CN111792859B - 一种减少窑筒体表面热损失和无窑头余风热焓损失的水泥生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减少窑筒体表面热损失和无窑头余风热焓损失的水泥生产系统，该系统去除了窑头烟囱，还包括连接窑头引风机和篦冷机冷却风机的窑头余风循环单元、和设置在回转窑筒体上的筒体余热回收装置；窑头余风循环单元由窑头余风循环管道、风量分配器和若干个出风管道组成，窑头余风循环管道一端与窑头引风机出风口连接，窑头余风循环管道另一端与风量分配器进风口连接，风量分配器出风口与对应出风管道一端连接，出风管道另一端连接对应篦冷机中部风室下方冷却风机，将窑头余风送入篦冷机中部风室；筒体余热回收装置进水口与冷水水箱相连，出水口与AQC炉相连。本发明达到窑头余风热焓全部利用，同时减少窑筒体表面热损失，提高了全系统热效率。

Description

一种减少窑筒体表面热损失和无窑头余风热焓损失的水泥生 产系统

技术领域

本发明涉及节能减排技术领域，特别是涉及一种减少窑筒体表面热损失和无窑头余风热焓损失的水泥生产系统。

背景技术

随着中国经济的发展，政府对环境保护愈发重视，坚持节能减排是应对环境变化的必要工作。水泥工业作为高能耗、高污染、资源性典型产业，需要不断适应社会的发展，在降低能耗和减少环境污染的同时，通过节能技术改造和能源高效利用来保证绿色高效的生产，真正达到节能减排的目的。低碳环保技术是水泥行业的发展方向和技术主流。

在水泥生产过程中，热耗是评判烧成系统技术先进性的主要指标。目前的水泥生产技术，烧成系统中热量支出项主要包括熟料形成热、预热器出口废气显热、系统表面散热及窑头热损失等四方面。熟料形成热主要取决于生料组成，通过优化生料配料，可以降低熟料形成热；预热器出口废气显热主要取决于出口废气量与温度，目前通过优化预热器配置，降低煤耗，减少废气量，提高换热效率，降低出口废气温度，从而减少出口废气热损失；系统表面散热取决于系统表面积和表面温度，在现有工艺条件下，通过优化系统内部隔热，减少热量传出，或可以通过提高单位容积产量，降低单位熟料的系统表面散热损失；窑头热损失集中在窑头篦冷机系统，除出篦冷机熟料带走热和表面散热外，主要包含篦冷机余风带走热量，目前主要是通过二次风和三次风回收热量、及通过煤磨系统和余热发电系统利用热量来降低窑头余风热损失。

窑头烟气余热来源于熟料的冷却过程。出回转窑的熟料温度达1300-1400℃，从窑口卸落到篦冷机篦床上，沿篦床全长分布开，形成一定厚度的料床，冷却风从料床下方向上吹入料层内，渗透扩散，对热熟料进行冷却。篦冷机头部完成最大限度的急冷，并能得到较高的二、三次风温，中部通过调节风量需保证头部和中部能达90％以上的冷却效果，不能让尾部承受过大的冷却负荷；尾部风量能少则少，以保证熟料冷却效果和窑头负压为准。冷却熟料后的冷却风成为热风，篦冷机头部热风被用作二次风和三次风分别送入回转窑和分解炉助燃；篦冷机中部废气温度约350-500℃，可以被作为烘干热源进入煤磨系统，也可以进入窑头余热锅炉(AQC炉)发电，完成热交换后与篦冷机尾部的废气会合，烟气温度降至90-100℃左右，进入窑头收尘器，达标后由引风机经窑头烟囱排入大气，现有系统工艺流程如图1所示。由此可知，窑头废气经余热发电热回收后外排的余风温度仍在90-100℃左右，这部分热能未被最大限度地利用，直接外排造成了系统的热焓损失。

作为熟料煅烧设备的回转窑，在运行过程中，窑筒体外表面温度可达到300℃左右，大量的热量通过窑筒体表面以辐射散热的形式散失到环境中，不仅对环境产生热污染，还造成了热量的损失。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)对于烧成系统中热量支出项：熟料形成热、预热器出口废气显热、系统表面散热及窑头热损失等四方面，现有技术只能通过优化工艺来降低这其中一项或多项的热损失，但无法完全消除。

(2)窑头篦冷机中部废气温度约350-500℃，进入窑头余热AQC锅炉发电，热交换后与篦冷机尾部的废气会合，气体温度在90-100℃左右。废气进入收尘器净化达标后由引风机经窑头烟囱排入大气。这部分热能未被最大限度地利用，直接外排造成了能量的浪费。

(3)现有经窑头收尘器净化后的窑头余风回收利用率不高，且窑头余风循环利用时，在被送入冷却风机之前未进行均匀分配，导致进入数个冷却风机的风量不均匀。这会出现调试进入某个冷却风机的风量时，进入其他冷却风机的风量会出现变化，从而对其他冷却风机造成干扰。

(4)回转窑筒体在运行过程中，筒体温度可达300℃左右，大量的热量通过窑体表面直接散失到环境中，不仅对环境产生热污染，还造成了热量的损失。

为提高水泥生产全系统的热效率，提出一种减少窑筒体表面热损失和无窑头余风热焓损失的水泥生产系统，在不影响熟料的质量与强度情况下，消除窑头热损失，变水泥生产四大热损失为三大热损失，同时减少系统表面散热，对实现窑头热量和窑筒体表面热量利用的最大化，提高系统热效率，达到节能降耗的目的具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种减少窑筒体表面热损失和无窑头余风热焓损失的水泥生产系统，该系统在不影响熟料的质量与强度情况下，取消窑头烟囱，消除窑头热损失，达到窑头余风热焓全部利用，同时减少窑筒体表面热损失，提高系统热效率，在实现无窑头余风热焓损失的同时，窑头余风可以被均匀分配，且能减少进数个冷却风机之间风量的相互干扰，有利于系统的稳定运行；还可以提高余热发电系统的发电量，提高系统热效率，实现节能降耗的目的。

本发明是这样实现的，一种减少窑筒体表面热损失和无窑头余风热焓损失的水泥生产系统，该系统包括回转窑、篦冷机和窑头废气处理单元，所述窑头废气处理单元包括AQC炉、窑头收尘器和窑头引风机，该系统去除了窑头引风机出风口连接的窑头烟囱，还包括连接窑头引风机和篦冷机的冷却风机的窑头余风循环单元、和设置在回转窑筒体上的筒体余热回收装置；所述窑头余风循环单元由窑头余风循环管道、风量分配器和若干个出风管道组成，所述窑头余风循环管道一端与窑头引风机出风口连接，窑头余风循环管道另一端与风量分配器进风口连接，所述风量分配器出风口与对应的出风管道一端连接，所述出风管道另一端连接对应的篦冷机中部风室下方的冷却风机，通过篦冷机中部风室下方的冷却风机将窑头余风送入篦冷机中部风室；所述篦冷机内依次设置高温急冷区、余热回收区和末端冷却区，所述高温急冷区的顶部开口与三次风管连接，所述余热回收区后端的顶部和末端冷却区的顶部分别开口、且分别通过管道与窑头废气处理单元连接；所述筒体余热回收装置进水口与冷水水箱相连，出水口与AQC炉相连。

窑头余风经收尘净化处理后，在窑头引风机作用下，经窑头余风循环管道，全部进入篦冷机下方的风量分配器，再通过出风管道进入篦冷机中部风室下方的冷却风机，最后送入篦冷机中部风室，提高了篦冷机中部废气温度，从而提高AQC炉入口风温，有效大幅提高了AQC炉发电量；筒体余热回收装置回收窑筒体表面散热，将低温水升温成热水通过水管送入AQC炉，可以提高由水转化为蒸汽的效率，从而可提升AQC炉发电量。在无窑头余风热焓损失基础上，回收回转窑筒体表面热量，实现了提高系统热效率的目的。

优选的，所述筒体余热回收装置包括集热罩、集热管和支架，所述集热罩位于回转窑筒体上方且与回转窑筒体保持一定距离，所述集热罩的形状为与回转窑筒体相匹配的半圆弧形，所述集热罩固定在支架上，所述集热罩与回转窑筒体之间铺设集热管，所述集热管进水口通过冷水管连接冷水水箱，集热管出水口通过热水管连接AQC炉。

筒体余热回收装置分别与冷水水箱和AQC炉相连，冷水水箱通过冷水管将冷水送入集热管进水口，集热管中的冷水在回转窑筒体表面吸收热量，升温成热水，从集热管出水口通过热水管送入AQC炉。由于是部分热水进入AQC炉，可以提高由水转化为蒸汽的效率，从而可提升余热发电量。

进一步优选的，所述集热管为铜管；所述集热管以“S”形铺设；集热管靠近回转窑筒体一侧的外壁涂有具有高吸收率低反射率的涂层；集热管内壁涂有防沾层；集热罩和集热管之间铺设有保温层；所述热水管外侧设有保温层；热水管上设有旁路水管，旁路水管连接储水箱。

优选的，所述风量分配器为由两根主管道和两根连通管道组成的矩形连通管道，所述风量分配器进风口位于其中一连通管道上，风量分配器出风口位于两根主管道上，不仅有利于窑头余风的均匀分配，还能减少进数个冷却风机之间风量的相互干扰。所述风量分配器出风口共设有多个。

优选地，所述窑头余风循环管道与风量分配器连接部分为变径管道，且所述变径管道的直径从窑头余风循环管道端到风量分配器端逐渐由小变大，有利于窑头余风输送过程顺畅，减小阻力。

优选的，为了减少窑头余风循环利用过程中的表面散热，所述窑头余风循环管道和风量分配器外部均设有保温层。

优选的，所述窑头余风循环管道上设有冷风阀，可以根据篦冷机中熟料与冷风的换热情况，调节窑头余风循环管道中的窑头余风温度与流量。

优选的，所述篦冷机中部废气出口还连接煤磨系统，所述窑头引风机与煤磨系统之间还设有一窑头余风旁路管道。

优选的，所述窑头余风循环管道上还引出一窑头余风排空管道，窑头余风排空管道上设有阀门。保证在水泥生产或窑头余风循环体系出现故障时，窑头余风可以及时排出。

优选的，所述篦冷机各部风室篦板的润滑、导轨、密封、轴套等装备部件，采用耐高温材料制成，要求所有部件在120-140℃条件下正常工作，保证能适应窑头余风的温度。

本发明具有以下优点和有益效果：

1、本发明在不影响熟料的质量与强度及水泥生产的情况下，取消窑头烟囱，消除窑头热损失，达到窑头余风热焓全部利用，同时减少了窑筒体表面热损失，使热量支出项主要为熟料形成热、预热器出口废气显热及系统表面散热三方面，并进一步减少了系统表面散热；窑头余风经窑头余风循环管道进入篦冷机中部风室，使得篦冷机中部废气温度提高，从而提高AQC炉入口风温，同时回收窑筒体表面余热将低温水升温成热水通过水管送入AQC炉，可以提高由水转化为蒸汽的效率，从而可进一步提升AQC炉发电量；在无窑头余风热焓损失基础上，回收回转窑筒体表面热量，实现窑头热量和窑筒体表面热量利用的最大化，提高了余热发电系统的发电量，提高了系统热效率，实现节能降耗的目的。

2、本发明在实现无窑头余风热焓损失的同时，对窑头余风进行了均匀分配，且减少了进数个冷却风机之间风量的相互干扰，有利于系统的稳定运行。

3、本发明通过研制能够适应冷却风机风温提高的篦冷机技术，改变常规水泥生产的工艺方式，取消窑头烟囱，窑头余风热焓全部利用，消除窑头热损失，变水泥生产四大热损失为三大热损失，同时减少了系统表面散热，大大提高水泥生产全系统热效率。

附图说明

图1是现有的窑头余风系统流程图；

图2是本发明实施例1提供的减少窑筒体表面热损失和无窑头余风热焓损失的系统流程图；

图3是本发明实施例1提供的筒体余热回收装置的截面示意图；

图4是本发明实施例1提供的集热管铺设示意图；

图5是本发明实施例1提供的风量分配器的结构示意图；

图6是本发明实施例1提供的风量分配器与冷却风机相连的结构示意图；

图7是本发明实施例2提供的减少窑筒体表面热损失和无窑头余风热焓损失的系统流程图；

图8是本发明实施例3提供的减少窑筒体表面热损失和无窑头余风热焓损失的系统流程图；

图9是本发明实施例提供的减少窑筒体表面热损失和无窑头余风热焓损失的水泥生产系统流程图；

图10是本发明实施例提供的篦冷机中熟料分级冷却流程图。

图中，1-回转窑；2-篦冷机；2-1-高温急冷区；2-2-余热回收区；2-3-末端冷却区；3-三次风管；4-AQC炉；5-AQC炉旁路管道；6-煤磨系统；7-窑头收尘器；8-窑头引风机；9-窑头余风循环管道；91-窑头余风循环管道保温层；92-变径管；10-冷风阀；11-风量分配器；111-风量分配器保温层；112-主管道一；113-主管道二；114-左连通管道；115-右连通管道；116-风量分配器进风口；117-风量分配器出风口；12-出风管道；12-1-压力表；13-阀门；14-冷却风机；15-窑头烟囱；16-窑头余风旁路管道；17-窑头余风排空管道；18-SP炉；19-窑尾高温风机；20-粉磨系统；21-窑尾预热器；22-分解炉；23-窑尾排风机，24-窑尾收尘器；25-窑尾烟囱，26-筒体余热回收装置，261-集热罩，262-保温层，263-集热管，264-集热管进水口，265-集热管出水口，266-支架；27-冷水水箱；28-冷水管；29-热水管；30-旁路水管；31-储水箱；

带箭头虚线为气流方向；带箭头实线为料流方向。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，并配合附图对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

现有工艺将窑头余风在窑头引风机8作用下直接通过窑头烟囱15外排，造成了这部分窑头余风热焓的浪费，并且对于窑筒体的散热也未进行回收利用。

实施例1

请参阅图2，本发明的实施例提供一种减少窑筒体表面热损失和无窑头余风热焓损失的水泥生产系统，该系统包括回转窑1、篦冷机2、煤磨系统6和窑头废气处理单元，所述窑头废气处理单元包括AQC炉4、窑头收尘器7和窑头引风机8，该系统去除了窑头引风机8出风口连接的窑头烟囱15，还包括连接窑头引风机8和篦冷机2的冷却风机14的窑头余风循环单元、和设置在回转窑1筒体上的筒体余热回收装置26；所述窑头余风循环单元由窑头余风循环管道9、风量分配器11和若干个出风管道12组成，所述窑头余风循环管道9一端与窑头引风机8出风口连接，窑头余风循环管道9另一端与风量分配器11进风口连接，所述风量分配器11出风口与对应的出风管道12一端连接，本实施例中每个出风管道12上均安装压力表12-1，可以根据压力表调整阀门开度，控制风量，所述出风管道12另一端对应的连接篦冷机2中部风室下方的冷却风机14，通过篦冷机2中部风室下方的冷却风机14将窑头余风送入篦冷机中部风室；所述篦冷机2内依次设置高温急冷区2-1、余热回收区2-2和末端冷却区2-3，所述高温急冷区2-1的顶部开口与三次风管3连接，所述余热回收区2-2中后端的顶部和末端冷却区2-3的顶部分别开口、且分别通过管道与窑头废气处理单元连接。所述筒体余热回收装置26进水口与冷水水箱27相连，出水口与AQC炉4连接。

本发明的减少窑筒体表面热损失和无窑头余风热焓损失是按照下述流程实现的：窑头余风循环管道9从窑头引风机8引出，与风量分配器11相连，窑头余风经收尘处理后，在窑头引风机8作用下，经窑头余风循环管道9全部回到篦冷机2下方的风量分配器11中，实现窑头余风的全部循环利用，消除窑头热焓损失。风量分配器11通过出风管道12与篦冷机7中部风室下方的冷却风机14相连，出风管道12上装有阀门13和压力表12-1，窑头余风进入出风管道12，根据压力表12-1调整阀门13开度，控制风量，通过冷却风机14进入篦冷机2中部风室，使中部风室的废气温度提高，进而使得进入AQC炉4入口风温提高，从而提高窑头余热发电系统的发电功率，有效大幅提高了AQC炉的蒸发量，从而提高发电量。筒体余热回收装置26回收窑筒体表面散热，将低温水升温成热水并通过水管送入AQC炉4，提高了由水转化为蒸汽的效率，从而提升了AQC炉发电量。在无窑头余风热焓损失基础上，回收回转窑筒体表面热量，实现了提高系统热效率的目的。由于窑头余风进入的是篦冷机中部风室，而篦冷机头部风室还是采用冷空气进入，通过这样合理的设计，没有影响篦冷机的急冷效果，保证了熟料强度不受影响；篦冷机尾部风室同样还是采用冷空气进入，在最大程度上减少了对熟料冷却效果的影响，保证熟料质量。因此，窑头余风的循环利用不影响熟料的急冷与整体冷却过程，从而不影响熟料的强度与质量。

优选地，窑头余风循环管道9上设有冷风阀10，可以根据篦冷机中熟料与冷风的换热情况，调节窑头余风循环管道9中的余风温度与流量。

优选地，为了减少窑头余风循环利用过程中的表面散热损失，窑头余风循环管道9外部设有窑头余风循环管道保温层91。

请参阅图3和图4，所述筒体余热回收装置26包括集热罩261、集热管263和支架266，所述集热罩261位于回转窑1筒体上方且与回转窑1筒体保持一定距离，所述集热罩261的形状为与回转窑1筒体相匹配的半圆弧形，所述集热罩261固定在支架266上，所述集热罩261与回转窑1筒体之间铺设集热管263，所述集热管进水口264通过冷水管28连接冷水水箱27，集热管出水口265通过热水管29连接AQC炉4。冷水水箱27通过冷水管28将冷水送入集热管进水口264，集热管263中的冷水在回转窑1筒体表面吸收热量，升温成热水，从集热管出水口265通过热水管29送入AQC炉4。由于是部分热水进入AQC炉4，可以提高由水转化为蒸汽的效率，从而可提升余热发电量。本实施例中集热罩261内侧壁(即靠近回转窑1筒体一侧)还可铺设白铁皮，起到保温和反射辐射散热的作用。

优选地，集热管263优选为导热作用良好的铜管。为了增大换热面积，集热管263以“S”形铺设在窑筒体外侧。集热管263靠近回转窑筒体一侧的外壁涂有涂层，所述涂层具有高吸收率低反射率的特点，能提高热量回收的效率。集热管263内壁涂有防沾层，防止水垢堆积。集热罩261和集热管263之间设有保温层262，减少集热管263中热量散失，提高热量回收效率。

优选地，所述热水管29外侧也设有保温层，减少热量散失。热水管29上设有旁路水管30，旁路水管30连接储水箱31，当系统出现故障时，热水可通过旁路水管30进入储水箱31。

因此，在无窑头余风热焓损失基础上，通过筒体余热回收装置回收回转窑筒体表面热量，减少系统表面散热，实现提高系统热效率的目的。

请参阅图5和图6，所述风量分配器11为由两根主管道和两根连通管道组成的矩形连通管道，所述风量分配器进风口116位于其中一连通管道上，风量分配器出风口117位于两根主管道上，不仅有利于窑头余风的均匀分配，还能减少进数个冷却风机之间风量的相互干扰。具体如图5和图6所示，风量分配器11是由主管道一112、主管道二113、左连通管道114和右连通管道115组成的矩形连通管道。因为风量分配器11是连通管道，可以让窑头余风在其中均匀铺开，使各处的风压基本相等，避免造成进入离进风口最近的出风管道的风量最大，而进入其它冷却风机风量小的现象，从而使进入每个冷却风机14中的风量均匀，可减少进各冷却风机的风量相互干扰。

所述风量分配器出风口117共设有多个，所述风量分配器出风口117优选共设置3-8个，两根主管道上的风量分配器出风口数量相同或相近。本实施例中风量分配器出风口117共设有6个，每根主管道上设置3个。风量分配器出风口117、出风管道12、篦冷机中部风室下方的冷却风机14一一对应，根据篦冷机2中部风室下方的冷却风机14位置进行排布，连接出风管道12，出风管道2上设有阀门13。由于风量分配器11包括两根主管道，使得若在调节主管道一112上其中一根出风管道12进入冷却风机14的风量时，则对主管道二113上进入冷却风机的影响很小或者几乎没有影响，这能有效减少进入数个冷却风机之间风量的相互干扰。

优选地，为了减少窑头余风循环利用过程中的表面散热，风量分配器11外部设有风量分配器保温层111。

优选地，窑头余风循环管道9与风量分配器11连接部分为变径管道92，且变径管道直径从窑头余风循环管道端到风量分配器端逐渐由小变大，有利于窑头余风输送过程顺畅，避免局部阻力突然增大。

优选地，篦冷机2各部风室篦板的润滑、导轨、密封、轴套等装备部件进行优化，采用耐高温材料制成，具体可选用耐高温钢板或外涂耐高温涂层，要求所有部件在120-140℃条件下可正常工作，保证能适应窑头余风的温度。

综上，本发明在实现减少窑筒体表面热损失和无窑头余风热焓损失的同时，对窑头余风进行了均匀分配，且减少了进数个冷却风机之间风量的相互干扰，有利于系统的稳定运行；还可以提高余热发电系统的发电量，提高了系统的热效率，实现节能减排的目的；且窑头余风的循环利用不影响熟料的急冷与整体冷却过程，从而不影响熟料的强度与质量。

实施例2

与实施例1不同的是，在窑头引风机8与煤磨系统6之间增加一根窑头余风旁路管道16，使部分窑头余风进入煤磨系统6。

请参阅图7。篦冷机2中部风室中后端废气，一部分进入煤磨系统6当作烘干热源；另一部分则在进入窑头AQC炉4进行热交换后，与篦冷机2尾部的废气会合之后进入窑头收尘器7净化处理。窑头余风经收尘处理后，在窑头引风机8作用下，经窑头余风循环管道9回到篦冷机2下方的风量分配器11。窑头余风旁路管道16可以从窑头余风循环管道9引出部分窑头余风与篦冷机中部进入煤磨系统6的废气管道汇合，这样可以减少篦冷机2中部废气直接进入煤磨系统6的量，提高进AQC炉4的废气量，从而提升了余热发电系统的发电量，提高系统的热效率。

实施例3

与实施例1不同的是，从窑头余风循环管道9上引出一根窑头余风排空管道17。

请参阅图8，为了保证在水泥生产或窑头余风循环体系出现故障时，窑头余风可以及时排出，设置了窑头余风排空管道17。窑头余风排空管道上设有阀门。

本发明的减少窑筒体表面热损失和无窑头余风热焓损失的水泥生产系统具体工艺流程如下，请参阅图9和图10，经破碎、预均化后的原料经生料粉磨系统20粉磨、均化后，进入窑尾预热器21完成预热与气固分离；再进入分解炉22预分解后，经窑尾烟室进入回转窑1，燃料被送入窑头燃烧器，提供热量，物料在回转窑1中发生快速分解和一系列固相反应生成水泥熟料。回转窑1卸出的1300-1400℃高温熟料落到篦冷机2篦床上，沿篦床全长分布开，形成一定厚度的料床；在篦冷机2下方的冷却风机14吹入篦床的20℃冷风作用下，高温熟料冷却至合适的温度，得到低温熟料，被运送至熟料贮存库。最后由水泥磨将熟料与其它混合材料粉磨至适宜粒度，获得水泥。出窑尾预热器21的废气先进入SP炉18余热发电换热，再经窑尾高温风机19送至粉磨系统20烘干原料，接着在窑尾收尘器24中处理净化，最后经窑尾排风机23作用通过窑尾烟囱25排放。

篦冷机2下方的冷却风机14鼓入篦床的20℃冷风通过冷却高温熟料变成了热风。篦冷机2头部和中部风室前端热风一部分被用作二次风送入回转窑1，一部分被用作三次风经三次风管3送入分解炉22助燃；篦冷机2中部风室中后端温度约350-500℃的废气，进入窑头AQC炉4进行热交换后，与篦冷机2尾部的废气会合之后进入窑头收尘器7净化处理。在AQC炉4烟气连接管道上并联设有AQC炉4旁路管道5，可使AQC炉4在出现故障时或水泥生产不正常时解列。出窑头收尘器7的烟气温度在90-100℃左右，这部分风被称作是窑头余风。

窑头余风经收尘处理后，在窑头引风机8作用下，经窑头余风循环管道9全部回到篦冷机2下方的风量分配器11。风量分配器11的主体结构为环形管道，可减少进冷却风机的风量相互干扰。风量分配器11通过出风管道12与篦冷机2中部风室下方的冷却风机14相连，出风管道12上装有阀门13和压力表，根据压力表调整阀门13开度，控制风量。窑头余风进入到篦冷机2中部风室后，使中部风室的废气温度提高，进而进入AQC炉4入口风温提高，从而提高窑头余热发电系统的发电功率，有效提高了AQC炉4的蒸发量，从而提高发电量。且筒体余热回收装置26通过集热管263回收回转窑1筒体表面散热，将低温水升温成热水并通过热水管29送入AQC炉4，可以提高由水转化为蒸汽的效率，进一步提升AQC炉4发电量。

经窑头收尘器7净化处理后的窑头余风，在窑头引风机8作用下，依次经窑头余风循环管道9、风量分配器11和篦冷机2中部风室下方的冷却风机，进入篦冷机中部风室；

篦冷机2中熟料冷却方式为分级冷却，依次分为高温急冷区2-1、余热回收区2-2和末端冷却区2-3；

高温急冷区2-1位于篦冷机头部风室，采用常温空气作为冷却风，将出窑熟料从1400-1450℃急冷至950-1050℃；高温熟料采用常温空气快速急冷，熟料中黑色中间相(C4AF等)的形态呈无定形玻璃态，有利于提升熟料安定性；同时，高温急冷可防止熟料中C3S分解和C2S晶型转变，有利于提升熟料强度。出高温急冷区2-1的热风温度一般为900～1200℃，全部用作二次风或三次风，进行回收利用。余热回收区2-2位于篦冷机中部风室，采用循环的窑头余风作为冷却风，将熟料从950-1050℃冷却至150-250℃；循环的窑头余风风温为90～100℃，由于冷却风风温上升，在该区域的熟料冷却速度相对高温急冷区2-1下降，由于熟料在1050℃以下时形态已经比较稳定，熟料质量几乎不受影响。出余热回收区2-2的热风分为前后两部分，前端高温热风用作二次风或三次风，后端低温热风进入窑头废气处理单元，主要进入AQC炉4，热量全部回收利用。末端冷却区2-3位于篦冷机尾部风室，采用常温空气作为冷却风，将熟料从150-250℃冷却至100℃以下；出篦冷机熟料温度主要通过末端冷却区2-3的冷却风量来调节，当熟料温度高时，可通过增加末端冷却区2-3的冷却风量来提升冷却效果。出末端冷却区2-3的热风进入窑头废气处理单元，具体可进入AQC炉4，也可直接入窑头收尘器7，进入热量全部回收利用。

其中，篦冷机高温急冷区2-1和末端冷却区2-3的冷却风机鼓入的常温空气量等于二、三次风风量；循环的窑头余风风量等于篦冷机中部风室中后端和篦冷机尾部风室进入窑头废气处理单元的风量。

循环的窑头余风风温为90～100℃，篦冷机2中间风室由于冷却风温的提高，导致冷却风机14的工况风量及工况阻力的增加，优选地，对原有篦冷机2中部风室下方的冷却风机14工艺选型参数全部进行调整，更好的适应篦冷机中部风室冷却风温提高的问题。具体的，对篦冷机中部风室下方的冷却风机进行风量修正，修正后风量采用如下公式：

Q＝0.0034kTQ₀+b

式中，Q为冷却风机修正后的风量，单位为Nm³/kg.cl；

Q₀为采用冷风时冷却风机的风量，单位为Nm³/kg.cl；

k为富余系数，可取1-1.5；

T为窑头余风循环利用后进入篦冷机的风温，单位为℃；

b为温度常数。

本发明通过窑头余风循环全利用，增加入余热回收区2-2的冷却风风温，可提升出余热回收区2-2热风风温，从而增加窑头余热发电量4～6kWh/t.cl。

由于窑头余风进入的是篦冷机中部风室，篦冷机头部风室还是采用常温空气进入，通过这样合理的设计，没有影响篦冷机的急冷效果，保证了熟料强度不受影响；且篦冷机尾部同样还是采用常温空气进入，在最大程度上减少了对熟料冷却效果的影响，保证熟料质量。

同时，本发明也可通过采取比如适当增加篦冷机2篦板面积等方式，可以完全达到原有篦冷机的冷却效果。

对篦冷机2各风室篦板的润滑、导轨、密封、轴套等装备部件进行优化，采用耐高温设计，要求所有部件在120-140℃条件下可正常工作，保证能适应窑头余风的温度。

此外，经窑头收尘器净化处理后的窑头余风，在窑头引风机作用下，还可经窑头余风旁路管道进入煤磨系统。则此时循环的窑头余风风量等于篦冷机中部风室中后端和篦冷机尾部风室进入窑头废气处理系统的风量减去进窑头余风旁路管道的风量。

综上，本发明在不影响熟料的质量与强度情况下，消除了窑头热损失，并减少了窑筒体表面热损失，使热量支出项主要为熟料形成热、预热器出口废气显热及系统表面散热三方面，同时减少了系统表面散热。本发明不仅可以实现无窑头余风热焓损失和减少窑筒体表面热损失，还可以提高余热发电系统的发电量，实现窑头热量和窑筒体表面热量利用的最大化，达到节能降耗的目的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种减少窑筒体表面热损失和无窑头余风热焓损失的水泥生产系统，该系统包括回转窑、篦冷机和窑头废气处理单元，所述窑头废气处理单元包括AQC炉、窑头收尘器和窑头引风机，其特征在于，该系统去除了窑头引风机出风口连接的窑头烟囱，还包括连接窑头引风机和篦冷机的冷却风机的窑头余风循环单元、和设置在回转窑筒体上的筒体余热回收装置；所述窑头余风循环单元由窑头余风循环管道、风量分配器和若干个出风管道组成，所述窑头余风循环管道一端与窑头引风机出风口连接，窑头余风循环管道另一端与风量分配器进风口连接，所述风量分配器出风口与对应的出风管道一端连接，所述出风管道另一端连接对应的篦冷机中部风室下方的冷却风机，通过篦冷机中部风室下方的冷却风机将窑头余风送入篦冷机中部风室；所述篦冷机内依次设置高温急冷区、余热回收区和末端冷却区，所述高温急冷区的顶部开口与三次风管连接，所述余热回收区后端的顶部和末端冷却区的顶部分别开口、且分别通过管道与窑头废气处理单元连接；所述筒体余热回收装置进水口与冷水水箱相连，出水口与AQC炉相连；

所述篦冷机中部废气出口还连接煤磨系统，所述窑头引风机与煤磨系统之间还设有一窑头余风旁路管道。

2.如权利要求1所述的减少窑筒体表面热损失和无窑头余风热焓损失的水泥生产系统，其特征在于，所述筒体余热回收装置包括集热罩、集热管和支架，所述集热罩位于回转窑筒体上方且与回转窑筒体保持一定距离，所述集热罩的形状为与回转窑筒体相匹配的半圆弧形，所述集热罩固定在支架上，所述集热罩与回转窑筒体之间铺设集热管，所述集热管进水口通过冷水管连接冷水水箱，集热管出水口通过热水管连接AQC炉。

3.如权利要求2所述的减少窑筒体表面热损失和无窑头余风热焓损失的水泥生产系统，其特征在于，所述集热管为铜管；所述集热管以“S”形铺设；所述集热管靠近回转窑筒体一侧的外壁涂有具有高吸收率低反射率的涂层；所述集热管内壁涂有防沾层；所述集热罩和集热管之间铺设有保温层；所述热水管外侧设有保温层；所述热水管上设有旁路水管，所述旁路水管连接储水箱。

4.如权利要求1所述的减少窑筒体表面热损失和无窑头余风热焓损失的水泥生产系统，其特征在于，所述风量分配器为由两根主管道和两根连通管道组成的矩形连通管道，所述风量分配器进风口位于其中一连通管道上，风量分配器出风口位于两根主管道上，所述风量分配器出风口共设有多个。

5.如权利要求1所述的减少窑筒体表面热损失和无窑头余风热焓损失的水泥生产系统，其特征在于，所述窑头余风循环管道与风量分配器连接部分为变径管道，且所述变径管道的直径从窑头余风循环管道端到风量分配器端逐渐由小变大。

6.如权利要求1所述的减少窑筒体表面热损失和无窑头余风热焓损失的水泥生产系统，其特征在于，所述窑头余风循环管道和风量分配器外部均设有保温层。

7.如权利要求1所述的减少窑筒体表面热损失和无窑头余风热焓损失的水泥生产系统，其特征在于，所述窑头余风循环管道上设有冷风阀。

8.如权利要求1所述的减少窑筒体表面热损失和无窑头余风热焓损失的水泥生产系统，其特征在于，所述窑头余风循环管道上还引出一窑头余风排空管道，窑头余风排空管道上设有阀门。

9.如权利要求1所述的减少窑筒体表面热损失和无窑头余风热焓损失的水泥生产系统，其特征在于，所述篦冷机各部风室篦板的润滑、导轨、密封、轴套装备部件，采用耐高温材料制成。

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