CN111765775A - 一种水泥窑头可调梯级余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水泥生产余热回收及利用技术领域，旨在解决目前技术难以满足余热回收效率和系统稳定性要求的问题，提供水泥窑头可调梯级余热回收系统，其包括篦冷机、高温收尘器、中温收尘器、AQC锅炉、除尘器、引风机和烟囱。篦冷机设置有高/中/低温取风口；AQC锅炉设置有高/中温进风口，AQC锅炉内设置有隔板，隔板在AQC锅炉烟气入口侧将烟气通道分成蒸发器烟道和过热器烟道，过热器烟道连通中温进风口，蒸发器烟道连通高温进风口；在蒸发器烟道内设有蒸发器，在过热器烟道内设有过热器；过热器烟道和蒸发器烟道在隔板之后在AQC锅炉内汇成一个合烟道。本发明的有益效果是满足水泥余热回收系统对余热回收效率和系统工作稳定性。

Description

一种水泥窑头可调梯级余热回收系统

技术领域

本发明涉及水泥生产余热回收及利用技术领域，具体而言，涉及水泥窑头可调梯级余热回收系统。

背景技术

开发和应用水泥余热回收技术，是水泥行业节能减排的重要举措。现有技术中，为了利用水泥窑窑头烟气余热回收发电，都集中在怎样最大限度地抽取篦冷机热端余热，热力系统的设计是非常关键的环节，不仅关系到水泥窑系统余热的回收效率，而且关系到能否适应水泥窑系统工况波动，是否具备长期稳定运行的技术条件。

目前，在常用的水泥余热回收系统技术中，有单压热力系统和双压热力系统两种。对于单压热力系统，其特点是：系统构成简单，但热回收效率低，发电能力低。对于双压热力系统，通常是抽取高温烟气通过高压段过热器、高压段蒸发器、高压段省煤器、低压段过热器、低压段蒸发器、公用省煤器。双压热力系统的特点是：系统构成复杂，热回收效率较单压系统略高。

所以，常用的水泥余热回收的系统特点和不足之处具体体现在：

1、热力系统的窑头AQC锅炉受热面较多，依次按顺序布置，造成锅炉高度增加，锅炉烟气阻力增加，锅炉管道布置较复杂；

2、篦冷机高温段烟气量相对较少，低温段烟气量相对较多，常规设计通常都在篦冷机一个点抽取高温烟气通过受热面，没有将高温热源和低温热源分开，热量的梯级利用效果较差；

3、通常情况下，一旦工程设计完成之后，烟气抽气口位置以及余热锅炉受热面就已经确定，受水泥厂原料和燃料的影响，实际运行情况与设计工况有出入，余热回收系统很难根据水泥厂实际运行情况调节余热锅炉吸热，过热器参数难以控制，进入汽轮机装置实际蒸汽参数与汽轮机设计的最佳工况参数有偏离，汽轮机偏离最佳工况运行，使整个余热回收系统效率较低；

综上所述，目前的技术难以满足水泥余热回收系统对余热回收效率和系统工作稳定性的要求。

发明内容

本发明旨在提供一种水泥窑头可调梯级余热回收系统，以解决目前的技术难以满足水泥余热回收系统对余热回收效率和系统工作稳定性的要求的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

一种水泥窑头可调梯级余热回收系统，其包括篦冷机、高温收尘器、中温收尘器、AQC锅炉、除尘器、引风机和烟囱；

篦冷机前段设置有高温取风口，中段设置有中温取风口，尾部设置有低温取风口；

高温取风口通过管道连接于高温收尘器；在该管道上设置高温调节阀，用以控制进入高温除尘器的烟气量；

中温取风口通过管道连接于中温收尘器；在该管道上串联设置第一中温调节阀和第二中温调节阀，用以控制进入中温收尘器的烟气量；

在高温调节阀后管道与第一中温调节阀和第二中温调节阀中间管道上设置旁路通道，在旁路通道上设置第一旁路调节阀，用以调节控制进入高温管道和中温管道的烟气量；

低温取风口通过低温调节阀连接于除尘器入口，除尘器出口通过引风机连通至烟囱；

在第一中温调节阀和第二中温调节阀中间管道与低温调节阀前管道上设置第二旁路调节阀，用以调节控制进入中温管道和进入除尘器的烟气量；

AQC锅炉设置有高温进风口和中温进风口，AQC锅炉内设置有隔板，所述隔板在AQC锅炉烟气入口侧将烟气通道分成蒸发器烟道和过热器烟道，过热器烟道连通高温进风口，蒸发器烟道连通中温进风口；在蒸发器烟道内设有蒸发器，在过热器烟道内设有过热器；过热器烟道和蒸发器烟道在隔板之后在AQC锅炉内汇成一个合烟道，在所述合烟道内设置省煤器；

外来给水通过省煤器吸热后，一路通过水调节阀后依次经过蒸发器和过热器，另一路去SP锅炉系统；

在AQC锅炉的烟气出口通过管道连通至除尘器入口，所述管道上设置有烟道阀门。

在一种实施方式中：

AQC锅炉采用立式单压系统，烟气从锅炉下端进入锅炉，所述过热器、所述蒸发器和所述省煤器均为一个。

在一种实施方式中：

所述AQC锅炉的蒸发器烟道和过热器烟道分别朝横向延伸弯曲呈朝上的U形钩状，使高温进风口和中温进风口分别朝上；并且，所述高温收尘器和中温收尘器为对应设置在U形钩状部分内侧的沉降式除尘结构。

在一种实施方式中：

AQC锅炉采用立式双压系统，烟气从锅炉上端进入锅炉；

所述过热器、所述蒸发器和所述省煤器均为两个；所述过热器包括高压段过热器和低压段过热器，两者沿烟气方向依次设置；所述蒸发器包括高压段蒸发器和低压段蒸发器，两者沿烟气方向依次设置；所述省煤器包括高压段省煤器和公用省煤器，两者沿烟气方向依次设置；

给水一部分通过公用省煤器、低压段蒸发器和低压段过热器的连通通道，另一部分通过公用省煤器、高压段省煤器、高压段蒸发器和高压段过热器的连通通道。

在一种实施方式中：

所述高温收尘器和中温收尘器均为独立设置于双压AQC锅炉外的旋风式收尘器。

在一种实施方式中：

所述高温取风口抽取风量占总抽取风量的20-50％，所述中温取风口抽取风量占总抽取风量的50-80％。

在一种实施方式中：

所述第一旁路调节阀调节风量占总抽取风量的0-10％，所述第二旁路调节阀调节风量占总抽取风量的0-10％。

在一种实施方式中：

所述AQC锅炉卧式布置。

通过上述系统设置，本发明提供的水泥窑头可调梯级余热回收系统具有以下有益效果：

1、改善了热力系统AQC锅炉受热面较多，依次按顺序布置，造成锅炉高度增加，锅炉烟气阻力增加问题，将烟道分为过热器烟道和蒸发器烟道，过热器和蒸发器并联布置，降低了锅炉的总体高度，减小了锅炉的烟气阻力；

2、结合篦冷机高温段烟气量相对较少，低温段烟气量相对较多的问题，将AQC锅炉设置两个进风口，在AQC锅炉过热器烟道内设置过热器，在蒸发器烟道内设置蒸发器，经过过热器烟道和蒸发器烟道后在锅炉内汇成一个烟道，在烟道内设置省煤器，将高温热源和低温热源分开，将高温烟气用于加热温度相对较高的过热蒸汽，将低温段烟气用于加热温度相对较低的饱和汽水混合物，实现了热量的梯级利用；

3、当实际运行情况与设计工况有出入，可以通过控制不同调节阀的开度实现对烟气量和烟气温度的调节控制，余热回收系统根据水泥厂实际运行情况调节余热锅炉吸热，调节过热蒸汽参数，使进入汽轮机装置实际蒸汽参数接近汽轮机设计的最佳工况参数，使汽轮机在最佳工况附近运行，使整个余热回收系统效率能够得到保证。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中提及之附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例中的水泥窑头可调梯级余热回收系统的一种实施方式的结构示意图(图中用箭头指示烟气或给水流动方向)；

图2为本发明实施例中的水泥窑头可调梯级余热回收系统的另一种实施方式的结构示意图(图中用箭头指示烟气或给水流动方向)。

图标：篦冷机1、高温收尘器2、中温收尘器3、AQC锅炉4、除尘器5、引风机6、烟囱7、高温调节阀8、第一中温调节阀9、第二中温调节阀10、低温调节阀11、第一旁路调节阀12、第二旁路调节阀13、烟道阀门14、高温取风口15、中温取风口16、低温取风口17、旁路通道18、隔板19、高温进风口20、中温进风口21、水调节阀22、过热器烟道23、蒸发器烟道24、合烟道25、低压段过热器26、低压段蒸发器27、高压段过热器28、高压段蒸发器29、高压段省煤器30、公用省煤器31、过热器32、蒸发器33、省煤器34。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

参见图1，本实施例提出一种水泥窑头可调梯级余热回收系统，其包括篦冷机1、高温收尘器2、中温收尘器3、AQC锅炉4、除尘器5、引风机6和烟囱7；篦冷机1前段设置有高温取风口15，中段设置有中温取风口16，尾部设置有低温取风口17；高温取风口15通过管道连接于高温收尘器22；在该管道上设置高温调节阀8，用以控制进入高温除尘器5的烟气量；中温取风口16通过管道连接于中温收尘器33；在该管道上串联设置第一中温调节阀9和第二中温调节阀10，用以控制进入中温收尘器33的烟气量。

在高温调节阀8后管道与第一中温调节阀9和第二中温调节阀10中间管道上设置旁路通道18，在旁路通道18上设置第一旁路调节阀12，用以调节控制进入高温管道和中温管道的烟气量；低温取风口17通过低温调节阀11连接于除尘器5入口，除尘器5出口通过引风机6连通至烟囱7。

在第一中温调节阀9和第二中温调节阀10中间管道与低温调节阀11前管道上设置第二旁路调节阀13，用以调节控制进入中温管道和进入除尘器5的烟气量。

AQC锅炉4设置有高温进风口20和中温进风口21，AQC锅炉4内设置有隔板19，所述隔板19在AQC锅炉4烟气入口侧将烟气通道分成蒸发器烟道24和过热器烟道23，过热器烟道23连通高温进风口20，蒸发器烟道24连通中温进风口21；在蒸发器烟道24内设有蒸发器，在过热器烟道23内设有过热器；过热器烟道23和蒸发器烟道24在隔板19之后在AQC锅炉4内汇成一个合烟道25，在所述合烟道25内设置省煤器；

外来给水通过省煤器吸热后，一路通过水调节阀22后依次经过蒸发器和过热器，另一路去SP锅炉系统；在AQC锅炉4的烟气出口通过管道连通至除尘器5入口，所述管道上设置有烟道阀门14。

本实施例中，AQC锅炉4采用立式双压系统，烟气从AQC锅炉4上端进入AQC锅炉4；所述过热器、所述蒸发器和所述省煤器均为两个；所述过热器包括高压段过热器28和低压段过热器26，两者沿烟气方向依次设置；所述蒸发器包括高压段蒸发器29和低压段蒸发器27，两者沿烟气方向依次设置；所述省煤器包括高压段省煤器30和公用省煤器31，两者沿烟气方向依次设置；给水一部分通过公用省煤器31、低压段蒸发器27和低压段过热器26的连通通道，另一部分通过公用省煤器31、高压段省煤器30、高压段蒸发器29和高压段过热器28的连通通道。该设置方式下，可选地，所述高温收尘器22和中温收尘器均为独立设置于双压AQC锅炉4外的旋风式收尘器。

本实施例中，在所述隔板19的分隔下，蒸发器烟道24的宽度小于过热器烟道23的宽度，以使蒸发器的宽度小于过热器的宽度。

本实施例中，可选地，所述高温取风口15抽取风量占总抽取风量的20-50％，所述中温取风口16抽取风量占总抽取风量的50-80％。所述第一旁路调节阀12调节风量占总抽取风量的0-10％，所述第二旁路调节阀13调节风量占总抽取风量的0-10％。

配合参见图2，在另一种实施方式中，AQC锅炉4采用立式单压系统，烟气从AQC锅炉4下端进入AQC锅炉4，所述过热器32、所述蒸发器33和所述省煤器34均为一个。该设置方式下，所述AQC锅炉4的蒸发器烟道24和过热器烟道23分别朝横向延伸弯曲呈朝上的U形钩状，使高温进风口20和中温进风口21分别朝上；并且，所述高温收尘器22和中温收尘器33为对应设置在U形钩状部分内侧的沉降式除尘结构。

当然，在其他实施方式中，还可以根据需要，将AQC锅炉4采用卧式布置。

通过上述系统设置，本发明提供的水泥窑头可调梯级余热回收系统具有以下有益效果：

1、改善了热力系统AQC锅炉4受热面较多，依次按顺序布置，造成AQC锅炉4高度增加，AQC锅炉4烟气阻力增加问题，将烟道分为过热器烟道23和蒸发器烟道24，过热器和蒸发器并联布置，降低了AQC锅炉4的总体高度，减小了AQC锅炉4的烟气阻力；

2、结合篦冷机1高温段烟气量相对较少，低温段烟气量相对较多的问题，将AQC锅炉4设置两个进风口，在AQC锅炉4过热器烟道23内设置过热器，在蒸发器烟道24内设置蒸发器，经过过热器烟道23和蒸发器烟道24后在AQC锅炉4内汇成一个烟道，在烟道内设置省煤器，将高温热源和低温热源分开，将高温烟气用于加热温度相对较高的过热蒸汽，将低温段烟气用于加热温度相对较低的饱和汽水混合物，实现了热量的梯级利用；

3、当实际运行情况与设计工况有出入，可以通过控制不同调节阀的开度实现对烟气量和烟气温度的调节控制，余热回收系统根据水泥厂实际运行情况调节余热AQC锅炉4吸热，调节过热蒸汽参数，使进入汽轮机装置实际蒸汽参数接近汽轮机设计的最佳工况参数，使汽轮机在最佳工况附近运行，使整个余热回收系统效率能够得到保证。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水泥窑头可调梯级余热回收系统，其特征在于：

包括篦冷机、高温收尘器、中温收尘器、AQC锅炉、除尘器、引风机和烟囱；

篦冷机前段设置有高温取风口，中段设置有中温取风口，尾部设置有低温取风口；

高温取风口通过管道连接于高温收尘器；在该管道上设置高温调节阀，用以控制进入高温除尘器的烟气量；

中温取风口通过管道连接于中温收尘器；在该管道上串联设置第一中温调节阀和第二中温调节阀，用以控制进入中温收尘器的烟气量；

在高温调节阀后管道与第一中温调节阀和第二中温调节阀中间管道上设置旁路通道，在旁路通道上设置第一旁路调节阀，用以调节控制进入高温管道和中温管道的烟气量；

低温取风口通过低温调节阀连接于除尘器入口，除尘器出口通过引风机连通至烟囱；

在第一中温调节阀和第二中温调节阀中间管道与低温调节阀前管道上设置第二旁路调节阀，用以调节控制进入中温管道和进入除尘器的烟气量；

AQC锅炉设置有高温进风口和中温进风口，AQC锅炉内设置有隔板，所述隔板在AQC锅炉烟气入口侧将烟气通道分成蒸发器烟道和过热器烟道，过热器烟道连通高温进风口，蒸发器烟道连通中温进风口；在蒸发器烟道内设有蒸发器，在过热器烟道内设有过热器；过热器烟道和蒸发器烟道在隔板之后在AQC锅炉内汇成一个合烟道，在所述合烟道内设置省煤器；

外来给水通过省煤器吸热后，一路通过水调节阀后依次经过蒸发器和过热器，另一路去SP锅炉系统；

在AQC锅炉的烟气出口通过管道连通至除尘器入口，所述管道上设置有烟道阀门。

2.根据权利要求1所述的水泥窑头可调梯级余热回收系统，其特征在于：

AQC锅炉采用立式单压系统，烟气从锅炉下端进入锅炉，所述过热器、所述蒸发器和所述省煤器均为一个。

3.根据权利要求2所述的水泥窑头可调梯级余热回收系统，其特征在于：

所述AQC锅炉的蒸发器烟道和过热器烟道分别朝横向延伸弯曲呈朝上的U形钩状，使高温进风口和中温进风口分别朝上；并且，所述高温收尘器和中温收尘器为对应设置在U形钩状部分内侧的沉降式除尘结构。

4.根据权利要求1所述的水泥窑头可调梯级余热回收系统，其特征在于：

AQC锅炉采用立式双压系统，烟气从锅炉上端进入锅炉；

所述过热器、所述蒸发器和所述省煤器均为两个；所述过热器包括高压段过热器和低压段过热器，两者沿烟气方向依次设置；所述蒸发器包括高压段蒸发器和低压段蒸发器，两者沿烟气方向依次设置；所述省煤器包括高压段省煤器和公用省煤器，两者沿烟气方向依次设置；

给水一部分通过公用省煤器、低压段蒸发器和低压段过热器的连通通道，另一部分通过公用省煤器、高压段省煤器、高压段蒸发器和高压段过热器的连通通道。

5.根据权利要求4所述的水泥窑头可调梯级余热回收系统，其特征在于：

所述高温收尘器和中温收尘器均为独立设置于双压AQC锅炉外的旋风式收尘器。

6.根据权利要求1所述的水泥窑头可调梯级余热回收系统，其特征在于：

所述高温取风口抽取风量占总抽取风量的20-50％，所述中温取风口抽取风量占总抽取风量的50-80％。

7.根据权利要求1所述的水泥窑头可调梯级余热回收系统，其特征在于：

所述第一旁路调节阀调节风量占总抽取风量的0-10％，所述第二旁路调节阀调节风量占总抽取风量的0-10％。

8.根据权利要求1所述的水泥窑头可调梯级余热回收系统，其特征在于：

所述AQC锅炉卧式布置。

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