CN106907933A - 一种节能环保的间壁回转窑生产及发电系统 - Google Patents

Abstract

一种节能环保的间壁回转窑生产及发电系统，包括间壁回转窑、余热发电单元、除尘单元、脱硫脱硝单元、尾气零级净化系统；所述间壁回转窑包括窑体、支撑装置、传动装置、窑头、窑尾和密封装置，窑体包括耐材外筒和耐材内筒，耐材内筒同轴套设在耐材外筒内，窑头的一端设置带燃烧器的燃烧室，窑尾的一端顺次连接余热发电单元、除尘单元和脱硫脱硝单元、尾气零级净化系统、洁净空气排放口；尾气零级净化系统包括干燥器、压缩机、催化氧化反应室、活性炭吸附器、颗粒物过滤器。本发明利用间壁回转窑进行物料的煅烧或还原，同时将生产后的燃烧尾气引入余热发电单元，极大的提高了热量的利用率，降低热工产品生产成本，同时减小污染物的排放。

Description

一种节能环保的间壁回转窑生产及发电系统

技术领域

本发明涉及工业炉窑技术领域，具体的说是一种节能环保的间壁回转窑生产及发电系统。

背景技术

工业窑炉是在工业生产中，利用燃料燃烧或电能转化的热量，将物料或工件加热的热工设备。回转窑是工业炉窑中应用较广泛的一种新型炉窑，具有受热均匀、热效率高、可连续生产、产品煅烧质量好等优点，广泛用于冶金、化工、建筑耐火材料、环保等工业。

回转窑由筒体、支撑装置、传动装置、窑头、窑尾和密封装置组成，筒体具有一定倾斜角度进行回转运动，物料在筒体空心窑膛内既沿圆周方向翻滚又沿轴向（从高端向低端）移动，燃料燃烧产生的烟气从窑膛中穿过煅烧或还原物料。回转窑加热物料过程中，被加工物料和燃烧在同一窑膛运行，燃料中的有害物质附着在被煅烧或还原物料上，同时燃烧产生的灰尘落在物料上，影响煅烧或还原产品的质量；另外，燃烧后的烟气与石灰石分解产生的二氧化碳混合在一起，不利于石灰石煅烧副产品二氧化碳的回收和利用，因此不能直接用于进行焦化、煤气化或兰炭生产。

公开号为CN 104792154 A的中国发明专利申请公开了“一种间壁式回转窑装置，包括回转窑、烟气余热发电设备、气体回收处理设备、冷却器、助燃风机、上料系统和废气排放系统。窑体的耐材砌体为由耐材内筒和耐材外筒构成的空心结构。耐材内筒的中心为窑膛，耐材内筒和耐材外筒之间为物料通道，物料通道设有耐材支撑或含有通道的耐火砌体。加料设备设有分解气体出口，分解气体出口通过原料预热仓或间壁预热器连接到气体回收处理设备，窑膛通过窑尾罩连接到烟气余热发电设备。”该专利申请通过由窑壁和同轴安装的耐材内筒和耐材外筒构成的窑体，避免烟气与物料直接接触，提高了被加热或煅烧产品的质量，有利于回收利用分解气体，增加副产收入和企业的经济效益。

上述专利申请在实际操作仍然存在一定难度：砌筑间壁形式的窑体具有很大的砌筑难度，砖烧纸成型后差异较大，砌筑的时候，对施工工艺要求较高，经常会有切砖的情况；而且砖缝较大，无法可靠密封，容易砖脱落现象，设备工作时一旦发生掉砖情况，将影响整个设备的稳定运行，风险较大；并且对耐材要求很高，需要的模具也很复杂，施工成本极大增加。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种节能环保的间壁回转窑生产及发电系统。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种节能环保的间壁回转窑生产及发电系统，包括间壁回转窑、余热发电单元、多级净化系统；

所述间壁回转窑包括窑体、支撑装置、传动装置、窑头、窑尾和密封装置，所述窑体包括耐材外筒和耐材内筒，耐材内筒同轴套设在耐材外筒内，窑头的一端设置带燃烧器的燃烧室，窑尾的一端顺次连接余热发电单元、多级净化系统；

燃料在所述燃烧室内燃烧，燃烧的高温烟气进入间壁回转窑的耐材内筒或者耐材内筒与耐材外筒之间，物料对应的加入耐材内筒与耐材外筒之间或者耐材内筒内，高温烟气对物料非直接接触加热进行生产；生产后的高温燃烧尾气进入余热发电单元将热能转化为电能；回收热能后的燃烧尾气再进入多级净化系统去除烟尘和/或粉尘、硫化物和氮氧化物；净化得到的洁净空气由洁净空气排放口排出。

本发明的进一步改进在于：所述余热发电单元为直接利用燃烧尾气的燃气轮机、或者通过余热锅炉产生蒸汽为动力的蒸汽轮机，或者为燃气—蒸汽联合循环装置；所述余热发电单元前端和/或后端设置利用燃烧尾气对物料加热的物料预热装置。

本发明的进一步改进在于：所述多级净化系统包括顺次设置在余热发电单元后端的除尘单元、脱硫脱硝单元，所述除尘单元包括两级除尘，第一级除尘为布袋除尘、陶瓷多管除尘或者旋风除尘器，第二级为水浴除尘器脱硫系统；所述脱硫脱硝单元内的脱硝还原剂是氢气、氨、氨水或尿素中的一种或者上述多种组合形式。

本发明的进一步改进在于：所述多级净化系统还包括连接在脱硫脱硝单元后端的尾气零级净化系统，尾气零级净化系统包括干燥器、压缩机、催化氧化反应室、活性炭吸附器、颗粒物过滤器。

本发明的进一步改进在于：所述间壁回转窑的耐材内筒包括筒体以及骨架，所述筒体由耐高温非金属材料或耐高温金属材料制作而成，筒体为整体密封的筒状结构，或者筒体为由多组板块组装而成的筒状结构，板块之间通过密封形式保证筒体的气密封；所述耐高温非金属材料包括但不限于碳化硅材料、氮化硅结合碳化硅材料，所述耐高温金属材料包括但不限于耐热钢；所述骨架为若干沿筒体轴向布置或者沿筒体侧壁螺旋布置或者两者组合的形式固定在筒体内侧壁或外侧壁上的冷却管，冷却管的外侧壁涂覆一层高温隔热涂层；所述冷却管对应间壁回转窑的窑头一端伸出耐材外筒外并连接冷却介质供给装置，冷却管对应间壁回转窑的窑尾一端伸出耐材外筒外并连接冷却介质引出装置；

所述间壁回转窑沿轴向在耐材内筒与耐材外筒之间间隔设置支撑结构，支撑结构包括抱箍和支撑架，抱箍包裹连接在骨架外侧，若干支撑架相对抱箍固定在耐材外筒上，支撑架与抱箍滑动接触或者固定焊接。

本发明的进一步改进在于：所述筒体和冷却管均由耐热钢制作而成，冷却管为焊接在筒体内/外侧壁上的矩形管；筒体的内径为1～1.5米，筒体的厚度为10～15毫米，矩形管横截面外尺寸的长度为120～125毫米，宽度为80～85毫米，矩形管的厚度为6～10毫米；所述轴向伸出耐材外筒两端的冷却管与冷却介质供给装置、冷却介质引出装置之间设置引导装置，引导装置包括转子、定子，各冷却管伸出耐材外筒的同端焊接一圆形或环形转子，沿转子的外侧壁开设一圈与各轴向冷却管连通的冷却槽，转子的外侧套装与转子匹配的定子，定子上开设远端与冷却介质供给装置或冷却介质引出装置连通、近端与冷却槽连通的通道，定子与转子之间加设若干道密封圈；耐材外筒对应定子的外圈设置与定子配合的外滑环。

本发明的进一步改进在于：所述间壁回转窑的耐材内筒为由耐热钢密封拼装或整体制作的筒体，筒体的两端与耐材外筒之间设置动密封装置；所述间壁回转窑沿轴向在耐材内筒与耐材外筒之间间隔设置支撑结构，支撑结构为与筒体外侧壁滑动接触或焊接固定的支撑架。

本发明的进一步改进在于：所述耐材内筒保持不动，或者定时或不定时的旋转一个固定或不固定的角度；或者耐材内筒与耐材外筒同步转动；所述冷却介质为导热油、水、或气化冷却的半水蒸气，冷却介质流经间壁回转窑后进入余热发电单元和/或物料预热装置；所述间壁回转窑设置电解水装置，电解生成的O₂作为助燃剂供给燃料燃烧使用，电解生成的H₂回收利用。

本发明的进一步改进在于：物料和燃料的运输及生产均在全程封闭环境下进行，物料为需要隔绝空气加热煅烧或还原的物质，包括但不限于还原铁、石灰石、煤、或垃圾；燃料为固体燃料、气体燃料、或液体燃料的一种或多种组合，包括但不限于煤粉、燃气、燃油；燃料燃烧的高温烟气的温度为400～1700℃，冷却介质的温度为80～500℃，物料所在通道内的温度为350～1500℃；物料通道内的气体压力大于燃料通道内的气体压力；

物料受热产生分解气，间壁回转窑的窑头一端设置物料分解气收集装置，当物料为石灰石时，物料分解气收集装置连接一CO₂回收提纯系统，CO₂回收提纯系统包括顺次连接的换热子系统、除尘子系统、冷却子系统、干燥子系统、脱硫脱硝子系统、低压精馏子系统。

本发明的进一步改进在于：所述CO₂回收提纯系统的脱硫脱硝子系统、低压精馏子系统之间设置利用变压吸附法或者溶液吸收法吸收CO₂的CO₂提浓子系统。

本发明在采用上述技术方案后，具有如下技术进步的效果：

本发明利用间壁回转窑进行物料的煅烧或还原，同时将生产后的燃烧尾气引入余热发电单元，配合形成一系列的生产及发电系统，燃烧尾气的热能转换为电能，并能对物料进行预热，极大的提高了热量的利用率，降低热工产品生产成本，同时减小污染物的排放。设置除尘单元，两级除尘效率约为95%，烟/粉尘排放浓度小于50mg/m³；水浴脱硫效率大于50%。设置脱硫脱硝单元，将尾气中绝大多数的硫化物和氮氧化物脱除。设置尾气零级净化系统进行深度净化，不仅能减少排放，使排出尾气中的氮氧化物含量≤5μg/Nm³，颗粒物PM2.5≤10μg/Nm³，还能净化环境空气。

本发明在间壁回转窑耐材内筒内通入燃料，耐材内筒与耐材外筒之间的间壁通道内运输物料，或者耐材内筒运输物料，间壁通道内通入燃料，这样实现了物料与火焰隔离，并通过金属筒、或碳化硅筒、或氮化硅结合碳化硅材料筒的设计，进一步提高了隔绝效果，使燃料中的杂质无法与物料混合，从而提高物料的煅烧或还原品质。其中物料可以是还原铁、石灰石、煤、垃圾等需要隔绝空气加热煅烧或还原的产品，燃料可以是煤粉、燃气、燃油等各种可燃物质。物料从收集地到生产地都采用集装箱等方式实现全程封闭运输，物料在整个运输过程不受污染，也不会对外界环境产生污染。

本发明利用骨架起到了结构支撑和吊挂筒体的作用，以冷却管为骨架固定内筒，保证了内筒的结构强度；在骨架外涂覆涂层，可以使耐材内筒的热量有效的透热出来，满足了间壁通道中物料的煅烧或还原要求；冷却管中的水与蒸汽过热器连接，作为发电机组所需蒸汽的初步预热，从而极大的保证了能源的综合利用。

当为小型间壁回转窑（长度保持在20米以内时），可以采取耐材外筒转动、耐材内筒不动或定期或不定期转动的运行方式；当为中型间壁回转窑（长度为20～40米时），可以采取耐材外筒转动、耐材内筒保持不动或定期或不定期转动，并在耐材内筒与耐材外筒之间设置滑动支撑或固定支撑；当为大型间壁回转窑（长度大于40米时），可以采取耐材外筒与耐材内筒设置固定支撑并同步转动的运行方式。

综上，本发明具有热效率高、加工成本低、污染小、设备运行稳定等优点。

附图说明

图1是本发明一种实施例的结构示意图；

图2是图1的间壁回转窑结构示意图；

图3是图2的径向横截面示意图；

图4是图3的冷却管的局部放大图；

图5是图3的耐材外筒的局部放大图；

图6是本发明的另一种实施例的间壁回转窑结构示意图；

图7是本发明的A-A向视图；

图8是本发明的另一种实施例的间壁回转窑结构示意图；

图9是图8的B-B向视图；

图10是图9的F局部放大图。

图中各标号表示为：1、间壁回转窑，11、耐材外筒，111、钢筒，112、耐火层，12、耐材内筒，121、筒体，122、骨架，123、矩形管，124、高温隔热涂层，125、冷却介质，126、碳化硅板，127、密封块，128、沉头螺栓，129、抱箍，130、支撑架，131、转子，132、定子，133、外滑环，2、物料预热装置，3、余热发电单元，4、除尘单元，5、脱硫脱硝单元，6、尾气零级净化系统，7、洁净空气排放口，8、燃烧器，9、燃烧室。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1

一种节能环保的间壁回转窑生产及发电系统，如图1～图5所示，包括间壁回转窑1、余热发电单元3、除尘单元4、脱硫脱硝单元5、尾气零级净化系统6 、CO₂回收提纯系统。

所述间壁回转窑如图3～图5所示，包括窑体、支撑装置、传动装置、窑头、窑尾和密封装置。所述窑体包括耐材内筒12与耐材外筒11，耐材外筒包括钢筒111、以及沿钢筒内侧壁砌筑的耐火层112。耐材内筒12包括筒体121和骨架122，筒体121是壁厚为12毫米、外径为1.5米的2520耐热不锈钢筒；骨架122为沿轴向焊接在耐热不锈钢筒外侧壁上的2520耐热不锈钢管矩形管123，沿圆周分布12根矩形管，矩形管123在径向横截面上的外径尺寸为：长120毫米，宽80毫米，壁厚为8毫米。矩形管123内通入作为冷却介质125的导热油，并在矩形管123的外侧壁涂覆一层高温隔热涂层124，涂层耐温可高达1700℃。矩形管的两端分别伸出耐材内筒12，矩形管对应窑头的一端连接冷却介质供给装置，矩形管对应窑尾的一端连接冷却介质引出装置。将耐材内筒12同心套装设置在耐材外筒11内，耐材内筒与耐材外筒形成空心结构。

当间壁回转窑的长度较大时，选择在耐材内筒12与耐材外筒11之间间隔设置支撑结构。支撑结构如图7所示，包括抱箍129和支撑架130，抱箍129包裹连接在骨架122外侧，抱箍129的外侧壁沿圆周开设一圈滑槽，耐材外筒11的内侧壁上对应滑槽焊接若干支撑架130。同一圈的支撑架130之间保留适当的供物料通过的间隙。支撑架为带支座的滚轮、或者直接与抱箍129焊接固定的支座，或者利用耐高温碳化硅砖作为支撑架。所述抱箍129和支座设置冷却结构，将抱箍129和支座设置为空心结构，在沿轴向为一道的抱箍129、支座之间穿设水冷管道。为防止物料对滚轮造成磨损，所述滚轮对应间壁回转窑进料的一侧设置挡板。本实施例中，滚轮还可以由高温轴承替代，高温轴承也通过支座安装，并对支座设置相同结构的水冷管道。

所述支撑装置支撑窑体与地面保持一倾斜角度。所述传动装置包括布置在耐材外筒11下部的驱动辊轮，驱动辊轮驱使耐材外筒11做旋转运动。本实施例中，为使耐材内筒12以单独转动的方式工作，还为耐材内筒设置独立的驱动装置，驱动装置与驱动辊轮保持各自的转速运动，也可以设置为相同速度的同步运动。为使耐材内筒能做单独的回转运动，所述伸出耐材外筒的冷却管与冷却介质供给装置、冷却介质引出装置通过一引导装置实现对接。引导装置包括转子、定子，具体地，耐材内筒的外端同心连接一环形套固定装置，各冷却管伸出耐材外筒的同端焊接一环形转子131，环形转子套装在固定装置上，并沿转子的外侧壁开设一圈冷却槽，冷却槽与各冷却管连通。转子131的外侧壁套装匹配的定子132，定子132上开设一通道，通道的远端与冷却介质供给装置或冷却介质引出装置连通，通道的近端与冷却槽连通，并在定子132与转子131之间加设若干道密封圈。只需给转子131单独设定驱动机构，即可驱动耐材内筒的单独转动。本实施例中，还在转子131的外圈设置与耐材外筒11连接的外滑环133。为防止冷却管内压力过高，尤其是在冷却介质的引出端，冷却管与转子应当选择适当的连通角度，优选两者夹角大于120°，并在冷却槽内设置足够的释放压力的空间，之后再引出冷却介质。

所述窑头指窑体倾斜的低端，窑头设置燃烧室9，燃烧室9与耐材内筒12连通，燃烧室设置送入燃料的进料管，并在进料管的端部设置燃烧器8。物料则进入耐材内筒12与耐材外筒11之间的间壁通道内，窑尾端的耐材外筒上设置物料进口，窑头端的耐材外筒上设置物料出口。在传动装置的驱动下，物料在间壁通道内旋转圆周运动，同时沿轴向移动向窑头端前进，位于窑头的燃烧室内的燃料经燃烧器8点燃后，产生高温烟气向窑尾端蔓延，在此过程中，高温烟气隔着耐材内筒12对物料进行加热，进行煅烧或还原生产。由于耐材内筒设置带冷却介质的骨架，耐材内筒12并不会因为高温烟气的热量发生变形等损坏，而且骨架122涂覆高温隔热涂层，高温烟气的热量大部分用于加热物料，不会被冷却介质带走。同时控制物料所在通道的气体压力大于高温烟气所在通道的气体压力。高温烟气的温度为1500℃左右，冷却介质的温度为180℃左右，耐材外筒与耐材内筒之间的间壁通道内的温度为1200℃左右。

为洁净燃烧，在间壁回转窑的燃料端设置电解水装置，电解生成的O₂作为助燃剂供给燃料燃烧使用，电解生成的H₂回收利用；当然，还可以使用固体燃料（如煤粉）、气体燃料（如燃气）、或液体燃料（如燃油）等的一种或多种可燃物质作为燃料，这些燃料在运输过程中应当保持全程封闭，避免掺入杂质，并防止对外界环境产生污染。物料是需要隔绝空气加热煅烧或还原的产品，例如还原铁、碳酸岩、石灰石、煤、垃圾等，同样地，也要求全程封闭运输物料。为回收利用物料分解气体，在间壁回转窑的窑头端还设置物料分解气收集装置，当物料为碳酸岩（尤其为石灰石）时，物料分解气收集装置连接CO₂回收提纯系统。CO₂回收提纯系统包括顺次连接的热换子系统、除尘子系统、冷却子系统、干燥子系统、脱硫脱硝子系统、低压精馏子系统；必要时，还可以在脱硫脱硝子系统、低压精馏子系统之间设置CO₂提浓子系统，CO₂提浓子系统利用变压吸附法或者溶液吸收法吸收CO₂。当其中物料为石灰石时，回收的CO₂的纯度可高达96%。

经生产利用后的燃烧尾气进入余热发电单元3，在余热发电单元3将热能转换为电能。所述余热发电单元为直接利用燃烧尾气的燃气轮机，燃烧尾气可以直接推动燃气轮机做功产生电力。余热发电单元还可以是通过余热锅炉产生蒸汽为动力的蒸汽轮机，或者为燃气—蒸汽联合循环装置。为进一步利用余热，在所述余热发电单元3的前端和后端均设置物料预热装置2，物料预热装置的热源为燃烧尾气和冷却介质，利用燃烧尾气和冷却介质对物料进行初步预热物料，提高生产效率。

回收热能后的燃烧尾气再进入除尘单元4，被去除烟尘和/或粉尘。所述除尘单元包括两级除尘，第一级除尘为布袋除尘、陶瓷多管除尘或者旋风除尘器，第二级为水浴除尘器脱硫系统。两级除尘效率约95%，烟/粉尘排放浓度小于50mg/m³；水浴脱硫效率大于50%。

除尘后的燃烧尾气再进入脱硫脱硝单元5，被去除其中绝大多数的硫化物和氮氧化物。所述脱硫脱硝单元内的脱硝还原剂可以是氢气、氨、氨水或尿素中的一种或者上述多种组合形式。

脱硫脱硝处理后的燃烧尾气被送入尾气零级净化系统6进行深度净化，使排出尾气中的氮氧化物含量≤5μg/Nm³，颗粒物PM2.5≤10μg/Nm³。所述尾气零级净化系统包括干燥器、压缩机、催化氧化反应室、活性炭吸附器、颗粒物过滤器。其中，所述干燥器可以选择分子筛过滤器；所述催化氧化反应室内设置CO/VOC氧化器和NO氧化器，CO/VOC氧化器用于将CO氧化成CO₂，并将甲烷及其他CH化合物氧化成水和CO₂，NO氧化器为清洁柱，清洁柱是涂覆高锰酸钾的氧化铝载体结构，用于将NO氧化成NO₂；所述活性炭吸附器优选碘化后的活性炭，用于吸附NO₂，SO₂，O₃和CH化合物；所述颗粒物过滤器为HEPA H-13（等级为H-13的高效空气过滤器）滤网/静电驻极式滤网，用于去除PM0.1(超细颗粒物)。为进一步回收利用CO₂，所述尾气零级净化系统的尾端也可以设置独立的CO₂回收提纯系统。最后，经上述多级净化系统处理后的洁净空气通过洁净空气排放口7排出。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：所述筒体121由金属材料弧形或者直板焊接而成，其中焊缝处通过锚固钉结合耐火材料填缝。筒体的直径为1.5米，筒体的厚度为10毫米。所述冷却管为从窑尾一端到窑头一端、沿筒体内侧壁螺旋旋转的耐热钢管，耐热钢管的两端也伸出耐材外筒，并设置引导装置连通冷却介质。所述冷却介质为水、或气化冷却的半水蒸气，冷却介质流经间壁回转窑后进入余热发电单元和物料预热装置。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于：所述筒体121仅为整体结构的、具有提高导热面积的波纹的耐热钢筒，耐热钢筒的侧壁不设置冷却管结构的骨架，对应的也不再设置冷却介质供给装置和冷却介质引出装置。所述支撑结构也不再设置抱箍，仅用支撑砖或者金属支撑架滑动或固定支撑筒体。

实施例4

本实施例与实施例1的区别在于：如图6和图7所示，所述耐材内筒12的筒体121由氮化硅结合碳化硅材料制作成多块拼装的碳化硅板126，组装碳化硅筒的碳化硅板为沿轴向延伸多段互相连接的直板或弧形板。本实施例中单块的碳化硅板通过冷却管吊装，而相邻的碳化硅板通过互相配合的起伏迷宫形接口卡接，并用耐火材料填覆提高密封性，冷却管仅连接在碳化硅板126的外侧壁上，两块相邻的碳化硅板126的搭接位置不与冷却管直接连接，最终多组碳化硅板围成筒状结构。其中碳化硅筒的外侧壁与冷却管的连接方式为：冷却管的外侧壁上间隔焊接若干螺母或预设螺纹的凸块，碳化硅板上对应开设沉头孔，通过沉头螺栓128连接碳化硅板126与冷却管，沉头螺栓128的头端与碳化硅板之间填充耐火材料。由于碳化硅板相对不锈钢筒重量大，沿轴向间隔设置在耐材内筒与耐材外筒之间的支撑结构密度略有增加。

实施例5

本实施例与实施例4的区别在于：如图8～图10所示，所述碳化硅板126由碳化硅材料制作，碳化硅板126与骨架122的连接方式不同。两块对接的碳化硅板126边缘处也与骨架122直接相连，一方面两块碳化硅板126彼此对接，另一方面，骨架122通过密封块127与碳化硅板126插接密封，并由沉头螺栓128固定。冷却管上对应碳化硅板126的外侧壁上连接密封块127，密封块由金属或耐火材料制作，密封块127开设迷宫密封槽，相邻的碳化硅板对应密封块127开设对接后与迷宫密封槽匹配的迷宫密封结构，密封块127与两块对接的碳化硅板插装连接；并同时在密封块127和碳化硅板上开设1～2组互相匹配的螺纹孔，沉头螺栓128穿过螺纹孔固定碳化硅板和密封块127，之后在沉头螺栓128及相邻的碳化硅板126之间的缝隙内填充耐火材料，例如耐火陶瓷纤维扭绳CTR-160。对于骨架与单独一块碳化硅板外侧壁的连接，可以选择类似的连接方式，区别点在于仅在单块碳化硅板的外侧壁上开设与密封块127的迷宫密封槽对应的迷宫密封结构。也可以选择实施例2的方式处理单块碳化硅板126与骨架的连接。

本发明仅列举了几种间壁回转窑的结构形式，实际中还可以用耐火砖砌筑等其他方式实现间壁通道形式来加工物料。同时所述的各净化除尘单元也可以采用其他结构形式达到净化气体的目的，不必局限本实施方式中列举的几种实施例，凡是利用间壁回转窑间壁加热物料，并利用余热发电的生产系统均应落入本权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种节能环保的间壁回转窑生产及发电系统，其特征在于：包括间壁回转窑（1）、余热发电单元（3）、多级净化系统；所述间壁回转窑（1）包括窑体、支撑装置、传动装置、窑头、窑尾和密封装置，所述窑体包括耐材外筒（11）和耐材内筒（12），耐材内筒（12）同轴套设在耐材外筒（11）内，窑头的一端设置带燃烧器（8）的燃烧室（9），窑尾的一端顺次连接余热发电单元（3）、多级净化系统；

燃料在所述燃烧室（9）内燃烧，燃烧的高温烟气进入间壁回转窑（1）的耐材内筒（12）或者耐材内筒（12）与耐材外筒（11）之间，物料对应的加入耐材内筒（12）与耐材外筒（11）之间或者耐材内筒（12）内，高温烟气对物料非直接接触加热进行生产；生产后的高温燃烧尾气进入余热发电单元（3）将热能转化为电能；回收热能后的燃烧尾气再进入多级净化系统去除烟尘和/或粉尘、硫化物和氮氧化物；净化得到的洁净空气由洁净空气排放口（7）排出。

2.根据权利要求１所述的一种节能环保的间壁回转窑生产及发电系统，其特征在于：所述余热发电单元（3）为直接利用燃烧尾气的燃气轮机、或者通过余热锅炉产生蒸汽为动力的蒸汽轮机，或者为燃气—蒸汽联合循环装置；所述余热发电单元前端和/或后端设置利用燃烧尾气对物料加热的物料预热装置（2）。

3.根据权利要求2所述的一种节能环保的间壁回转窑生产及发电系统，其特征在于：所述多级净化系统包括顺次设置在余热发电单元（3）后端的除尘单元（4）、脱硫脱硝单元（5），所述除尘单元（4）包括两级除尘，第一级除尘为布袋除尘、陶瓷多管除尘或者旋风除尘器，第二级为水浴除尘器脱硫系统；所述脱硫脱硝单元（5）内的脱硝还原剂是氢气、氨、氨水或尿素中的一种或者上述多种组合形式。

4.根据权利要求3所述的一种节能环保的间壁回转窑生产及发电系统，其特征在于：所述多级净化系统还包括连接在脱硫脱硝单元（5）后端的尾气零级净化系统（6），尾气零级净化系统（6）包括干燥器、压缩机、催化氧化反应室、活性炭吸附器、颗粒物过滤器。

5.根据权利要求4所述的一种节能环保的间壁回转窑生产及发电系统，其特征在于：所述间壁回转窑的耐材内筒（12）包括筒体（121）以及骨架（122），所述筒体（121）由耐高温非金属或耐高温金属材料制作而成，筒体为整体密封的筒状结构，或者筒体为多组任意形状板块组装而成的筒状结构，板块之间通过密封形式保证筒体的气密性；所述耐高温非金属包括但不限于碳化硅材料、氮化硅结合碳化硅材料，所述耐高温金属材料包括但不限于耐热钢；所述骨架（122）为若干沿筒体轴向布置或者沿筒体侧壁螺旋布置或者两者组合的形式固定在筒体内侧壁或外侧壁上的冷却管，冷却管的外侧壁涂覆一层高温隔热涂层（124）；所述冷却管对应间壁回转窑的窑头一端伸出耐材外筒外并连接冷却介质供给装置，冷却管对应间壁回转窑的窑尾一端伸出耐材外筒外并连接冷却介质引出装置；

所述间壁回转窑沿轴向在耐材内筒（12）与耐材外筒（11）之间间隔设置支撑结构，支撑结构包括抱箍（129）和支撑架（130），抱箍包裹连接在骨架（122）外侧，若干支撑架（130）相对抱箍（129）固定在耐材外筒（11）上，支撑架（130）与抱箍滑动接触或者固定焊接。

6.根据权利要求5所述的一种节能环保的间壁回转窑生产及发电系统，其特征在于：所述筒体（121）和冷却管均由耐热钢制作而成，冷却管为焊接在筒体内/外侧壁上的矩形管（123）；所述轴向伸出耐材外筒（11）两端的冷却管与冷却介质供给装置、冷却介质引出装置之间设置引导装置，引导装置包括转子（131）、定子（132），各冷却管伸出耐材外筒的同端焊接一圆形或环形转子（131），沿转子的外侧壁开设一圈与各轴向冷却管连通的冷却槽，转子的外侧套装与转子（131）匹配的定子（132），定子（132）上开设远端与冷却介质供给装置或冷却介质引出装置连通、近端与冷却槽连通的通道，定子（132）与转子（131）之间加设若干道密封圈；耐材外筒（11）对应定子（132）的外圈设置与定子配合的外滑环（133）。

7.根据权利要求4所述的一种节能环保的间壁回转窑生产及发电系统，其特征在于：所述间壁回转窑的耐材内筒（12）为由耐热钢密封拼装或整体制作的筒体（121），筒体的两端与耐材外筒之间设置动密封装置；

所述间壁回转窑沿轴向在耐材内筒（12）与耐材外筒（11）之间间隔设置支撑结构，支撑结构为与筒体（121）外侧壁滑动接触或焊接固定的支撑架（130）。

8.根据权利要求5或7所述的一种节能环保的间壁回转窑生产及发电系统，其特征在于：所述耐材内筒（12）保持不动，或者定时或不定时的旋转一个固定或不固定的角度；或者耐材内筒与耐材外筒（11）同步转动；所述冷却介质（125）为导热油、水、或气化冷却的半水蒸气，冷却介质流经间壁回转窑后进入余热发电单元和/或物料预热装置；所述间壁回转窑设置电解水装置，电解生成的O₂作为助燃剂供给燃料燃烧使用，电解生成的H₂回收利用。

9.根据权利要求5或7所述的一种节能环保的间壁回转窑生产及发电系统，其特征在于：物料和燃料的运输及生产均在全程封闭环境下进行，物料为需要隔绝空气加热煅烧或还原的物质，包括但不限于还原铁、石灰石、煤、或垃圾，燃料为固体燃料、气体燃料、或液体燃料的一种或多种组合，包括但不限于煤粉、燃气、燃油；燃料燃烧的高温烟气的温度为400～1700℃，冷却介质的温度为80～500℃，物料所在通道内的温度为350～1500℃；物料通道内的气体压力大于燃料通道内的气体压力；

物料受热产生分解气，间壁回转窑的窑头一端设置物料分解气收集装置，当物料为石灰石时，物料分解气收集装置连接一CO₂回收提纯系统，CO₂回收提纯系统包括顺次连接的换热子系统、除尘子系统、冷却子系统、干燥子系统、脱硫脱硝子系统、低压精馏子系统。

10.根据权利要求5或7所述的一种节能环保的间壁回转窑生产及发电系统，其特征在于：所述CO₂回收提纯系统的脱硫脱硝子系统、低压精馏子系统之间设置利用变压吸附法或者溶液吸收法吸收CO₂的CO₂提浓子系统。