CN109631594A - 废气热焓回收利用的篦冷机及废弃热焓回收利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水泥熟料烧成设备技术领域，尤其涉及一种废气热焓回收利用的篦冷机及废弃热焓回收利用方法。该篦冷机的腔体内铺设有送料通道，送料通道用于使熟料在运送时能逐渐散热降温；腔体上的进风口和废排出风口分别位于送料通道的两侧，回风管道的一端与进风口连通，另一端与废排出风口连通，回风管道用于将熟料散热形成的低温气体回收，并将低温气体循环送回至送料通道上，以利用回收的低温气体对送料通道上游的高温熟料进行循环风冷降温，回风管道连接有控制机构，控制机构用于调节回风管道的开闭和开度；基于该篦冷机提出了一种废气热焓回收利用方法。该设备及方法能同时实现能源回收重复利用、节约能源消耗和保护环境的目的。

Description

废气热焓回收利用的篦冷机及废弃热焓回收利用方法

技术领域

本发明涉及水泥熟料烧成设备技术领域，尤其涉及一种废气热焓回收利用的篦冷机及废弃热焓回收利用方法。

背景技术

篦冷机是水泥厂熟料烧成系统中的重要主机设备，其主要功能是对水泥熟料进行冷却、输送，同时为回转窑及分解炉等提供热空气，是烧成系统热回收的主要设备。

目前在标准水泥熟料烧成工艺中，水泥熟料进入篦冷机经过逐步降温后，通常将废气对空排放，由于对空排放的这部分气体温度相对较低，实现工业再利用比较困难，但是将废气直接排向空气容易造成严重的能源浪费，即使这部分气体在排放时符合排放标准，但毕竟该气体不是纯净空气，在该部分气体中仍然存在粉尘颗粒物的排放，从而对温室效应以及雾霾的产生都起到了推波助澜的不良作用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供了一种废气热焓回收利用的篦冷机及废弃热焓回收利用方法，能够将水泥熟料烧成工艺中向外排出的废气的热能重新回收再利用，实现能源回收利用，从而有效节约能源消耗，并实现环境保护的作用。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种废气热焓回收利用的篦冷机，包括腔体、回风管道和控制机构，所述腔体内铺设有送料通道，所述送料通道用于使熟料在运送时能逐渐散热降温；所述腔体上分别设有进风口和废排出风口，所述进风口和废排出风口分别位于所述送料通道的两侧，所述回风管道的一端与所述进风口连通，另一端与所述废排出风口连通，所述回风管道用于将所述熟料散热形成的低温气体回收，并将所述低温气体循环送回至所述送料通道上，以利用回收的所述低温气体对所述送料通道上游的高温熟料进行循环风冷降温；所述回风管道连接有所述控制机构，所述控制机构用于调节所述回风管道的开闭和开度。

进一步的，所述腔体内包括中温腔和低温腔，所述送料通道顺次穿过所述中温腔和低温腔内，所述废排出风口设置在所述低温腔的顶部，所述进风口设置在所述中温腔的底部；所述进风口内安装有鼓风机，所述废排出风口和进风口之间通过所述回风管道连通。

进一步的，所述中温腔的底部设有多个进风口，每个所述进风口分别通过分流管道并联在所述回风管道上，且每个所述进风口内分别安装有鼓风机，多个所述进风口顺次排列在所述送料通道的底部，以使回收的所述低温气体沿多条风路分别由下向上穿过所述送料通道上的高温熟料。

进一步的，每个所述分流管道上分别设置有分流截门。

进一步的，所述中温腔的顶部设有余热出风口，所述余热出风口设置在所述送料通道的上方，用于吸收所述送料通道上的高温熟料散热形成的中温气体。

进一步的，所述腔体还包括高温腔，所述高温腔设置在入料口与中温腔之间，所述高温腔通过所述入料口连通有回转窑。

进一步的，所述控制机构包括截门组、信息采集元件和控制器，所述截门组安装在回风管道上，在所述腔体的内部和外部、所述送料通道的入料口和出料口、以及所述回风管道的内部分别装有所述信息采集元件，所述截门组和各个所述信息采集元件均与控制器连接，所述控制器用于利用优化算法根据各个所述信息采集元件提供的数据确定所述截门组的开闭和开度。

本发明还提供了一种废弃热焓回收利用方法，是基于如上所述的篦冷机提出的；

该废弃热焓回收利用方法包括以下步骤：

通过多个信息采集元件分别采集篦冷机内部和外部各个位置的初始参数；

通过各个所述信息采集元件将所述初始温度参数传输给控制器；

根据所述初始温度参数，所述控制器利用逻辑优化算法计算各截门组的控制参数，以调节回风管道的开闭和开度。

进一步的，所述信息采集元件包括分别连接所述控制器的温度采集单元和压力采集单元，所述篦冷机的腔体内壁、腔体外壁、回风管道内部、所述腔体的入料口和出料口、以及送料通道的上下两面分别安装有所述温度采集单元，所述送料通道的下面安装有所述压力采集单元。

进一步的，所述逻辑优化算法包括利用多元变量综合计算所述控制参数。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明的废气热焓回收利用的篦冷机的腔体内铺设有送料通道，送料通道用于使熟料在运送时能逐渐散热降温；腔体上分别设有进风口和废排出风口，进风口和废排出风口分别位于送料通道的两侧，回风管道的一端与进风口连通，另一端与废排出风口连通，回风管道用于将熟料散热形成的低温气体回收，并将低温气体循环送回至送料通道上，以利用回收的低温气体对送料通道上游的高温熟料进行循环风冷降温，回风管道连接有控制机构，控制机构用于调节回风管道的开闭和开度；基于该篦冷机提出了一种废气热焓回收利用方法。该设备及方法既能将篦冷机向外排出的废气的热能重新回收再利用，又能进一步提升余热发电的能力，减少燃料浪费和温室气体排放，同时实现能源回收重复利用、节约能源消耗、以及保护环境的目的，对我国的水泥制造工业节能减排具有非常重要的意义。

附图说明

图1为本发明实施例的废气热焓回收利用的篦冷机的结构示意图。

其中，1、入料口；2、高温腔；3、中温腔；4、低温腔；5、余热出风口；6、废排出风口；7、出料口；8、鼓风机；9、回风管道；10、分流管道；11、主截门；12、分流截门。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本实施例提供的废气热焓回收利用的篦冷机包括腔体和回风管道9，腔体内的底部平铺有篦床，篦床上铺设有送料通道，送料通道的一端设有入料口1，另一端设有出料口7，送料通道用于将熟料从入料口1运向出料口7，以使熟料在运送时能平摊开，以便逐渐散热降温；送料通道的上游设有进风口，下游设有废排出风口6，进风口内安装有鼓风机8，废排出风口6和进风口之间通过回风管道9连通，回风管道9用于在鼓风机8的驱动下、将熟料散热形成的低温气体通过废排出风口6回收，并将低温气体通过进风口送回至送料通道上，回风管道连接有控制机构，控制机构用于调节回风管道9的开闭和开度。

该篦冷机利用回收的低温气体对送料通道上游的高温熟料进行循环风冷降温，利用控制机构调控回风管道9的开闭和开度，从而既能将篦冷机向外排出的废气的热能重新回收再利用，又能进一步提升余热发电的能力，减少燃料浪费和温室气体排放，同时实现能源回收重复利用、节约能源消耗、以及保护环境的目的。

本实施例中，回风管道9优选设置在腔体外部，且在回风管道9上安装有主截门11，以便及时启闭回风管道9，并对通过回风管道9回收的低温气体流量进行控制；低温气体从废排出风口6进入回风管道9内，并在鼓风机8的作用下，从进风口竖直吹向送料通道，从而透过送料通道上的熟料形成竖向的低温上升气流，该气流与熟料之间产生热交换，从而使气流吸热升温后，形成中温气体，从而形成可循环的气体升温回路。同时，在废排气体(即低温气体)回收的过程中，进入回风管道9的气体夹带有熟料颗粒，由于气流作用，熟料颗粒在低温上升气流的夹带作用下重新回到送料通道上，从而可以降低水泥熟料冷却过程中的料耗，并减少粉尘排放，保护大气环境。

在水泥熟料烧成工序中，经由回转窑高温煅烧制成的上千度的高温熟料落入篦冷机腔体内，腔体底部的篦床上铺设送料通道，送料通道的下部配置有若干个大风量鼓风机8，每个鼓风机8对应有一个进风口，在各个鼓风机8的作用下，透过篦床向上鼓入回收的低温气体和自然状态的空气；鼓入的气体穿过篦冷机上部的篦床后吹凉熟料，从而将熟料冷却到100℃左右，形成熟料最终成品。

在此过程中，高温熟料与鼓入的低温气体进行热交换，低温气体在吹凉熟料的过程中被加热，熟料在篦冷机内从高温腔2不断向低温腔4移动，同时温度不断降低。相应的，在篦冷机内部也形成了相对的高温、中温和低温三部分不同温度范围的温度场。其中，高温腔2内经过热交换的熟料散热时产生的上千度的高温气体，由进料口重新进入回转窑内支持燃烧；在中温腔3内产生的中温气体被输送到余热发电系统的发电机中，用于热能回收利用发电；而低温腔4内产生的低温气体的温度一般为90～150℃，该部分低温气体通过废排出风口6进入回风管道9内，在多个并联的分流管道10引导下，重新被各个鼓风机8从进风口再次被吹入腔体内，与位于上游的高温熟料均匀的发生热交换，从而促进中温气体的生成效率和生成总量。

根据上述的温度场分布，腔体内至少包括中温腔3和低温腔4，送料通道顺次穿过中温腔3和低温腔4内，熟料进入中温腔3内时，温度由高温腔2内的上千度降低至几百度，而当熟料进入低温腔4内时，已经完成了大部分降温，此时熟料能够散热降温至出料温度，则废排出风口6设置在低温腔4的顶部，进风口设置在中温腔3的底部，从而将低温腔4内产生的低温气体排入回风管道9内，并重新引回中温腔3内，以对中温腔3内的熟料进行辅助降温，加快降温效率、回收利用废排能源、以及提高余热发电的效率。

为了对中温腔3内的熟料进行均匀辅助热交换，在中温腔3的底部设有多个进风口，每个进风口分别通过分流管道10并联在回风管道9上，且每个进风口内分别安装有鼓风机8，多个进风口顺次排列在送料通道的底部，以使回收的低温气体沿多条风路分别由下向上穿过送料通道上的高温熟料，从而形成多条顺次排列的能透过熟料的低温上升气流，进一步加快热交换效率；优选的，每个分流管道10上分别设置有分流截门12，以便精确控制各条风路的启闭，从而调控各条低温上升气流的启闭和流量。

需要说明的是，可以将篦床底部的每个进风口都通过分流管道10连通在回风管道9上，也可以根据实际需要将一部分进风口通过分流管道10与回风管道9连通，另一部分进风口与外部空气连通，从而实时向腔体内补入空气，以便控制低温上升气流的温度和流量。

为了快速回收低温腔4内的低温气体，在低温腔4的顶部设有至少一个废排出风口6，将各个废排出风口6都设置在靠近出料口7的上方，且各个废排出风口6分别与回风管道9连通，每个废排出风口6均设置在送料通道的上方，由于产生的低温气体仍然高于外部空气温度，故而利用热空气上升的原理快速吸收低温气体。

为了充分利用中温腔3内生成的中温气体，保证腔体内气体温度恒定，优选在中温腔3的顶部设有余热出风口5，余热出风口5设置在送料通道的上方，用于吸收送料通道上的高温熟料散热形成的中温气体，其产生的中温气体的温度高于低温气体的温度，且低于高温气体的温度，是最适于通入余热发电系统内进行发电，则优选余热出风口5连通有发电机。

本实施例的篦冷机的腔体还包括高温腔2，高温腔2设置在入料口1与中温腔3之间，即高温腔2设置在送料通道的最上游，优选竖直的设置在送料通道的入料端上方；该高温腔2通过入料口1连通有回转窑，则进入高温腔2内的高温熟料在自然散热时产生的高温气体能够经由入料口1直接回到回转炉内支持回转炉的燃烧。

本实施例的控制机构包括截门组、信息采集元件和控制器，截门组安装在回风管道上。优选截门组包括主截门11和分流截门12，在回风管道9的主管路上安装有主截门11，各个分流管路10上分别安装有分流截门12。各个主截门11和分流截门12都分别与控制器连接，以便于接收控制器的统一调配。

在腔体的内部和外部、送料通道的入料口1和出料口7、以及回风管道9的内部分别装有信息采集元件，截门组和各个信息采集元件均与控制器连接，控制器用于利用优化算法根据各个信息采集元件提供的数据确定截门组的开闭和开度。

本实施例的控制机构中，由截门组、信息采集元件和控制器连接形成温度控制回路，该温度控制回路中，控制器采用智能综合逻辑优化算法计算截门组中各截门的控制参数，例如开启和关闭时机、开度等，从而实现对回风管道的精确调节。该逻辑优化算法包括利用多元变量综合计算控制参数。

具体的，信息采集元件包括分别连接控制器的温度采集单元和压力采集单元，篦冷机的腔体内壁、腔体外壁、回风管道9内部、腔体的入料口1和出料口7、以及送料通道的上下两面分别安装有温度采集单元，送料通道的下面安装有压力采集单元。

本实施例中，信息采集元件的安装位置包括但不限于以下几点：

(1)在回风管道9中鼓风机8的位置安装温度采集单元，以便采集回风管道9内部鼓风机8的送风温度；

(2)在腔体外部安装温度采集单元，以采集环境大气温度；

(3)在送料通道的下表面分别均布压力采集单元和温度采集单元，以便采集篦冷机的篦下压力和篦下温度；

(4)在送料通道的上表面各分区内均布温度采集单元，以便采集篦冷机的篦上多段熟料温度；

(5)在送料通道的入料口1安装压力采集单元，以便采集回转窑的运行产量；

(6)在送料通道的出料口7安装温度采集单元，以便采集篦冷机出口熟料温度。

上述的篦冷机在使用时具有以下优点：

1、可根据工厂需要随时投入安装和使用；

2、无需停用已有生产系统，不影响正常生产和熟料冷却效果；

3、改造方便，极大地方便企业使用；

4、占地面积小，安装及移动方便快捷。

5、全面回收对外排放的低温气体(废气)所包含的热能，大大增加发电量。

6、将排出的低温气体中所含颗粒物重新收回进篦冷机的腔体内，从而可以降低水泥熟料烧成系统的料耗，并减少粉尘排放，保护大气环境。

7、重新回用的低温气体不会对经过中温腔3内的熟料的冷却过程产生不利的影响，也不会影响熟料的最终冷却效果。

本实施例还提供了一种水泥熟料烧成系统，包括如上所述的废气热焓回收利用的篦冷机，优选的，还包括与篦冷机的入料口1连通的回转窑、以及与篦冷机的余热出风口5连通的发电机或其他发电装置。

该系统中，经过回转窑烧制的水泥熟料进入篦冷机内逐渐冷却。在冷却过程中，位于最上游的高温熟料产生的高温气体经由篦冷机的入料口1重新回到回转窑内，用以维持回转炉内的高温恒定；位于上游的高温熟料在其底部由进风口吹入的回收气体形成的低温上升气流的作用下，通过高温熟料与低温气体的热交换实现高温熟料的快速散热，并产生大量的中温气体，这些中温气体经由预热出风口快速离开腔体进入发电机内，被充分利用进行发电；位于下游的熟料经过充分降温后，经由出料口7离开篦冷机，而这部分熟料降温时产生的低温气体通过废排出风口6进入回风管道9内，在多个并联的分流管道10引导下，重新被各个鼓风机8从进风口再次被吹入腔体内，与位于上游的高温熟料均匀的发生热交换，从而促进中温气体的生成效率和生成总量。

本实施例还提供了一种废弃热焓回收利用方法。该方法是基于如上所述的篦冷机提出的。该废弃热焓回收利用方法包括以下步骤：

S1、通过多个信息采集元件分别采集篦冷机内部和外部各个位置的初始参数。各个信息采集元件的位置布设如上所述。

S2、通过各个信息采集元件将初始温度参数传输给控制器。

S3、根据初始温度参数，控制器利用逻辑优化算法计算各截门组的控制参数，以调节回风管道的开闭和开度。该控制器内载的逻辑优化算法如上所述。

综上所述，本实施例的废气热焓回收利用的篦冷机包括腔体、回风管道9和控制机构，腔体内铺设有送料通道，送料通道用于使熟料在运送时能逐渐散热降温；腔体上分别设有进风口和废排出风口6，进风口和废排出风口6分别位于送料通道的两侧，回风管道9的一端与进风口连通，另一端与废排出风口6连通，回风管道9用于将熟料散热形成的低温气体回收，并将低温气体循环送回至送料通道上，以利用回收的低温气体对送料通道上游的高温熟料进行循环风冷降温，回风管道9连接有控制机构，控制机构用于调节回风管道9的开闭和开度；基于该篦冷机还提出了一种废气热焓回收利用方法。该设备及方法既能将篦冷机向外排出的废气的热能重新回收再利用，又能进一步提升余热发电的能力，减少燃料浪费和温室气体排放，同时实现能源回收重复利用、节约能源消耗、以及保护环境的目的，对我国的水泥制造工业节能减排具有非常重要的意义。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种废气热焓回收利用的篦冷机，其特征在于，包括腔体、回风管道和控制机构，所述腔体内铺设有送料通道，所述送料通道用于使熟料在运送时能逐渐散热降温；所述腔体上分别设有进风口和废排出风口，所述进风口和废排出风口分别位于所述送料通道的两侧，所述回风管道的一端与所述进风口连通，另一端与所述废排出风口连通，所述回风管道用于将所述熟料散热形成的低温气体回收，并将所述低温气体循环送回至所述送料通道上，以利用回收的所述低温气体对所述送料通道上游的高温熟料进行循环风冷降温；所述回风管道连接有所述控制机构，所述控制机构用于调节所述回风管道的开闭和开度。

2.根据权利要求1所述的篦冷机，其特征在于，所述腔体内包括中温腔和低温腔，所述送料通道顺次穿过所述中温腔和低温腔内，所述废排出风口设置在所述低温腔的顶部，所述进风口设置在所述中温腔的底部；所述进风口内安装有鼓风机，所述废排出风口和进风口之间通过所述回风管道连通。

3.根据权利要求2所述的篦冷机，其特征在于，所述中温腔的底部设有多个进风口，每个所述进风口分别通过分流管道并联在所述回风管道上，且每个所述进风口内分别安装有鼓风机，多个所述进风口顺次排列在所述送料通道的底部，以使回收的所述低温气体沿多条风路分别由下向上穿过所述送料通道上的高温熟料。

4.根据权利要求3所述的篦冷机，其特征在于，每个所述分流管道上分别设置有分流截门。

5.根据权利要求2任一项所述的篦冷机，其特征在于，所述中温腔的顶部设有余热出风口，所述余热出风口设置在所述送料通道的上方，用于吸收所述送料通道上的高温熟料散热形成的中温气体。

6.根据权利要求2任一项所述的篦冷机，其特征在于，所述腔体还包括高温腔，所述高温腔设置在入料口与中温腔之间，所述高温腔通过所述入料口连通有回转窑。

7.根据权利要求1-6任一项所述的篦冷机，其特征在于，所述控制机构包括截门组、信息采集元件和控制器，所述截门组安装在回风管道上，在所述腔体的内部和外部、所述送料通道的入料口和出料口、以及所述回风管道的内部分别装有所述信息采集元件，所述截门组和各个所述信息采集元件均与控制器连接，所述控制器用于利用优化算法根据各个所述信息采集元件提供的数据确定所述截门组的开闭和开度。

8.一种废弃热焓回收利用方法，其特征在于，是基于如权利要求1-7任一项所述的篦冷机提出的；

该废弃热焓回收利用方法包括以下步骤：

通过多个信息采集元件分别采集篦冷机内部和外部各个位置的初始参数；

通过各个所述信息采集元件将所述初始温度参数传输给控制器；

根据所述初始温度参数，所述控制器利用逻辑优化算法计算各截门组的控制参数，以调节回风管道的开闭和开度。

9.根据权利要求8所述的废弃热焓回收利用方法，其特征在于，所述信息采集元件包括分别连接所述控制器的温度采集单元和压力采集单元，所述篦冷机的腔体内壁、腔体外壁、回风管道内部、所述腔体的入料口和出料口、以及送料通道的上下两面分别安装有所述温度采集单元，所述送料通道的下面安装有所述压力采集单元。

10.根据权利要求8所述的废弃热焓回收利用方法，其特征在于，所述逻辑优化算法包括利用多元变量综合计算所述控制参数。