CN110017694B - 一种窑炉余热梯级利用装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种窑炉余热梯级利用装置及方法是一种窑炉余热回收利用技术，它包括窑炉、窑头出料口、冷却器、风机Ⅰ、风机Ⅱ、风机Ⅲ、熟料出料室、引风机、除尘器，所述冷却器的上端面上分别设置有一次风出口、二次风出口、三次风出口，所述一次风出口通过一次风管道与窑头出料口连接，所述二次风出口通过二次风管道与窑尾生料预热炉进气口连接，所述三次风出口与三次风管道相连接，所述三次风管道内装有三次风换热器，所述熟料出料室的上端面上设置有四次风出口，所述四次风出口通过四次风管道与引风机的进气口连接，所述引风机的出气口与除尘器的进气口连接，所述除尘器的出气口通过窑炉进口管道与窑头四次风进口连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种窑炉余热回收利用技术，尤其是一种窑炉余热梯级利用装置及方法。
背景技术
从窑炉出来所携带的高温熟料高达1000℃左右，在高温熟料所携带热量的回收上，以其热量来加热生产、生活用水或烘干原料的回收利用方式，热量回收效率低，热量利用的能效不高；以其热量进行余热发电、余热制冷的回收利用方式，受换热器最高换热温度一般不能超于600℃的条件限制，高于600℃以上的热量不能得到有效利用，而换热温度低于300℃时能效又很低，因此，这种回收利用方式使得投资成本过高而综合利用效率低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种窑炉余热梯级利用装置及方法。本发明的目的是这样实现的：一种窑炉余热梯级利用装置，该装置包括窑炉、窑头出料口、冷却器、风机Ⅰ、风机Ⅱ、风机Ⅲ、熟料出料室、引风机、除尘器，所述冷却器的上端面分别设置有一次风出口、二次风出口、三次风出口，所述一次风出口通过一次风管道与窑头出料口连接，所述二次风出口通过二次风管道与窑尾生料预热炉进气口连接，所述三次风出口与三次风管道相连接，所述三次风管道内装有三次风换热器。
所述冷却器设置在窑炉出料口的下方，所述冷却器的熟料出口设置在熟料出料室的进口通道上，所述熟料出料室的上端面上设置有四次风出口，其底部与外界大气相通，所述四次风出口通过四次风管道与引风机的进气口连接，所述引风机的出气口与除尘器的进气口连接，所述除尘器的出气口通过窑炉进口管道与窑头四次风进口连接。
所述冷却器内设置一个对高温熟料进行冷却的料床，所述料床的下端依次设置有高温室、中温室、低温室，高温室、中温室、低温室下端的冷风进气口分别与风机Ⅰ、风机Ⅱ、风机Ⅲ的出气口连接。
进一步地，还包括旁通阀、三次风流量调节阀，所述三次风流量调节阀的进气口与三次风出口的出气口连接，其出气口与三次风换热器的进气口连接，所述旁通阀的进气口与三次风流量调节阀的进气口连接，其出气口与引风机的进气口连接。
本发明还提供了一种窑炉余热梯级利用方法，采用上述的余热梯级利用装置，步骤为：
步骤一：窑炉内的1000℃—1100℃高温熟料卸落在冷却器内的料床上并向熟料出料室方向推送，风机从料床下方的高温室、中温室、低温室把冷风吹入料层内渗透扩散，对向前推送的熟料进行逐级冷却，冷风经与熟料换热后在高温室、中温室、低温室上部空间分别成为800℃—1000℃的高温热风、600℃—800℃的中温热风、300℃—600℃的低温热风，在熟料出料室上部空间成为100℃—300℃的超低温热风。
步骤二:冷却器上端设置的一次风出口既是高温熟料的进口，又是高温热风的出口，高温热风与一次风出口、一次风管道、窑炉出料口内的高温熟料进一步逆向换热后被吸入窑炉内作为燃烧空气使用，窑炉的排气系统把窑炉排出的烟气经除尘、净化处理后抽至外界大气中。
中温室上端的中温热风通过二次风出口被抽入到窑尾生料预热炉内，对原料进行预热处理，窑尾生料预热炉的出气口与窑炉的排气系统的出口相通，窑炉的排气系统把换热后的烟气经除尘、净化处理后抽至外界大气中。
低温室上端的低温热风通过三次风出口被抽入到三次风管道内与三次风换热器进行换热作为余热发电或余热制冷使用，经与三次风换热器换热后的烟气出口与窑炉的排气系统的出口相通，窑炉的排气系统把换热后的烟气经除尘、净化处理后抽至外界大气中。
外界空气由熟料出料室的底部自下而上被抽入，与熟料出料室的熟料进一步逆向换热，熟料出料室内的超低温热风通过四次风出口被引风机完全抽取、压缩、除尘后再喷入窑炉内作为燃烧空气使用。
所述步骤二中，三次风出口的热风流量的大小可以调整，分流出来多余的热量通过旁通阀由引风机抽取后再喷射到窑炉内作为燃烧空气使用。
本发明运行时，高温室、中温室、低温室所对应的料床上部空间的热风，通过四个热风出口被抽取，由此在上述空间形成热风对流，三个风机根据各自不同的转速控制冷风进入量，以保持上述热风温度在一个稳定的范围内。
本发明的有益效果：
1、以冷风在冷却器内作为换热介质，逐级对熟料进行冷却，换热充分，冷却效率高。
2、将换热后不同热量的热风进行抽取的梯级利用方式，除一部分热损外，其余热风全部回收，大大地提高了热量回收率。
3、高温热风和超低温热风作为燃烧空气使用的直接回收利用方式，使得热量利用的能效更高。
4、高温熟料余热的梯级利用可减轻窑炉的热负荷，有利于缩小窑的规格及生产大型化，节约建设投资，延长衬料寿命，大幅度提高全窑系统的生产效率。
附图说明
图1为一种窑炉余热梯级利用装置示意图。
图中：1窑炉，2窑头出料口，3一次风管道，4一次风出口，5料床，6冷却器，7高温室，8风机Ⅰ，9中温室，10风机Ⅱ，11低温室，12风机Ⅲ，13熟料出料室，14四次风出口，15三次风出口,16旁通阀，17引风机，18四次风管道，19除尘器，20三次风管道，21窑炉进口管道，22三次风流量调节阀，23三次风换热器，24二次风管道，25二次风出口，26窑头四次风进口，27窑尾生料预热炉。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明
实施例1，一种窑炉余热梯级利用装置，如图1所示，包括窑炉1、窑头出料口2、冷却器6、风机Ⅰ8、风机Ⅱ10、风机Ⅲ12、熟料出料室13、引风机17、除尘器19，冷却器6设置在窑炉出料口2的下方，所述冷却器6的上端面分别设置有一次风出口4、二次风出口25、三次风出口15，一次风出口4通过一次风管道3与窑头出料口2连接；二次风出口25通过二次风管道24与窑尾生料预热炉27的进气口连接；三次风出口15与三次风管道20相连接，在三次风管道20内装有三次风换热器23。窑炉1、窑尾生料预热炉27、三次风管道20的出气口，均与窑炉1的排气系统的出口相通。
所述冷却器6的熟料出口设置在熟料出料室13的进口通道上，熟料出料室13的底部与外界大气相通；熟料出料室13的上端面上设置有四次风出口14，四次风出口14通过四次风管道18与引风机17的进气口连接，引风机17的出气口与除尘器19的进气口连接，除尘器19的出气口通过窑炉进口管道21与窑头四次风进口26连接。
所述冷却器6内设置一个对高温熟料进行冷却的料床5，料床5的下端依次设置有高温室7、中温室9、低温室11，高温室7、中温室9、低温室11下端的冷风进气口分别与风机Ⅰ8、风机Ⅱ10、风机Ⅲ12的出气口连接。
实施例2，如图1所示，该装置还包括旁通阀16、三次风流量调节阀22，三次风流量调节阀22的进气口与三次风出口15的出气口连接，其出气口与三次风换热器23的进气口连接；所述旁通阀16进气口与三次风流量调节阀22的进气口连接，其出气口与引风机17的进气口连接。
实施例3，一种窑炉余热梯级利用方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：窑炉1内的1000℃—1100℃高温熟料卸落在冷却器6内的料床5上并向熟料出料室13方向推送，风机从料床5下方的高温室7、中温室9、低温室11把冷风吹入料层内渗透扩散，对向前推送的熟料进行逐级冷却，冷风经与熟料换热后在高温室7、中温室9、低温室11上部空间分别成为800℃—1000℃的高温热风、600℃—800℃的中温热风、300℃—600℃的低温热风，在熟料出料室13上部空间成为100℃—300℃的超低温热风。
步骤二:冷却器6上端设置的一次风出口4既是高温熟料的进口，又是高温热风的出口，高温热风与一次风出口4、一次风管道3、窑炉出料口2内的高温熟料进一步逆向换热后被吸入窑炉1内作为燃烧空气使用，窑炉1的排气系统把窑炉排出的烟气经除尘、净化处理后抽至外界大气中。
中温室9上端的中温热风通过二次风出口25被抽入到窑尾生料预热炉27内，对原料进行预热处理，窑尾生料预热炉27的出气口与窑炉1的排气系统的出口相通，窑炉1的排气系统把换热后的烟气经除尘、净化处理后抽至外界大气中。
低温室11上端的低温热风通过三次风出口15被抽入到三次风管道20内与三次风换热器23进行换热作为余热发电或余热制冷使用，经与三次风换热器23换热后的烟气出口与窑炉1的排气系统的出口相通，窑炉1的排气系统把换热后的烟气经除尘、净化处理后抽至外界大气中。
外界空气由熟料出料室13的底部自下而上被抽入，与熟料出料室13的熟料进一步逆向换热，熟料出料室13内的超低温热风通过四次风出口14被引风机17完全抽取、压缩、除尘后再喷入窑炉1内作为燃烧空气使用。
所述步骤二中，三次风出口15的热风流量的大小可以调整，分流出来多余的热量通过旁通阀16由引风机17抽取后再喷射到窑炉1内作为燃料空气使用。
本发明运行时，高温室7、中温室9、低温室11所对应的料床5上部空间的热风，通过四个热风出口被抽取，由此在上述空间形成热风对流，风机Ⅰ8、风机Ⅱ10、风机Ⅲ12根据不同转速控制冷风进入量，以保持上述热风温度在一个稳定的范围内。
以上对发明的具体实施方式进行了详细说明，但是作为范例，本发明并不限制与以上描述的具体实施方式。对于本领域的技术人员而言，任何对该发明进行的同等修改或替代也都在本发明的范畴之中，因此，在不脱离本发明的精神和原则范围下所作的均等变换和修改、改进等，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (4)
1.一种窑炉余热梯级利用装置，其特征在于：包括窑炉（1）、窑头出料口（2）、冷却器（6）、风机Ⅰ（8）、风机Ⅱ（10）、风机Ⅲ（12）、熟料出料室（13）、引风机（17）、除尘器（19），所述冷却器（6）的上端面上分别设置有一次风出口（4）、二次风出口（25）、三次风出口（15），所述一次风出口（4）通过一次风管道（3）与窑头出料口（2）连接，所述二次风出口（25）通过二次风管道（24）与窑尾生料预热炉（27）的进气口连接，所述三次风出口（15）与三次风管道（20）相连接，所述三次风管道（20）内装有三次风换热器（23）；
所述冷却器（6）的出料口设置在熟料出料室（13）的进口通道上，所述熟料出料室（13）的上端面上设置有四次风出口（14），所述四次风出口（14）通过四次风管道（18）与引风机（17）的进气口连接，所述引风机（17）的出气口与除尘器（19）的进气口连接，所述除尘器（19）的出气口通过窑炉进口管道（21）与窑头四次风进口（26）连接；
所述冷却器（6）内设置一料床（5），料床（5）的下端依次设置有高温室（7）、中温室（9）、低温室（11），高温室（7）、中温室（9）、低温室（11）下端的冷风进气口分别与风机Ⅰ（8）、风机Ⅱ（10）、风机Ⅲ（12）的出气口连接。
2.如权利要求1所述一种窑炉余热梯级利用装置，其特征在于，还包括旁通阀（16）、三次风流量调节阀（22），所述三次风流量调节阀（22）的进气口与三次风出口（15）的出气口连接，其出气口与三次风换热器（23）的进气口连接，所述旁通阀（16）的进气口与三次风流量调节阀（22）的进气口连接，其出气口与引风机（17）的进气口连接。
3.一种窑炉余热梯级利用方法，其特征在于：采用如权利要求1-2任一项所述的窑炉余热梯级利用装置，步骤为：
步骤一：窑炉（1）内的1000℃—1100℃高温熟料卸落在冷却器（6）内的料床（5）上并向熟料出料室（13）方向推送，风机从料床（5）下方的高温室（7）、中温室（9）、低温室（11）把冷风吹入料层内渗透扩散，对向前推送的熟料进行逐级冷却，冷风经与熟料换热后在高温室（7）、中温室（9）、低温室（11）上部空间分别成为800℃—1000℃的高温热风、600℃—800℃的中温热风、300℃—600℃的低温热风，在熟料出料室（13）上部空间成为100℃—300℃的超低温热风；
步骤二:冷却器（6）上端设置的一次风出口（4）既是高温熟料的进口，又是高温热风的出口，高温热风与一次风出口（4）、一次风管道（3）、窑炉出料口（2）内的高温熟料进一步逆向换热后被吸入窑炉（1）内作为燃烧空气使用；
中温室（9）上端的中温热风通过二次风出口（25）被抽入到窑尾生料预热炉（27）内对原料进行预热处理，窑尾生料预热炉（27）的出气口与窑炉（1）的排气系统的出口相通；
低温室（11）上端的低温热风通过三次风出口（15）被抽入到三次风管道（20）内与三次风换热器（23）进行换热作为余热发电或余热制冷使用，经与三次风换热器（23）换热后的烟气出口与窑炉（1）的排气系统的出口相通；
外界空气由熟料出料室（13）的底部自下而上被抽入，与熟料出料室（13）的熟料进一步逆向换热，熟料出料室（13）内的超低温热风通过四次风出口（14）被引风机（17）完全抽取、压缩、除尘后再喷入窑炉（1）内作为燃烧空气使用。
4.根据权利要求3所述的一种窑炉余热梯级利用方法，其特征在于，所述步骤二中，三次风出口（15）的热风流量的大小可以调整，分流出来多余的热量通过旁通阀（16）由引风机（17）抽取后再喷射到窑炉（1）内作为燃烧空气使用。
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