CN111664715B - 余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种余热回收系统，在从水泥烧结设备的预热器的排气中回收热量的余热回收系统中，省略了从余热锅炉排出灰尘的灰尘输送器并且持续系统的稳定运行。余热回收系统具备：余热锅炉；引导风扇，其向余热锅炉引导排气，并使排气从余热锅炉排出；排气管，其连接余热锅炉的排气出口和引导风扇的入口；以及排尘管，其连接余热锅炉的灰尘出口和引导风扇的入口，具有灰尘量调节部，该灰尘量调节部调节通过的灰尘的量，使得引导风扇的负载在规定的负载阈值以下。

Description

余热回收系统

技术领域

本发明涉及一种从水泥烧结设备的预热器的排气中回收热量的余热回收系统。

背景技术

以往，已知一种从水泥烧结设备的悬浮预热器的排气中回收热量的余热回收系统。专利文献1、2公开了这种余热回收系统。

专利文献1的废热回收装置(余热回收系统)具备沿着来自悬浮预热器的排气的流动回收排气的余热的余热锅炉、引导风扇、袋式过滤器和烟囱。预热器的排气的灰尘浓度非常高，因此在余热锅炉的传热管表面附着有大量灰尘。该灰尘通过吹灰或锤击定期性地从传热管表面去除从而堆积在余热锅炉的底部。在专利文献1的废热回收装置中，在余热锅炉的底部设有回收灰尘的灰尘漏斗。从该灰尘漏斗中排出的灰尘由灰尘输送器输送到水泥烧结设备的回转窑，用作水泥材料。

专利文献2的废热回收装置(余热回收系统)具备沿着来自悬浮预热器的排气的流动回收排气的余热的余热锅炉、引导风扇、袋式过滤器和烟囱。在专利文献2的废热回收装置中，余热锅炉的底部与尾流侧的引导风扇的入口连接。

专利文献1：日本特开昭61-122142号公报

专利文献2：日本特开昭61-70383号公报

从余热锅炉排出的灰尘通常如专利文献1那样由灰尘输送器从锅炉下方排出。但是，灰尘输送器增加了初始导入成本、运行费用以及维护费用，此外还成为使系统大型化的一个因素。另一方面，如果如专利文献2那样简单地将余热锅炉的底部和引导风扇连接起来，则当附着在余热锅炉的传热管上的灰尘被剥落时，大量灰尘会一次流入引导风扇，导致引导风扇的急剧的负载上升和发生跳闸。

发明内容

本发明是鉴于以上问题而完成的，其目的在于，在从水泥烧结设备的预热器的排气中回收热量的余热回收系统中，省略从余热锅炉排出灰尘的灰尘输送器并且持续系统的稳定运行。

本发明的一个方式的余热回收系统从水泥烧结设备的预热器的排气中回收热量，其具备：

余热锅炉，其具有壳体、设置在所述壳体的上部的排气入口、设置在所述壳体的下部的排气出口、设置在所述壳体的底部且比所述排气出口靠下方的灰尘出口、以及设置在所述壳体内的传热管；

引导风扇，其向所述余热锅炉引导所述排气，并使所述排气从所述余热锅炉排出；

排气管，其连接所述排气出口和所述引导风扇的入口；以及

排尘管，其连接所述灰尘出口和所述引导风扇的所述入口，具有灰尘量调节部，该灰尘量调节部调节通过的灰尘的量，使得所述引导风扇的负载在规定的负载阈值以下。

这样，在本发明的余热回收系统中，堆积在余热锅炉的底部的灰尘与排气一起经由排尘管而通过尾流侧的引导风扇。由此，在上述余热回收系统中，可以省略用于排出堆积在余热锅炉中的灰尘的灰尘输送器。

在进行了吹灰或锤击时，堆积在余热锅炉底部的灰尘的量会一次性增加。因此，通常，当灰尘伴随排气从余热锅炉向尾流侧排出时，大量灰尘一次性流入引导风扇，导致引导风扇的急剧的负载上升或跳闸发生。对此，在本发明的余热回收系统中，从余热锅炉流向引导风扇的灰尘量受灰尘量调节部限制，因此避免了引导风扇的急剧的负载变动，从而能够继续稳定运行。

发明的效果

根据本发明，在从水泥烧结设备的预热器的排气中回收热量的余热回收系统中，省略了从余热锅炉排出灰尘的灰尘输送器并且能够持续系统的稳定运行。

附图说明

图1是示出包括本发明的一个实施方式的余热回收系统的水泥制造设备的系统的概要结构图。

图2是示出图1所示的余热回收系统的控制系统的结构的图。

图3是包括变形例1的灰尘量调节部的余热回收系统的局部概要结构图。

图4是包括变形例2的灰尘量调节部的余热回收系统的局部概要结构图。

图5是包括变形例3的灰尘量调节部的余热回收系统的局部概要结构图。

图6是示出排尘管的细径部的流路截面积和灰尘通过量的最大值之间的关系的曲线图。

标号说明

1：余热回收系统；

2：水泥烧结设备；

9：预热器排气管道；

21：预热器；

22：煅烧炉；

23：回转窑；

7、7A、7B、7C：灰尘量调节部；

70：流路面积可变装置；

71：壳体；

72：可动流路部件；

73：致动器；

74：控制器；

77：负载检测器；

78：限流部；

81：壳体；

82：排气入口；

83：排气出口；

84：灰尘出口；

85：传热管；

87：排气管；

88：排尘管；

88a、88b：排尘分支管；

88c：主管；

89：灰尘量检测器；

91：余热锅炉；

92：引导风扇；

93：原料磨机；

94：集尘器；

95：排风扇；

96：烟囱。

具体实施方式

接下来，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是示出包括本发明的一个实施方式的余热回收系统1的水泥制造设备的系统的概要结构图，图2是示出图1所示的余热回收系统1的控制系统的结构的图。在图1中，余热回收系统1与水泥烧结设备2一起示出。

〔水泥烧结设备2〕

水泥烧结设备2用于从水泥原料烧结出作为中间产品的灰渣的烧结工序。水泥烧结设备2包括：预热器21和煅烧炉22，它们对水泥原料进行预热；回转窑23，其烧结被进行了预热的水泥原料；以及未图示的空气淬火冷却器，其冷却烧结产物。

预热器21是悬浮预热器，该悬浮预热器具备串联连接的多级气旋集尘器。在该预热器21中，来自回转窑23的排气依次从最下级的气旋集尘器朝向最上级的气旋集尘器移动，水泥原料从最上级的气旋集尘器朝向最下级的气旋集尘器依次移动。水泥原料在通过多个气旋集尘器的过程中被预热。

预热器21的最下级的气旋集尘器与煅烧炉22连接。煅烧炉22的出口与回转窑23的入口连接。在煅烧炉22中，从预热器21排出的水泥原料在大约900℃的气氛中煅烧。回转窑23是横长的圆柱形回转窑，被设置成形成随着从原料入口朝向原料出口而略微向下倾斜。在回转窑23中，烧结在煅烧炉22中被进行了煅烧的水泥原料。从回转窑23排出的高温烧结产物被空气淬火冷却器快速冷却而成为灰渣。

〔余热回收系统1〕

预热器21与预热器排气管道9连接，该预热器排气管道9供来自预热器21的排气流出。余热回收系统1由预热器排气管道9构成。余热回收系统1具备从排气流动的上游侧依次设置的余热锅炉91、引导风扇92、集尘器94、排风扇95和烟囱96。在本实施方式中，在引导风扇92与集尘器94之间设有原料磨机93。这些元件之间由配管或管道等连接。

余热锅炉91具有壳体81、设置在壳体81的上部的排气入口82、设置在壳体81的下部的排气出口83、设置在壳体81的底部且比排气出口83靠下方的灰尘出口84、以及设置在壳体81内、用于回收排气的热量的传热管85。

流入余热锅炉91的排气是含有高浓度颗粒状灰尘的含尘气体。作为一例，含尘气体平均来看，按照100g/Nm³含有平均粒径为10μm以下的颗粒状灰尘。含尘气体在余热锅炉91中从上向下流动的过程中附着到传热管85上。余热锅炉91具备锤子或吹灰器等未图示的灰尘除去装置。利用灰尘除去装置将附着在传热管85上的灰尘剥离，被剥离的灰尘堆积在壳体81的底部。壳体81的底部可以由灰尘漏斗形成，以便易于捕集灰尘。

余热锅炉91上设有灰尘量检测器89，该灰尘量检测器89对堆积在壳体81的底部的灰尘的量进行检测。灰尘量检测器89可以是对堆积的灰尘的高度进行检测的水平传感器。或者，灰尘量检测器89可以是对堆积的灰尘的质量进行检测的质量计。

在余热锅炉91的尾流侧设有引导风扇92。余热锅炉91的排气出口83和引导风扇92的入口被排气管87连接。余热锅炉91的灰尘出口84和引导风扇92的入口被排尘管88连接。排气出口83设置在与灰尘出口84不同的位置，排气管87相对于排尘管88是独立的。

在排尘管88上设有灰尘量调节部7，该灰尘量调节部7对经由排尘管88而向引导风扇92输送的灰尘的量进行调节。如图2所示，本实施方式的灰尘量调节部7包括流路面积可变装置70，该流路面积可变装置70改变排尘管88的至少一部分的流路截面积。流路面积可变装置70具备：壳71，其形成排尘管88的一部分；可动流路部件72，其收纳在壳71中；致动器73，其驱动可动流路部件72；以及控制器74，其控制致动器73的动作。可动流路部件72可以是例如旋转阀的旋转体等对灰尘进行输送的部件、或闸阀的闸门等改变排尘管88的流路截面积的部件。

在上述结构的灰尘量调节部7中，控制器74通过调节致动器73的动作，能够使通过灰尘量调节部7的灰尘的量在包括零在内的规定范围内变化。例如，在可动流路部件72是旋转阀的旋转体的情况下，如果旋转体的转速增加，则通过的灰尘的量增大，如果旋转体的转速下降，则通过的灰尘的量减少，如果停止旋转体的旋转，则通过的灰尘的量变为零。此外，例如，在可动流路部件72是闸阀的闸门的情况下，如果闸门的开口变大，则通过的灰尘的量增大，如果闸门的开口变小，则通过的灰尘的量减少，如果闸门关闭，则通过的灰尘的量变为零。

通过如上述那样调节通过灰尘量调节部7的灰尘的量，可以对经由排尘管88而向引导风扇92输送的灰尘的量进行调节。

在上述结构的余热回收系统1中，从预热器21排出至预热器排气管道9的排气流入到余热锅炉91，与在传热管85中流动的热介质进行热交换。这样，使排气的热量被热介质回收。在伴随着通过余热锅炉91灰尘中的一部分已经脱离的排气通过排气管87和引导风扇92而流入原料磨机93。原料磨机93在使用流入的排气干燥水泥原料的同时将其粉碎。离开原料磨机93的排气流入集尘器94。集尘器94从流入的排气中分离出灰尘并将其回收。由集尘器94回收的灰尘被送到水泥烧结设备2用作水泥原料。离开集尘器94的排气通过排风扇95和烟囱96排放到大气中。

在余热锅炉91中，灰尘除去装置定期性地工作，从而将附着在传热管85上的灰尘从传热管85剥落并使其堆积在余热锅炉91的底部。灰尘量调节部7的控制器74始终监视由灰尘量检测器89检测出的灰尘量。

当检测出的灰尘量超过预先存储的上阈值时，控制器74向致动器73发送控制信号使可动流路部件72移动，以允许灰尘通过。由此，堆积在余热锅炉91的底部的灰尘每次是以规定的排出量通过灰尘量调节部7的，并经由排尘管88流动到引导风扇92。灰尘的排出量是如下这样的值，该值使引导风扇92的负载在规定的负载阈值以下，引导风扇92用于吸入以及排出通过排气管87的排气以及通过排气管88的灰尘。

如上所述的灰尘的排出量可以预先确定并存储在控制器74中。或者，也可以在引导风扇92上设置用于检测其负载的负载检测器77，控制器74可以求出如下的灰尘排出量，该灰尘排出量使得由负载检测器77检测出的负载不超过规定的负载阈值。作为负载检测器77，可以例示用于检测包含在引导风扇92中的马达的驱动电流的电流表、以及用于检测引导风扇92的旋转扭矩的扭矩计。

当监视到的灰尘量在预先存储的下阈值以下时，控制器74向致动器73发送控制信号使可动流路部件72移动，以阻止灰尘通过。下阈值是小于上阈值的值，也可以为零。这样，当灰尘量在下阈值以下时，通过排尘管88的灰尘的输送停止。

如以上进行说明的，本实施方式的余热回收系统1从水泥烧结设备2的预热器21的排气中回收热量，其中，具备：余热锅炉91，其具有壳体81、设置在壳体81的上部的排气入口82、设置在壳体81的下部的排气出口83、设置在壳体81的底部且比排气出口83靠下方的灰尘出口84、以及设置在壳体81内、用于回收排气的热量的传热管85；引导风扇92，其向余热锅炉91引导排气，并使排气从余热锅炉91排出；排气管87，其连接排气出口83和引导风扇92的入口；以及排尘管88，其连接灰尘出口84和引导风扇92的入口，具有灰尘量调节部7，该灰尘量调节部7调节通过的灰尘的量，使得引导风扇92的负载在规定的负载阈值以下。

这样，在本实施方式的余热回收系统1中，堆积在余热锅炉91的底部的灰尘与排气一起通过排尘管88并通过尾流侧的引导风扇92而被输送到集尘器94，在集尘器94中从排气中被分离出来并被回收。由此，在上述余热回收系统1中，不需要用于排出堆积在余热锅炉91中的灰尘的灰尘输送器。由此，与在余热回收系统1中使用灰尘输送器的情况相比，可以削减初始导入成本、运行费用以及维护费用，还可以使系统小型化。

通常，在进行了吹灰或锤击时，堆积在余热锅炉91底部的灰尘的量会一次性地增加。因此，在上述余热回收系统1中，从余热锅炉91流向引导风扇92的灰尘量受灰尘量调节部7限制。由此避免了因大量灰尘一次性流入引导风扇92而引起的引导风扇92的急剧的负载上升或跳闸，从而余热回收系统1能够持续地稳定运行。

此外，如本实施方式所示，上述余热回收系统1可以还具备灰尘量检测器89，该灰尘量检测器89对堆积在余热锅炉91的壳体81的底部的灰尘量进行检测。该情况下的灰尘量调节部7可以包括流路面积可变装置70，当灰尘量超过规定的上阈值时，该流路面积可变装置70改变排尘管88的流路截面积以允许灰尘通过，直到灰尘量变为规定的下阈值以下。

由此，灰尘量调节部7仅在堆积在余热锅炉91的底部的灰尘量超过上阈值时进行动作，使灰尘通过排尘管88被送到引导风扇92，直到灰尘量变为下阈值以下。

此外，如本实施方式所示，上述余热回收系统1可以还具备对引导风扇92的负载进行检测的负载检测器77。该情况下的灰尘量调节部7可以包括流路面积可变装置70，该流路面积可变装置70通过改变排尘管88的流路截面积来增加或减少通过的灰尘的量，使得由负载检测器77检测出的负载不超过规定的负载阈值。

由此，能够在可靠地避免引导风扇92的过载的同时使灰尘流向余热锅炉91的尾流侧。

以上对本发明的优选实施方式进行了说明，但是，在不脱离本发明的技术思想的范围内对上述实施方式的具体结构和/或功能的细节的变更也包含于本发明。例如，如以下进行说明的，可以使上述实施方式的余热回收系统1的灰尘量调节部7变形。

〔灰尘量调节部7的变形例1〕

图3是包括变形例1的灰尘量调节部7A的余热回收系统1的局部概要结构图。在本变形例的说明中对与所述实施方式相同或者相似的部件标注与附图相同的符号并省略说明。

如图3所示，变形例1的灰尘量调节部7A包括在排尘管88的至少一处设置的限流部78。限流部78可以是流路截面积不变的固定节流阀，也可以是流路截面积可变的可变节流阀。

限流部78的流路截面积小于排尘管88的其余部分的流路截面积。这样，通过在排尘管88中设置限流部78，限制了通过限流部78的灰尘量。

限流部78的流路截面积是，引导风扇92进行额定运行时供规定的灰尘排出量上限值以下的灰尘通过的截面积。这样的流路截面积可以通过仿真或实验求出。

如以上进行说明的，上述实施方式的余热回收系统1可以具备变形例1的灰尘量调节部7A来代替灰尘量调节部7。变形例1的灰尘量调节部7A包括在排尘管88的至少一处设置的限流部78，限流部78具有如下流路截面积：该流路截面积在引导风扇92进行额定运行时供规定的灰尘排出量上限值以下的灰尘通过。

这样，在具备变形例1的灰尘量调节部7A的余热回收系统1中，从余热锅炉91流向引导风扇92的灰尘量受灰尘量调节部78限制。由此避免了因大量灰尘一次性流入引导风扇92而引起的引导风扇92的急剧的负载上升或跳闸，从而余热回收系统1能够持续稳定运行。此外，除了通过上述实施方式的余热回收系统1获得的效果之外，还有助于系统的小型化和低成本化。

〔灰尘量调节部7的变形例2〕

图4是包括变形例2的灰尘量调节部7B的余热回收系统1的局部概要结构图。在本变形例的说明中对与所述实施方式相同或者相似的部件标注与附图相同的符号并省略说明。

如图4所示，变形例2的灰尘量调节部7B包括与余热锅炉91的壳体81的底部连接的多个排尘分支管88a、88b。关于多个排尘分支管88a、88b，排尘分支管88a，88b构成排尘管88的一部分。多个排尘分支管88a，88b与排尘管88的主管88c连接，主管88c与引导风扇92的入口连接。

各个排尘分支管88a，88b具有与排气管87相比足够小的流路截面积。多个排尘分支管88a、88b的流路截面积的总和相当于当引导风扇92进行额定运行时、供规定的灰尘排出量上限值以下的灰尘通过的流路截面积。

可以在多个排尘分支管88a、88b中的至少一个上设有流路面积可变装置70。该流路面积可变装置70可以具有与在实施方式中进行了说明的结构实质上相同的结构。

在上述变形例2的灰尘量调节部7B中，没有设置流路面积可变装置70的排尘分支管88a始终开放，灰尘和排气经由排尘分支管88a流入排尘管88。另一方面，设置有流路面积可变装置70的排尘分支管88b在正常时关闭，当附着在余热锅炉91的传热管85上的灰尘剥落时等的灰尘量一次性地增加时，流路截面积在诱导风扇92的负载在规定负载阈值以下的范围内扩张。由此来调节通过排尘管88的灰尘的量，使得引导风扇92的负载在规定的负载阈值以下。

〔灰尘量调节部7的变形例3〕

图5是包括变形例3的灰尘量调节部7C的余热回收系统1的局部概要结构图。在本变形例的说明中对与所述实施方式相同或者相似的部件标注与附图相同的符号并省略说明。

如图5所示，变形例3的灰尘量调节部7C包括在排尘管88的至少一处设置的细径部88d。细径部88d可以是排尘管88的一部分或多个部分、或者是整个排尘管88。细径部88d具有当引导风扇92进行额定运行时、供规定的灰尘排出量上限值以下的灰尘通过的流路截面积。这样的细径部88d的流路截面积与排气管87相比足够小。例如，当排气管87的直径为3000mm时，可以设排尘管88的细径部88d的直径为500mm。

图6是表示排尘管88的细径部88d的流路截面积和灰尘通过量的最大值之间的关系的曲线图。该曲线图的横轴表示排尘管88的细径部88d的流路截面积，纵轴表示排尘管88的灰尘通过量的最大值。如该曲线图所示，直到细径部88d的流路截面积A1为止，灰尘都不会流动。在细径部88d的流路截面积为A1时，灰尘开始流动，在A1以上时，伴随着流路截面积的增加，灰尘通过量也增加。在通常运行中，设产生标准量的灰尘时的灰尘通过量为D1，设由于大量灰尘一次性地流入引导风扇92而导致引导风扇92发生跳闸时的灰尘通过量为D2。排尘管88的细径部88d的流路截面积可以设定在与灰尘量D1对应的流路截面积A2和与灰尘量D2对应的流路截面积A3之间。

在具备变形例3的灰尘量调节部7C的余热回收系统1中，从余热锅炉91流向引导风扇92的灰尘量受细径部88d限制。由此避免了因大量灰尘一次性地流入引导风扇92而引起的引导风扇92的急剧的负载上升或跳闸，从而余热回收系统1能够持续稳定运行。此外，除了通过上述实施方式的余热回收系统1获得的效果之外，还有助于系统的小型化和低成本化。

Claims (3)

1.一种余热回收系统，该余热回收系统从水泥烧结设备的预热器的排气中回收热量，其具备：

余热锅炉，其具有壳体、设置在所述壳体的上部的排气入口、设置在所述壳体的下部的排气出口、设置在所述壳体的底部且比所述排气出口靠下方的灰尘出口、以及设置在所述壳体内的传热管；

引导风扇，其向所述余热锅炉引导所述排气，并使所述排气从所述余热锅炉排出；

排气管，其连接所述排气出口和所述引导风扇的入口；

排尘管，其连接所述灰尘出口和所述引导风扇的所述入口；以及

灰尘量调节部，其配置于所述排尘管并具有旋转阀，并且该灰尘量调节部通过所述旋转阀来调节通过的灰尘的量，使得所述引导风扇的负载在规定的负载阈值以下，其中，所述旋转阀在旋转体的转速增加时通过的灰尘的量增大，在所述旋转体的转速下降时通过的灰尘的量减少，在所述旋转体的旋转停止时通过的灰尘的量变为零。

2.根据权利要求1所述的余热回收系统，其中，

所述余热回收系统还具备灰尘量检测器，该灰尘量检测器对堆积在所述余热锅炉的所述壳体的底部的灰尘量进行检测，

在由所述灰尘量检测器检测出的所述灰尘量超过规定的上阈值时，所述灰尘量调节部的所述旋转阀进行动作以允许所述灰尘通过，直到所述灰尘量成为规定的下阈值以下。

3.根据权利要求1或2所述的余热回收系统，其中，

所述余热回收系统还具备负载检测器，该负载检测器对所述引导风扇的负载进行检测，

所述灰尘量调节部的所述旋转阀进行动作，使得由所述负载检测器检测出的负载不超过规定的负载阈值。

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