CN205262231U - 一种利用回转窑低温余热的发电系统 - Google Patents

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万金明
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Abstract

本实用新型涉及一种利用回转窑低温余热的发电系统，包括回转窑、低温余热发电系统、冷却水系统、供暖系统、锅炉循环系统，所述回转窑筒体四周均匀设有四个换热装置，并以四个换热装置为一个单元沿回转窑纵向依次排列，换热装置外侧设有支撑结构，所述支撑结构由圆形轮毂和支撑架构成；所述换热装置分为三个换热装置一、一个换热装置二，换热装置二的位置对应回转窑内物料所在的位置；其有益效果为：通过对水泥回转窑筒体表面余热的回收利用，提高水泥厂余热多级利用程度和能源利用率，可以有效降低余热排放，从而减轻对环境的热污染，保护生态环境。

Description

一种利用回转窑低温余热的发电系统
技术领域
本实用新型涉及水泥设备领域，具体涉及一种利用回转窑低温余热的发电系统。
背景技术
水泥行业作为国民基础产业，属于高能耗制造业。目前干法水泥生产技术已在我国水泥生产领域获得广泛应用，其生产过程包括原材料的制备、熟料煅烧和水泥的磨制，熟料煅烧是水泥生产过程中能耗最大的一块。在生产过程中将经过研磨的生料加入旋风分离器由热空气不断加热，然后在高温的水泥回转窑内煅烧转化为熟料至冷却机中冷却。高温烟气携带粉尘在窑头和窑尾部分由于燃烧、排放等因素，造成不同程度的热量散失，而窑身部分的高温效应往往被忽视，余热回收理念只是针对窑头和窑尾的烟气实现了余热回收。在窑内充分燃烧的前提下，回转窑表面对环境有大量的辐射热以及自然对流换热，而这部分热量的回收利用价值一直以来被忽略，由此造成的资源浪费和环境污染问题很严重，而窑面的降温却一直靠降温风机，把可以利用的热量白白浪费了，传统使用的绝热保温材料降低辐射热的方式也并不能实现零排放，并且易造成局部过热问题，降低整个生产过程中的可靠性和稳定性。
发明内容
为克服所述不足，本实用新型的目的在于提供一种利用回转窑低温余热的发电系统，通过对水泥回转窑筒体表面余热的回收利用，提高水泥厂余热多级利用程度和能源利用率，可以有效降低余热排放，从而减轻对环境的热污染，保护生态环境。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用回转窑低温余热的发电系统，包括回转窑、低温余热发电系统、冷却水系统、供暖系统、锅炉循环系统，所述回转窑筒体四周均匀设有四个换热装置，并以四个换热装置为一个单元沿回转窑纵向依次排列，换热装置外侧设有支撑结构，所述支撑结构由圆形轮毂和支撑架构成；
所述换热装置紧邻回转窑外壁设有蛇形管，蛇形管沿回转窑纵向排列，相邻的两个蛇形管用180度弯管顺次连接，相邻的蛇形管之间设有换热肋片，蛇形管外侧依次设有反射板、保温棉、彩钢板，换热装置的蛇形管两端分别设为给水口、出水口；
所述换热装置分为三个换热装置一、一个换热装置二，换热装置二的位置对应回转窑内物料所在的位置；
所述冷却水系统的输出端依次通过给水泵、给水口进入换热装置一，换热装置一经出水口，依次连接低温余热发电系统、供暖系统，供暖系统输出端连接冷却水系统的输入端；
所述锅炉循环系统的输出端依次通过除氧器、给水泵，经给水口进入换热装置二，换热装置二经出水口连接低压加热器的输入端，低压加热器的输出端连接锅炉循环系统的输入端。
进一步，所述圆形轮毂通过紧固螺栓连接换热装置，圆形轮毂通过法兰盘安装在支撑架上，支撑架底部通过膨胀螺丝与基础受力面相连，支撑架起到上下连接密封的作用，提高整个支撑结构的稳定性。
进一步，所述换热装置的横截面积为1/4圆环。
进一步，所述蛇形管的管径设为200mm。
进一步，每一个所述换热装置内设有8-12根蛇形管，以10根为最佳，以达到最佳换热效果。
进一步，所述换热装置长度设为5m。
进一步，所述给水口上设可调阀门，用于控制冷却水的流量。
进一步，对于回转窑体的旋转段，换热装置应在不影响回转窑正常工作的情况下，与回转窑窑体保持0.15m的距离，从而达到最大程度的换热效果。
本实用新型具有以下有益效果：其设计理念优势为：
1、提高了能源利用效率。从对流换热损失的角度上来说，不妨设回转窑体内温度恒定为Ti，若余热利用装置，其热回路图可简化为
而加上换热装置之后，其热回路图可简化为：
其中：
To指外界温度，Ts1指回转窑外壁温度，Ti指回转窑内壁温度；
Rair指外界大气热阻，Tsl指回转窑壳壁热阻，Rhex指换热装置热阻，Rconv指换热装置与回转窑壁面间空气的对流及辐射热阻。
不难得出Ts1＞Ts2，此时减少了回转窑系统向外界大气的对流换热损失。从辐射热损失的角度上来说，回转窑体的辐射热大部分被水冷壁吸收，从而也减少了辐射热损失。在能源利用状况上，换热装置减少了回转窑体的热损失，并将余热利用到生活或工业生产中，从而提高了整体能源利用效率。
2、减少了传统冷却过程中对风机的使用，并且利用水的自身重力作为部分驱动力来使冷却水流动，从而减少了冷却过程的电耗，实现了节能减排的目的。
3、换热装置的可调性使回转窑适应多种工况的要求，我们可以通过调节可调阀门来实现水冷壁中流量大小的调节，从而实现实时调整壁温的目的，同时也可以调节水温适应后续生产生活需要。我们需要通过计算来和实验设计合适的流量，既能保证回转窑体壁温的要求，又能尽量提高水温达到生产和生活需要。
其结构优势为：
1、本设计采用了模块化处理，可根据回转窑的表面温度情况，按照需求安装不同数量的换热装置，并能够很好的适应回转窑3-3.5度的倾斜角。
2、检修方便，易于安装，可与回转窑每年固定检修期同期进行检修，不影响工期。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
图2是本实用新型主视图。
图3是本实用新型换热装置横截面图。
图4是本实用新型换热装置纵截面图。
图5是本实用新型支撑结构的横截面图。
图中，1回转窑，11物料，2换热装置，21换热装置一，22换热装置二，23蛇形管，24换热肋片，25反射板，26保温棉，27彩钢板，28给水口，29出水口，210弯管，31冷却水系统，32给水泵，33低温余热发电系统，34供暖系统，41锅炉循环系统，42除氧器，43低压加热器，5可调阀门，61圆形轮毂，62紧固螺栓，63法兰盘，64支撑架，65基础受力面。
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。
根据图1至图5所示的一种利用回转窑低温余热的发电系统，包括回转窑1、低温余热发电系统33、冷却水系统31、供暖系统34、锅炉循环系统41，所述回转窑1筒体四周均匀设有四个换热装置2，并以四个换热装置2为一个单元沿回转窑1纵向依次排列，换热装置2外侧设有支撑结构，所述支撑结构由圆形轮毂61和支撑架64构成；
所述换热装置5紧邻回转窑1外壁设有蛇形管23，蛇形管23沿回转窑1纵向排列，相邻的两个蛇形管23用180度弯管210顺次连接，纵向排列对蛇形管23管材的要求相对较低，同时热态环境更好，相邻的蛇形管23之间设有换热肋片24，换热肋片24起到换热、固定和提高结构强度的作用，蛇形管23外侧依次设有反射板25、保温棉26、彩钢板27，反射板25作用是降低系统反射率，保温棉26可以减少系统与外界的热交换，以达到最低水平的热耗散，彩钢板27起到固定和承重的作用，换热装置2的蛇形管23两端分别设为给水口28、出水口29；
所述换热装置2分为三个换热装置一21、一个换热装置二22，换热装置二22的位置对应回转窑内物料11所在的位置；
所述冷却水系统31的输出端依次通过给水泵32、给水口28进入换热装置一21，换热装置一21经出水口29，依次连接低温余热发电系统33、供暖系统34，供暖系统34输出端连接冷却水系统34的输入端，这样冷却水自冷却水系统34、经换热装置一21后进入低温余热发电系统33，然后进入供暖系统34进行水循环，最后再进入冷却水系统31，实现水的循环利用光；
所述锅炉循环系统41的输出端依次通过除氧器42、给水泵32，经给水口28进入换热装置二22，换热装置二22经出水口29连接低压加热器43的输入端，低压加热器43的输出端连接锅炉循环系统41的输入端，冷却水流经除氧器42、给水泵32经换热装置二22之后进入低压加热器43，经低压加热器43加热后进入锅炉系统41循环，实现水的循环利用。
进一步，所述圆形轮毂61通过紧固螺栓62连接换热装置2，圆形轮毂61通过法兰盘63安装在支撑架64上，支撑架64底部通过膨胀螺丝与基础受力面65相连，支撑架64起到上下连接密封的作用，提高整个支撑结构的稳定性。
进一步，所述换热装置2的横截面积为1/4圆环。
进一步，所述蛇形管23的管径设为200mm。
进一步，每一个所述换热装置2内设有8-12根蛇形管23，以10根为最佳，以达到最佳换热效果。
进一步，所述换热装置2长度设为5m。
进一步，所述给水口28上设可调阀门5，用于控制冷却水的流量。
进一步，对于回转窑体1的旋转段，换热装置2应在不影响回转窑1正常工作的情况下，与回转窑1窑体保持0.15m的距离，从而达到最大程度的换热效果。
对于出水的利用，由于换热装置一21所处的工况大致相同，故不难推测出水温度大约相同，而对于换热装置二22来说，其对应的是回转窑1体内物料11所在的位置，故出水温度较高，但又要保证回转窑1在换热装置二22处不会出现局部过热现象，遂加一给水泵32适当提高流速，以提高换热装置二22的换热功率，换热装置一21出水属于较低温水，可供低温余热发电系统33发电后用于传统供暖34；而换热装置二22出水属于高温水，可供锅炉低压加热器43加热后进入锅炉循环系统41中，进行循环利用。
本实用新型不局限于所述实施方式，任何人应得知在本实用新型的启示下作出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。
本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (9)

1.一种利用回转窑低温余热的发电系统，包括回转窑、低温余热发电系统、冷却水系统、供暖系统、锅炉循环系统，其特征在于：所述回转窑筒体四周均匀设有四个换热装置，并以四个换热装置为一个单元沿回转窑纵向依次排列，换热装置外侧设有支撑结构，所述支撑结构由圆形轮毂和支撑架构成；
所述换热装置紧邻回转窑外壁设有蛇形管，蛇形管沿回转窑纵向排列，相邻的两个蛇形管用180度弯管顺次连接，相邻的蛇形管之间设有换热肋片，蛇形管外侧依次设有反射板、保温棉、彩钢板，换热装置的蛇形管两端分别设为给水口、出水口；
所述换热装置分为三个换热装置一、一个换热装置二，换热装置二的位置对应回转窑内物料所在的位置；
所述冷却水系统的输出端依次通过给水泵、给水口进入换热装置一，换热装置一经出水口，依次连接低温余热发电系统、供暖系统，供暖系统输出端连接冷却水系统的输入端；
所述锅炉循环系统的输出端依次通过除氧器、给水泵，经给水口进入换热装置二，换热装置二经出水口连接低压加热器的输入端，低压加热器的输出端连接锅炉循环系统的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种利用回转窑低温余热的发电系统，其特征在于：所述圆形轮毂通过紧固螺栓连接换热装置，圆形轮毂通过法兰盘安装在支撑架上，支撑架底部通过膨胀螺丝与基础受力面相连。
3.根据权利要求1所述的一种利用回转窑低温余热的发电系统，其特征在于：所述换热装置的横截面积为1/4圆环。
4.根据权利要求1所述的一种利用回转窑低温余热的发电系统，其特征在于：所述蛇形管的管径设为200mm。
5.根据权利要求1所述的一种利用回转窑低温余热的发电系统，其特征在于：每一个所述换热装置内设有8-12根蛇形管。
6.根据权利要求1所述的一种利用回转窑低温余热的发电系统，其特征在于：每一个所述换热装置内设有10根蛇形管。
7.根据权利要求1所述的一种利用回转窑低温余热的发电系统，其特征在于：所述换热装置长度设为5m。
8.根据权利要求1所述的一种利用回转窑低温余热的发电系统，其特征在于：所述给水口上设可调阀门。
9.根据权利要求1所述的一种利用回转窑低温余热的发电系统，其特征在于：对于回转窑体的旋转段，换热装置与回转窑窑体保持0.15m的距离。
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