CN202692721U - 一种水泥窑窑头一体化余热锅炉 - Google Patents

Abstract

一种水泥窑窑头一体化余热锅炉，其主要是：中、高温除尘器为两个并列的下部呈锥形，底部设有固体粉尘排放口，侧壁设有烟气进口的壳体。在高温除尘器烟气出口附近设有高温过热器。上述中、高温除尘器两烟气出口上端与倒U型炉室一端相连，该倒U型炉室的另一端下设有固体粉尘排放口，侧面设有单通道烟气出口。上述炉室内设有若干锅炉换热管，炉室外设有与这些锅炉换热管相连的汽包。上述锅炉换热管的布置既可以是双压式结构、也可以是单压式结构形式。本实用新型能降低锅炉高度、易于安装、布局紧凑，能提高传热效率、降低系统热阻、减少热量损失。

Description

一种水泥窑窑头一体化余热锅炉

技术领域

本实用新型涉及一种水泥窑纯中低温工业余热回收的设备，尤其是水泥窑窑头余热锅炉。

背景技术

目前，国内外纯中、低温余热发电技术均采用独立的高温过热器、窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉来回收这两部分热能，产生符合发电要求的过热蒸汽用于发电。由于水泥窑熟料冷却机烟气的含尘量较大，并且灰尘颗粒的硬度较大，容易对窑头余热锅炉的换热面造成磨损，从而导致窑头余热锅炉的损坏，因此国内外都采用相同的技术，将此部分烟气从水泥窑熟料冷却机抽出后，都要先经过沉降室进行灰尘颗粒的沉降后经公共过热器过热后再送入窑头余热锅炉中。由于现有技术均采用独立的沉降室、独立高温过热器和独立的窑头余热锅炉，因此造成每个装置之间需要烟风管路连接，势必增加烟气的散热损失。另外，各个设备的安装，都需要独立的基础，因此造成设备占地面积较大，工期较长。于是有人对此问题进行了研究，如中国国家知识产权局公开的“水泥窑纯中低温余热发电系统窑头锅炉”（专利号：ZL 200820033019.6）实用新型专利。该专利包括炉室和进烟通道，炉室内设有过热器、蒸发器、给水加热器。其中炉室下部侧面设有烟气进口，上部设有烟气出口，底部设有沉降室。此专利中锅炉采用I型结构，当锅炉采用双压系统时，使得余热锅炉高度难以控制，安装难度增大，重量大，存在安全隐患等问题。另外由于该锅炉烟道置于外侧，增加了整体锅炉的占地面积，不利于现场锅炉的整体布置。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能降低锅炉高度、易于安装、布局紧凑、能提高传热效率、降低系统热阻、减少热量损失的水泥窑窑头一体化余热锅炉。

本实用新型主要包括中、高温除尘器、混风烟道、倒U型炉室及汽包。其中，中、高温除尘器为两个并列的下部呈锥形的壳体，其底部设有固体粉尘排放口，侧壁设有烟气进口。最好，在两除尘器内的烟气进口上设有与其相连的弧形烟气挡板，该烟气挡板的开口向下，以迫使进入除尘器的烟气先向下流动，便于固体粉尘的分离。最好，在两除尘器内烟气挡板下方及锥形壳体上部分别设有除尘均流机构，其为有一定间距的若干平行的金属杆，它们的两端固定在除尘器的内侧壁上，用于阻挡固体粉尘上升，同时还可使烟气流均布。最好，在两除尘器内的上部设防磨均流机构，其为有一定间距的若干平行的金属管，它们的两端固定在除尘器的内侧壁上，用于阻挡固体粉尘上升，同时还可使烟气流均布。在上述高温除尘器烟气出口附近设有高温过热器，该高温过热器既可以设置在高温除尘器内，还可以设置在烟气出口上方的倒U型炉室内。上述中、高温除尘器两烟气出口上端与倒U型炉室一端相连，当高温过热器设在倒U型炉室内时两者直接相连，当高温过热器设在高温除尘器内时，两者通过混风烟道间接相连。该倒U型炉室是由两段竖直的烟气通道和将它们相连的水平转向烟道组成的，该倒U型炉室的另一端设有固体粉尘排放口，侧面设有单通道烟气出口。上述炉室内设有若干锅炉换热管，炉室外设有与这些锅炉换热管相连的汽包。上述锅炉换热管的布置既可以是双压式结构、也可以是单压式结构形式。其中双压式结构形式具体如下：与除尘器相连一侧的炉室为次中压段，其内由下至上依次设有次中压段蒸发器和次中压段省煤器；该倒U型炉室的另一侧为低压段，其内由上至下依次设有低压段过热器、低压段蒸发器及给水加热器。该给水加热器的进水口与水泵相连，出水口一路与次中压段省煤器进口相连，该次中压段省煤器出口与次中压汽包相连，该次中压汽包通过下降管与次中压段蒸发器进口相连，该次中压段蒸发器出口通过上升管与次中压汽包相连。该次中压汽包的饱和蒸汽出口与高温过热器进口相连，该高温过热器出口与补汽凝汽式汽轮发电机组相连。上述给水加热器出水口另一路与低压汽包相连，该低压汽包通过下降管与低压段蒸发器的进水口相连，该低压段蒸发器的出水口通过上升管与低压汽包相连。该低压汽包的饱和蒸汽出口经管路与低压段过热器进口相连，该低压段过热器出口与补汽凝汽式汽轮发电机组相连。单压式结构形式具体如下：与除尘器相连一侧的炉室内设有次中压蒸发器；该倒U型炉室的另一侧设有次中压省煤器。该次中压省煤器的进水口与水泵相连，出水口与次中压汽包相连，该次中压汽包通过下降管与次中压蒸发器进口相连，该次中压蒸发器出口通过上升管与次中压汽包相连。该次中压汽包的饱和蒸汽出口与高温过热器进口相连，该高温过热器出口与补汽凝汽式汽轮发电机组相连。

本实用新型的工作过程可分为烟气侧和蒸汽侧两部分：

一、     烟气侧的工作过程

1. 双压式结构形式工作流程：由篦冷机取风口取出来的烟气分别经过高温除尘器和中温除尘器的烟气进口进入各自的除尘器中。其中，进入高温除尘器的烟气受烟气挡板的阻碍向下流动，部分灰尘受惯性力的作用，先后撞击烟气挡板及除尘均流机构并且由于流速降低后分离，固体粉尘沉降下来，烟气再通过除尘器上部的防磨均流机构，然后通过公共高温过热器；同样，进入中温除尘器的烟气受烟气挡板的阻碍向下流动，部分灰尘受惯性力的作用，先后撞击烟气挡板及除尘均流机构并且由于流速降低后分离，固体粉尘沉降下来，烟气再通过除尘器上部的防磨均流机构；中温与高温烟气在混风烟道混合后进入炉室内，依次通过次中压段蒸发器、次中压段省煤器、低压段过热器、低压段蒸发器、给水加热器换热后，经炉室单通道烟气出口进入收尘系统，最终经过烟囱排放。

2. 单压式结构形式工作流程：由篦冷机取风口取出来的废气分别进入高温惯性分离器的废气进口与中温惯性分离器的废气进口；高温进口废气通过废气导流板及除尘均流机构，然后通过防磨均流机构，再通过高温过热器；中温进口废气通过废气导流板及除尘均流机构，然后通过防磨均流机构；中温与高温废气在混风烟道混合后进入炉室内，依次通过次中压蒸发器、次中压省煤器后，经炉室顶端废气出口进入收尘系统，最终经过烟囱排放。

二、蒸汽侧的工作过程

1. 双压式结构形式工作流程：来自除氧器的给水，首先经过给水泵送至给水加热器，加热后产生的热水分为两路，其中一路进入次中压段省煤器中，加热后送至次中压汽包中，次中压汽包通过下降管将饱和水送至次中压段蒸发器加热，产生的汽水混合物通过上升管送至次中压汽包，经过汽包分离后的饱和蒸汽经管路送至高温除尘器上部的高温过热器中加热变成过热蒸汽作为主汽进入补汽凝汽式汽轮发电机组做功发电。从给水加热器出来的热水另一路进入低压汽包，低压汽包通过下降管将饱和水送至低压段蒸发器加热，产生的汽水混合物通过上升管送至低压汽包，经过汽包分离后的饱和蒸汽经管路送至低压过热器中加热变成过热蒸汽作为补汽进入补汽凝汽式汽轮发电机组做功发电。

2. 单压式结构形式工作流程：来自除氧器的给水，首先经过给水泵送至次中压省煤器，加热后送至次中压汽包中，汽包通过下降管将饱和水送至次中压蒸发器加热，产生的汽水混合物通过上升管送至次中压汽包，经过次中压汽包分离后的饱和蒸汽经管路送至高温惯性分离器上部的高温过热器中加热变成过热蒸汽作为主汽进入补汽凝汽式汽轮发电机组做功发电。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1、          本实用新型的余热锅炉采用倒U型结构，因此可以有效降低整体锅炉的高度，便于现场安装，降低安装难度，节约布置场地，使整个系统更紧凑，以5500t/d水泥熟料生产线余热发电窑头锅炉为例，占地面积由原来的220㎡减少到140㎡，高度由23米降低到17米。

2、          本实用新型采用下方一侧设有双通道烟气进口，下方另一侧设有单通道烟气出口，在锅炉底部设置了高温和中温双除尘器，在高温除尘器内设置了高温过热器的结构，该结构优化设备和管道的连接，简化烟气管道，减少系统热阻和热量损失，布置起来更简单更合理。

3、          本实用新型中的除尘器进口烟风管道采用向下倾斜，除尘器内设置烟气挡板，该烟气挡板内外均设置多组除尘均流机构，除尘器底部设置固体粉尘排放口。该结构可以有效地利用挡板和重力分离，相对于传统的沉降室分离效率而言，可以提高除尘器的效率近30%。

4、          如果余热锅炉采用双压倒U型结构，由于低压段烟气温度的降低，其烟气温度对应的烟气体积流量大大减小，此时可以调整烟气流通截面积以提高烟气流速，从而仍然保证较大的传热系数K，这样会使低压段的截面小于高压段，而I字形余热锅炉此项是无法调节的，所以倒U型余热锅炉的重量会明显的减少。

附图说明

图1为本实用新型的双压结构主视剖面示意简图。

图2为图1的左视图(不含次中压汽包)。

图3为图1的右视图(不含低压汽包)。

图4为本实用新型的单压结构主视剖面示意简图。

图5为图4的左视图(不含次中压汽包)。

图6为图4的右视图。

图7为本实用新型的双压结构另一型式主视剖面示意简图。

图8为图7的左视图(不含次中压汽包)。

图9为本实用新型的单压结构另一型式主视剖面示意简图。

图10为图9的左视图(不含次中压汽包)。

具体实施方式

实施例1

在图1 、图2和图3所示的一种水泥窑窑头一体化余热锅炉的示意简图中，中温除尘器1和高温除尘器2为两个并列的下部呈锥形的壳体，其底部设有固体粉尘排放口，侧壁设有烟气进口3、4。在两除尘器内的烟气进口上设有与其相连的弧形烟气挡板5，该烟气挡板的开口向下。在两除尘器内烟气挡板下方及锥形壳体上部分别设有除尘均流机构6，其为有一定间距的若干平行的金属杆，它们的两端直接固定在除尘器的内侧壁上。在两除尘器内的上部设防磨均流机构7，其为有一定间距的若干平行的金属管，它们的两端固定在除尘器的内侧壁上。在上述高温除尘器烟气出口内设有高温过热器8。上述中、高温除尘器两烟气出口上端与倒U型炉室10一端通过混风烟道9间接相连，该倒U型炉室是由两段竖直的烟气通道和将它们相连的水平转向烟道11组成的，该倒U型炉室的另一端下部设有固体粉尘排放口，侧面设有单通道烟气出口12。上述与除尘器相连一侧的炉室为次中压段，其内由下至上依次设有次中压段蒸发器13和次中压段省煤器14；该倒U型炉室的另一侧为低压段，其内由上至下依次设有低压段过热器15、低压段蒸发器16及给水加热器17。该给水加热器的进水口与水泵相连，出水口一路与次中压段省煤器进口相连，该次中压段省煤器出口与次中压汽包18相连，该次中压汽包通过下降管与次中压段蒸发器进口相连，该次中压段蒸发器出口通过上升管与次中压汽包相连。该次中压汽包的饱和蒸汽出口与高温过热器进口相连，该高温过热器出口与补汽凝汽式汽轮发电机组相连。上述给水加热器出水口另一路与低压汽包19相连，该低压汽包通过下降管与低压段蒸发器的进水口相连，该低压段蒸发器的出水口通过上升管与低压汽包相连。该低压汽包的饱和蒸汽出口经管路与低压段过热器进口相连，该低压段过热器出口与补汽凝汽式汽轮发电机组相连。 

实施例2

在图4、 图5和图6所示的一种水泥窑窑头一体化余热锅炉的示意简图中，中、高温除尘器为两个并列的下部呈锥形的壳体，其底部设有固体粉尘排放口，侧壁设有烟气进口。在两除尘器内的烟气进口上设有与其相连的弧形烟气挡板，该烟气挡板的开口向下。在两除尘器内烟气挡板下方及锥形壳体上部分别设有除尘均流机构，其为有一定间距的若干平行的金属杆，它们的两端直接固定在除尘器的内侧壁上。在两除尘器内的上部设防磨均流机构，其为有一定间距的若干平行的金属管，它们的两端直接固定在除尘器的内侧壁上。在上述高温除尘器烟气出口内设有高温过热器。上述中、高温除尘器两烟气出口上端与倒U型炉室下端通过混风烟道间接相连。该倒U型炉室是由两段竖直的烟气通道和将它们相连的水平转向烟道组成的，该倒U型炉室的另一端下部设有固体粉尘排放口，侧面设有单通道烟气出口。上述与除尘器相连一侧的炉室内设有次中压蒸发器。该倒U型炉室的另一侧炉室内设有次中压省煤器。该次中压省煤器的进水口与水泵相连，出水口与次中压汽包相连，该次中压汽包通过下降管与次中压蒸发器进口相连，该次中压蒸发器出口通过上升管与次中压汽包相连。该次中压汽包的饱和蒸汽出口与高温过热器进口相连，该高温过热器出口与补汽凝汽式汽轮发电机组相连。 

实施例3

在图7和图8所示的一种水泥窑窑头一体化余热锅炉的示意简图中，中温除尘器和高温除尘器为两个并列的下部呈锥形的壳体，其底部设有固体粉尘排放口，侧壁设有烟气进口。在两除尘器内的烟气进口上设有与其相连的弧形烟气挡板，该烟气挡板的开口向下。在两除尘器内烟气挡板下方及锥形壳体上部分别设有除尘均流机构，其为有一定间距的若干平行的金属杆，它们的两端固定在除尘器的内侧壁上。在两除尘器内的上部设防磨均流机构，其为有一定间距的若干平行的金属管，它们的两端直接固定在除尘器的内侧壁上。在上述高温除尘器烟气出口上方的倒U型炉室内设有高温过热器，该倒U型炉室是由两段竖直的烟气通道和将它们相连的水平转向烟道组成的，该倒U型炉室的另一端下部设有固体粉尘排放口，侧面设有单通道烟气出口。上述与除尘器相连一侧的炉室为次中压段，其内由下至上依次设有次中压段蒸发器和次中压段省煤器；该倒U型炉室的另一侧为低压段，其内由上至下依次设有低压段过热器、低压段蒸发器及给水加热器。该给水加热器的进水口与水泵相连，出水口一路与次中压段省煤器进口相连，该次中压段省煤器出口与次中压汽包相连，该次中压汽包通过下降管与次中压段蒸发器进口相连，该次中压段蒸发器出口通过上升管与次中压汽包相连。该次中压汽包的饱和蒸汽出口与高温过热器进口相连，该高温过热器出口与补汽凝汽式汽轮发电机组相连。上述给水加热器出水口另一路与低压汽包相连，该低压汽包通过下降管与低压段蒸发器的进水口相连，该低压段蒸发器的出水口通过上升管与低压汽包相连。该低压汽包的饱和蒸汽出口经管路与低压段过热器进口相连，该低压段过热器出口与补汽凝汽式汽轮发电机组相连。 

实施例4

在图9和图10所示的一种水泥窑窑头一体化余热锅炉的示意简图中，中、高温除尘器为两个并列的下部呈锥形的壳体，其底部设有固体粉尘排放口，侧壁设有烟气进口。在两除尘器内的烟气进口上设有与其相连的弧形烟气挡板，该烟气挡板的开口向下。在两除尘器内烟气挡板下方及锥形壳体上部分别设有除尘均流机构，其为有一定间距的若干平行的金属杆，它们的两端直接固定在除尘器的内侧壁上。在两除尘器内的上部设防磨均流机构，其为有一定间距的若干平行的金属管，它们的两端固定在除尘器的内侧壁上。在上述高温除尘器烟气出口上方的倒U型炉室内设有高温过热器，该倒U型炉室是由两段竖直的烟气通道和将它们相连的水平转向烟道组成的，该倒U型炉室的另一端下部设有固体粉尘排放口，侧面设有单通道烟气出口。上述与除尘器相连一侧的炉室内设有次中压蒸发器。该倒U型炉室的另一侧炉室内设有次中压省煤器。该次中压省煤器的进水口与水泵相连，出水口与次中压汽包相连，该次中压汽包通过下降管与次中压蒸发器进口相连，该次中压蒸发器出口通过上升管与次中压汽包相连。该次中压汽包的饱和蒸汽出口与高温过热器进口相连，该高温过热器出口与补汽凝汽式汽轮发电机组相连。

Claims (10)

1.一种水泥窑窑头一体化余热锅炉，其特征在于：中、高温除尘器为两个并列的下部呈锥形的壳体，其底部设有固体粉尘排放口，侧壁设有烟气进口，在上述高温除尘器烟气出口附近设有高温过热器，上述中、高温除尘器两烟气出口上端与倒U型炉室一端相连，该倒U型炉室是由两段竖直的烟气通道和将它们相连的水平转向烟道组成的，该倒U型炉室的另一端设有固体粉尘排放口，侧面设有单通道烟气出口，上述炉室内设有锅炉换热管，炉室外设有与这些锅炉换热管相连的汽包。

2.根据权利要求1所述的一种水泥窑窑头一体化余热锅炉，其特征在于：在两除尘器内的烟气进口上设有与其相连的弧形烟气挡板，该烟气挡板的开口向下。

3.根据权利要求2所述的水泥窑窑头一体化余热锅炉，其特征在于：倒U型炉室与除尘器相连的一侧为次中压段，其内由下至上依次设有次中压段蒸发器和次中压段省煤器，该倒U型炉室的另一侧为低压段，其内由上至下依次设有低压段过热器、低压段蒸发器及给水加热器，该给水加热器的进水口与水泵相连，出水口一路与次中压段省煤器进口相连，该次中压段省煤器出口与次中压汽包相连，该次中压汽包通过下降管与次中压段蒸发器进口相连，该次中压段蒸发器出口通过上升管与次中压汽包相连，该次中压汽包的饱和蒸汽出口与高温过热器进口相连，该高温过热器出口与补汽凝汽式汽轮发电机组相连，上述给水加热器出水口另一路与低压汽包相连，该低压汽包通过下降管与低压段蒸发器的进水口相连，该低压段蒸发器的出水口通过上升管与低压汽包相连，该低压汽包的饱和蒸汽出口经管路与低压段过热器进口相连，该低压段过热器出口与补汽凝汽式汽轮发电机组相连。

4.根据权利要求2所述的水泥窑窑头一体化余热锅炉，其特征在于：倒U型炉室与除尘器相连的一侧设有次中压蒸发器，该倒U型炉室的另一侧设有次中压省煤器，该次中压省煤器的进水口与水泵相连，出水口与次中压汽包相连，该次中压汽包通过下降管与次中压蒸发器进口相连，该次中压蒸发器出口通过上升管与次中压汽包相连，该次中压汽包的饱和蒸汽出口与高温过热器进口相连，该高温过热器出口与补汽凝汽式汽轮发电机组相连。

5.根据权利要求3所述的一种水泥窑窑头一体化余热锅炉，其特征在于：在上述中、高温除尘器两烟气出口上方设有下端与它们相连的混风烟道，该混风烟道上端与倒U型炉室一端相连。

6.根据权利要求4所述的一种水泥窑窑头一体化余热锅炉，其特征在于：在上述中、高温除尘器两烟气出口上方设有下端与它们相连的混风烟道，该混风烟道上端与倒U型炉室一端相连。

7.根据权利要求5所述的一种水泥窑窑头一体化余热锅炉，其特征在于：在两除尘器内烟气挡板下方及锥形壳体上部分别设有除尘均流机构，其为有一定间距的平行的金属杆，它们的两端固定在除尘器的内侧壁上。

8.根据权利要求6所述的一种水泥窑窑头一体化余热锅炉，其特征在于：在两除尘器内烟气挡板下方及锥形壳体上部分别设有除尘均流机构，其为有一定间距的平行的金属杆，它们的两端固定在除尘器的内侧壁上。

9.根据权利要求7所述的一种水泥窑窑头一体化余热锅炉，其特征在于：在两除尘器内的上部设防磨均流机构，其为有一定间距的平行的金属管，它们的两端固定在除尘器的内侧壁上。

10.根据权利要求8所述的一种水泥窑窑头一体化余热锅炉，其特征在于：在两除尘器内的上部设防磨均流机构，其为有一定间距的平行的金属管，它们的两端固定在除尘器的内侧壁上。

Images