘器入口相连，除尘器出口与引风机入口相连，引风机出口分别通过第一烟风阀门与烟囱相连、通过第二烟风阀门与低温鼓风机入口相连；竖式冷却装置上部的出气口通过高温风管依次与第三烟风阀门、烟囱连接。
进一步地，所述重力除尘器底部设置有卸灰器。
利用上述水泥窑高效余热回收发电系统的方法：将回转窑排出的1400～1500℃熟料通过篦冷机冷却至500～600℃；将该熟料排入台车，并通过斜桥卷扬装置将其送入受料漏斗；通过受料漏斗将熟料均匀布入竖式冷却装置中；低温鼓风机向竖式冷却装置中鼓入冷风，将熟料进一步冷却至100℃左右，通过调节冷风阀调节鼓入的冷风量；冷却后的熟料通过卸料装置落在皮带运输装置上，运输到熟料库中；竖式冷却装置出来的热风通过重力除尘器除去大颗粒粉尘后，送入窑头锅炉降温产生过热蒸汽，将窑尾预热器所排废气送入窑尾锅炉降温产生过热蒸汽；然后将窑头锅炉和窑尾锅炉产生的过热蒸汽通过所述蒸汽母管汇合，分别送往汽轮发电组发电，做功后乏汽排至凝汽器并被凝结成水，然后由凝结水泵送往除氧器除氧，再经给水泵泵入窑头锅炉的第一省煤器和第二省煤器循环使用；循环冷却水泵将水池中冷却水通过冷却水母管泵入凝汽器后，再通过冷却水母管排往冷却塔进行冷却，经过冷却的水最后回到水池循环利用。
当窑头锅炉需要检修时，关闭第四烟风阀门和第五烟风阀门，将窑头锅炉解列，打开第三烟风阀门，使高温烟气通过烟囱排入大气。
系统在冬季运行时，当窑头锅炉进口温度降低时，打开第二烟风阀门，并调节第一烟风阀门和冷风阀，使部分热风循环利用，从而提高窑头锅炉的进口烟气温度。
与常规水泥窑余热发电系统相比，本发明的优越性为：熟料梯级冷却装置包括篦冷机和竖式冷却装置，利用篦冷机和竖式冷却装置可以梯级回收熟料的显热，这种冷却方式既避免了常规篦冷机尾部大量低温废气直接排放，同时也提高了窑头余热资源的品味和余热回收量，有效提高了水泥窑余热回收发电效率及技术经济指标。
附图说明
图1为本发明一种水泥窑高效余热回收发电系统的装置图。
其中，1-窑尾预热器，2-回转窑，3-篦冷机，4-斜桥卷扬装置，4a-台车，5-受料漏斗，6-竖式冷却窑，6a-卸料装置，6b-皮带运输装置，7-重力除尘器，7a-卸灰器，8-窑头锅炉，8a-第一汽包，8b-第一过热器，8c-第一蒸发器，8d-第一省煤器，9-除尘器，10-引风机，11-烟风阀门，12-烟囱，13-冷风阀，14-低温鼓风机，15-烟风阀门，16-窑尾锅炉，16a-第一汽包，16b-第一过热器，16c-第一蒸发器，16d-第一省煤器，17-汽轮机，18-发电机，19-凝汽器，20-循环冷却水泵，21-冷却塔，22-凝结水泵，23-除氧器，24-给水泵，25-烟风阀门，26-烟风阀门，27-烟风阀门。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，一种水泥窑高效余热回收发电系统，包括熟料梯级冷却装置、余热回收装置、汽轮发电装置、循环冷却水装置以及废气处理装置。
熟料梯级冷却装置包括篦冷机3、斜桥卷扬装置4、台车4a、受料漏斗5、竖式冷却装置6、卸料装置6a、皮带运输装置6b、冷风阀13、低温鼓风机14；回转窑2出口与篦冷机3入口相连，篦冷机3出口与台车4a相连，台车4a置于斜桥卷扬装置4上，斜桥卷扬装置4与受料漏斗5相连，受料漏斗5下部连接竖式冷却装置6进口，竖式冷却装置6下部布置有卸料装置6a、皮带运输装置6b；冷风阀13与低温鼓风机14入口相连，低温鼓风机14出口与竖式冷却装置6的布风装置相连。
余热回收装置包括窑头锅炉8、窑尾锅炉16、除氧器23以及给水泵24等，除氧器23的出口与给水泵24的入口相连，给水泵24的出口分别于与第一省煤器8d和第二省煤器16d的入口相连；竖式冷却装置6上部的出气口通过高温风管与重力除尘器7入口连接，重力除尘器7出口通过烟风阀门(26)与窑头锅炉8的入口相连；窑头锅炉8内从上而下设置有第一过热器8b、第一蒸发器8c以及第一省煤器8d，第一过热器8b的出口与蒸汽母管相连；窑尾预热器1的一级筒出口通过风管与窑尾锅炉16的入口连接，窑尾锅炉16内从上而下设置有第二过热器16b、第二蒸发器16c和第二省煤器16d，第二过热器16b的出口与蒸汽母管相连。
汽轮发电装置包括汽轮机17、发电机18、凝汽器19以及凝结水泵22；汽轮机17与发电机18相连，汽轮机17的主汽门与蒸汽母管相连，汽轮机17的乏汽出口与凝汽器19入口相连，凝汽器19的热井与凝结水泵22入口相连，凝结水泵22的出口与除氧器23入口相连。
循环冷却水装置包括循环冷却水泵20和冷却塔21，冷却塔21的水池与循环冷却水泵20相连；循环冷却水泵20与凝汽器19的冷却水入口相连，凝汽器19的冷却水出口通过冷却水母管与冷却塔21的上部相连。
废气处理装置包括除尘器9、引风机10、烟风阀门以及烟囱12，所述窑头锅炉8出口通过烟风阀门27与除尘器9入口相连，除尘器9出口与引风机10入口相连，引风机10出口通过烟风阀门15与低温鼓风机14入口相连，并通过烟风阀门11与烟囱12相连；竖式冷却装置6上部的出气口通过高温风管依次与烟风阀门25、烟囱12连接。
进一步地，重力除尘器7底部设置有卸灰器7a。
本实施例利用上述余热回收发电系统的方法：将回转窑2排出的1400～1500℃熟料通过篦冷机3冷却至500～600℃；将该熟料排入台车4a，并通过斜桥卷扬装置4将其送入受料漏斗5；通过受料漏斗5将熟料均匀布入竖式冷却装置6中；低温鼓风机14向竖式冷却装置6中鼓入冷风，将熟料进一步冷却至100℃左右，通过调节冷风阀13调节鼓入的冷风量；冷却后的熟料通过卸料装置6a落在皮带运输装置6b上，运输到熟料库中；竖式冷却装置6出来的热风通过重力除尘器7除去大颗粒粉尘后，送入窑头锅炉8降温产生过热蒸汽，将窑尾预热器1所排废气送入窑尾锅炉16降温产生过热蒸汽；然后将窑头锅炉8和窑尾锅炉16产生的过热蒸汽通过所述蒸汽母管汇合，分别送往汽轮发电组发电，做功后乏汽排至凝汽器19并被凝结成水，然后由凝结水泵22送往除氧器23除氧，再经给水泵24泵入窑头锅炉的第一省煤器8d和第二省煤器16d循环使用；循环冷却水泵20将水池中冷却水通过冷却水母管泵入凝汽器19后，再通过冷却水母管排往冷却塔21进行冷却，经过冷却的水最后回到水池循环利用。
进一步地，当窑头锅炉8需要检修时，关闭烟风阀门26和烟风阀门27，将窑头锅炉8解列，打开烟风阀门25，使高温烟气通过烟囱12排入大气。
当冬季运行时，当窑头锅炉8进口温度降低时，打开烟风阀门15，调节烟风阀门11和冷风阀13，使部分热风循环利用，从而提高锅炉的进口烟气温度。
以上所述仅为本发明所述系统的一个优选例实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种水泥窑高效余热回收发电系统，包括熟料梯级冷却装置、余热回收装置、汽轮发电装置、循环冷却水装置以及废气处理装置，其特征在于：
熟料梯级冷却装置包括篦冷机(3)、斜桥卷扬装置(4)、台车(4a)、受料漏斗(5)、竖式冷却装置(6)、卸料装置(6a)、皮带运输装置(6b)、冷风阀(13)和低温鼓风机(14)；回转窑(2)出口与篦冷机(3)入口相连，篦冷机(3)出口与台车(4a)相连，台车(4a)置于斜桥卷扬装置(4)上，斜桥卷扬装置(4)与受料漏斗(5)相连，受料漏斗(5)下部连接竖式冷却装置(6)进口，竖式冷却装置(6)下部布置有卸料装置(6a)和皮带运输装置(6b)；冷风阀(13)与低温鼓风机(14)入口相连，低温鼓风机(14)出口与竖式冷却装置(6)的布风装置相连；
余热回收装置包括窑头锅炉(8)、窑尾锅炉(16)、重力除尘器(7)、除氧器(23)以及给水泵(24)，除氧器(23)的出口与给水泵(24)的入口相连，给水泵(24)的出口分别于与第一省煤器(8d)和第二省煤器(16d)的入口相连；竖式冷却装置(6)上部的出气口通过高温风管与重力除尘器(7)入口连接，重力除尘器(7)出口与窑头锅炉(8)的入口相连；窑头锅炉(8)内从上而下设置有第一过热器(8b)、第一蒸发器(8c)以及所述第一省煤器(8d)，第一过热器(8b)的出口与蒸汽母管相连；窑尾预热器(1)的一级筒出口通过风管与窑尾锅炉(16)的入口连接，窑尾锅炉(16)内从上而下设置有第二过热器(16b)、第二蒸发器(16c)和第二省煤器(16d)，第二过热器(16b)的出口与所述蒸汽母管相连；
汽轮发电装置包括汽轮机(17)、发电机(18)、凝汽器(19)以及凝结水泵(22)；所述汽轮机(17)与发电机(18)相连，汽轮机(17)的主汽门与所述蒸汽母管相连，汽轮机(17)的乏汽出口与凝汽器(19)入口相连，凝汽器(19)的热井与凝结水泵(22)入口相连，凝结水泵(22)的出口与所述除氧器(23)入口相连；
循环冷却水装置包括循环冷却水泵(20)和冷却塔(21)，冷却塔(21)的水池与循环冷却水泵(20)相连；循环冷却水泵(20)与所述凝汽器(19)的冷却水入口相连，所述凝汽器(19)的冷却水出口通过冷却水母管与冷却塔(21)的上部相连；
废气处理装置包括除尘器(9)、引风机(10)、第一烟风阀门(11)、第二烟风阀门(15)、第三烟风阀门(25)以及烟囱(12)，所述窑头锅炉(8)出口与除尘器(9)入口相连，除尘器(9)出口与引风机(10)入口相连，引风机(10)出口分别通过第一烟风阀门(11)与烟囱(12)相连、通过第二烟风阀门(15)与低温鼓风机(14)入口相连；竖式冷却装置(6)上部的出气口通过高温风管依次与第三烟风阀门(25)、烟囱(12)连接。
2.根据权利要求1所述的一种水泥窑高效余热回收发电系统，其特征在于：所述重力除尘器(7)底部设置有卸灰器(7a)。
3.利用如权利要求1所述的一种水泥窑高效余热回收发电系统的方法，其特征在于：将回转窑排出的1400～1500℃熟料通过篦冷机(3)冷却至500～600℃；将该熟料排入台车(4a)，并通过斜桥卷扬装置(4)将其送入受料漏斗(5)；通过受料漏斗(5)将熟料均匀布入竖式冷却装置(6)中；低温鼓风机(14)向竖式冷却装置(6)中鼓入冷风，将熟料进一步冷却至100℃左右，通过调节冷风阀(13)调节鼓入的冷风量；冷却后的熟料通过卸料装置(6a)落在皮带运输装置(6b)上，运输到熟料库中；竖式冷却装置(6)出来的热风通过重力除尘器(7)除去大颗粒粉尘后，送入窑头锅炉(8)降温产生过热蒸汽，将窑尾预热器(1)所排废气送入窑尾锅炉(16)降温产生过热蒸汽；然后将窑头锅炉(8)和窑尾锅炉(16)产生的过热蒸汽通过所述蒸汽母管汇合，分别送往汽轮发电组发电，做功后乏汽排至凝汽器(19)并被凝结成水，然后由凝结水泵(22)送往除氧器(23)除氧，再经给水泵(24)泵入窑头锅炉(8)的第一省煤器(8d)和窑尾锅炉(16)的第二省煤器(16d)循环使用；循环冷却水泵(20)将水池中冷却水通过冷却水母管泵入凝汽器(19)后，再通过冷却水母管排往冷却塔(21)进行冷却，经过冷却的水最后回到水池循环利用。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述重力除尘器(7)出口与窑头锅炉(8)的入口之间设有第四烟风阀门(26)，所述窑头锅炉(8)出口与除尘器(9)入口之间设有第五烟风阀门(27)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：当窑头锅炉(8)需要检修时，关闭第四烟风阀门(26)和第五烟风阀门(27)，将窑头锅炉(8)解列，打开第三烟风阀门(25)，使高温烟气通过烟囱(12)排入大气。
6.根据权利要求3、4或5所述的方法，其特征在于：系统在冬季运行时，当窑头锅炉(8)进口温度降低时，打开第二烟风阀门(15)，并调节第一烟风阀门(11)和冷风阀(13)，使部分热风循环利用，从而提高窑头锅炉(8)的进口烟气温度。
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Denomination of invention: A high-efficiency waste heat recovery power generation system and method for cement kiln

Effective date of registration: 20230112

Granted publication date: 20180313

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Pledgor: NANJING KESEN KENEN ENVIRONMENT & ENERGY Co.,Ltd.

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