CN210773491U - 余热回收系统 - Google Patents

Abstract

提供一种包括锅炉和设于其尾流的排风机以及干燥机的水泥烧结工序的余热回收系统，在避免干燥机中的被干燥物的干燥不充分的同时，提高锅炉的热回收量。设置使水泥烧结工序的预热器的排气绕过锅炉而输送至排风机的旁通管道，根据干燥机的被干燥物的水分量、干燥机排气的温度以及排风机的送风量而求出干燥机的热量的过剩或不足的量，并根据所求出的过剩或不足的量来确定在旁通管道中流动的排气的流量，调节在旁通管道中流动的排气的流量以获得所确定的排气的流量。

Description

余热回收系统

技术领域

本实用新型涉及从水泥制造过程中的排气回收热的余热回收系统。

背景技术

将水泥制造过程大体由如下工序构成：对水泥原料进行干燥、粉碎以及调配的原料工序、从原料烧结出作为中间产品的灰渣的烧结工序、以及向灰渣添加石膏而粉碎最终加工成水泥的终加工工序构成。其中，在烧结工序中，首先，将水泥原料利用预热器进行预热，接下来在煅烧炉中煅烧，接着，在窑炉中烧结，最后利用冷却器冷却。将来自这样的烧结工序的排气导入锅炉而对余热进行回收，并利用所回收的热来发电的余热回收系统是众所周知的。在专利文献1、2中公开了这种余热回收系统。

在专利文献1的图1中公开了以往的一般的水泥烧结工序中的余热回收系统。在该余热回收系统中，在预热器的排气系统中具有热回收锅炉、排气扇以及原料磨机。预热器的通过排气扇的运转而流出到排气系统的排气在被引导至热回收锅炉而被进行热回收之后，经过原料磨机而用于水泥原料的干燥以及粉碎。

在专利文献2中公开了水泥烧结工序中的余热回收系统。在该余热回收系统中，在预热器的第1排气系统中具有热回收锅炉以及排气扇，在预热器的第2排气系统中具有原料磨机和排气扇。第1排气系统的热回收锅炉的上游侧和第2排气系统的原料磨机的上游侧通过气体导管而连接。在气体导管中设置有控制阀，通过控制阀来调整从第1排气系统流向第2排气系统的排气，从而将导入至原料磨机的排气的热量保持恒定，以在原料的干燥中不发生热量过剩或不足。

在被原料磨机干燥以及粉碎的水泥原料中包括石灰石、粘土、硅石以及氧化铁原料等。这些原料一般被保存在屋外，因此其水分量根据气候、季节会发生变动。对应于水泥原料的水分量的变动，水泥原料的干燥中所需的热量会发生变动。另外，对应于水泥原料的处理量，水泥原料的干燥中所需的热量会发生变动。

如上述，原料磨机中的水泥原料的干燥中所需的热量是会发生变动的。因此，如专利文献2这样，在导入至原料磨机的排气的热量恒定的情况下，如果热量剩余，则导致热回收效率的下降，如果热量不足，则可能导致水泥原料的干燥不足。

专利文献1：日本特开昭58-194766号公报

专利文献2：日本特开昭58-194767号公报

实用新型内容

本实用新型是鉴于以上的情况而完成的，其目的在于提供一种包括锅炉和设于其尾流的排风机以及干燥机的水泥烧结工序的余热回收系统以及其运转方法，在避免干燥机中的被干燥物的干燥不充分的同时，提高锅炉的热回收量。

本实用新型的一个方式的余热回收系统具有：

排气管道，其包括被串联连接的锅炉、排风机以及干燥机，并供对水泥原料进行预热的预热器的排气流动；

旁通管道，其与所述排气管道连接，使所述排气绕过所述锅炉而流向所述排风机；

流量调节装置，其设置于所述排气管道或者所述旁通管道，调节在所述旁通管道中流动的所述排气的流量；

水分测定装置，其测定向所述干燥机供给的被干燥物的水分量；

温度计，其检测从所述干燥机排出的干燥机排气的温度；以及

控制装置，其根据所述被干燥物的水分量、由所述温度计所检测出的温度以及所述排风机的送风量而求出所述干燥机的热量的过剩的量或不足的量，并根据所求出的过剩的量或不足的量来确定在所述旁通管道中流动的所述排气的流量，使所述流量调节装置进行动作以获得所确定的所述排气的流量。

本实用新型的另一方式的余热回收系统具有：

排气管道，其包括被串联连接的锅炉、排风机以及干燥机，并供对水泥原料进行预热的预热器的排气流动；

旁通管道，其与所述排气管道连接，使所述排气绕过所述锅炉而流向所述排风机；

流量调节装置，其设置于所述排气管道或者所述旁通管道，调节在所述旁通管道中流动的所述排气的流量；

水分测定装置，其测定向所述干燥机供给的被干燥物的水分量；

温度计，其检测从所述干燥机排出的干燥机排气的温度；以及

控制装置，其根据所述被干燥物的水分量、由所述温度计检测出的温度以及所述排风机的送风量，通过所述流量调节装置而增减在所述旁通管道中流动的所述排气的流量，从而将所述干燥机排气的温度控制为规定值。

在上述余热回收系统中，干燥机例如为对水泥原料进行干燥以及粉碎的原料磨机、或对煤进行干燥以及粉碎的煤磨机。干燥机必须将水分量有可能发生变动的被干燥物充分地干燥。

因此，在上述余热回收系统中，调节在旁通管道中流动的排气的流量，以使得被干燥物在不发生热量的过剩或不足的前提下被干燥。即，在干燥机中热量不足时，通过增加在旁通管道中流动的所述排气的流量而增加导入至干燥机的热量。另外，在干燥机中热量富余时，减少在旁通管道中流动的所述排气的流量，从而减少导入至干燥机的热量。

由于旁通管道绕过锅炉，因此在旁通管道中流动的排气的流量越大，锅炉的热回收量越下降。在本实用新型中，以使得在干燥机中干燥物在不发生热量的过剩或不足的前提下被干燥的方式，将旁通管道中流动的排气的流量调节为所需的最小限度。由此，能够在避免干燥机中的被干燥物的干燥不充分的同时，将锅炉的热回收量最大化。

实用新型效果

根据本实用新型，提供一种包括锅炉和设于其尾流的排风机以及干燥机的水泥烧结工序的余热回收系统，能够在避免干燥机中的被干燥物的干燥不充分的同时，提高锅炉的热回收量。

附图说明

图1是示出包括本实用新型的一个实施方式的余热回收系统的水泥烧结设备的概略结构的图。

图2是示出余热回收系统的控制系统的结构的图。

标号说明

1：水泥烧结设备

4：排气管道

5：干燥机

6：控制装置

7：旁通管道

8：余热回收系统

9：流量调节装置

21：预热器

22：煅烧炉

23：回转窑

24：空气淬火冷却器

41～44：导管

51：PH锅炉

52：排风机

53：原料磨机

54：分离器

55：集尘器

56：排风机

57：烟囱

58：筒仓

60a：处理器

60b：存储器

61：锅炉入口气体温度计

62：锅炉出口气体温度计

63：排风机入口气体温度计

64：磨机出口气体温度计(干燥机出口温度计)

65：蒸汽流量计

66：水分测定装置

71：旁通管

72：旁通风门

81：蒸汽涡轮机

82：发电机

具体实施方式

接下来，参照附图，对本实用新型的实施方式进行说明。图1是示出包括本实施方式的余热回收系统8的水泥烧结设备1的概略结构的图。

图1所示的水泥烧结设备1包括预热器21、煅烧炉22、回转窑23，以及空气淬火冷却器24。

预热器21具备串联地连接的多级的气旋分离器。在预热器21中，来自回转窑 23的余热依次从最下级的气旋分离器向最上级的气旋分离器移动，水泥原料依次从最上级的气旋分离器向最下级的气旋分离器移动。预热器21的最下级的气旋分离器与煅烧炉22连接。在煅烧炉22中，从预热器21排出的水泥原料在约900℃的气氛中被煅烧。煅烧炉22的出口与回转窑23的入口连接。回转窑23是横向较长的圆筒形旋转窑，以随着从原料入口朝向原料出口而稍微向下倾斜的方式被设置。在回转窑 23中，在预热器21以及煅烧炉22中被预热以及煅烧的水泥原料通过空气淬火冷却器24的余热以及燃烧器的燃烧气体而被烧结。回转窑23的出口与空气淬火冷却器 24的入口连接。在空气淬火冷却器24中，使从回转窑23排出的高温的烧结物与冷风接触，从而烧结物被急速冷却而成为灰渣。从空气淬火冷却器24排出的灰渣通过未图示的灰渣输送带而被输送至灰渣筒仓。

回转窑23的高温排气依次流过煅烧炉22以及预热器21。在预热器21上连接有供水泥烧结工序的排气流出的排气管道4。在排气管道4上，从排气流动的上游朝向下游而依次设置有预热器锅炉(以下，称为“PH锅炉51”)、排风机52、原料磨机 53、分离器54、集尘器55、排风机56、以及烟囱57。

通过排风机52和排风机56的运转，预热器21的排气向排气管道4流出。在排气管道4中流动的排气首先在PH锅炉51中被回收一部分热。在PH锅炉51中变得过热的蒸汽被导入至蒸汽涡轮机81而驱动经由轴与蒸汽涡轮机81连结的发电机 82。关于蒸汽涡轮机81的涡轮机输出，例如可以利用发电机82的发电量、和在PH 锅炉51中产生的蒸汽流量来进行评价。在本实施方式中，用设于PH锅炉51的蒸汽流量计65所检测到的蒸汽流量来评价蒸汽涡轮机81的涡轮机输出。

接下来，在排气管道4中流动的排气在原料磨机53中被用于对水泥原料进行干燥。原料磨机53中被导入有排气以及水泥原料。定期地对供给至原料磨机53的水泥原料(被干燥物)和从原料磨机53排出的水泥原料(干燥物)进行采样测定各自的质量。可根据原料磨机53中的被干燥物的质量与干燥物的质量之差，即，在原料磨机53中减少的质量来求出供给至原料磨机53的水泥原料的水分量(水分率)。在本实施方式中，将这些水泥原料的质量测定器设为用于测定水泥原料的水分量的水分测定装置66。但是，水分测定装置66不限于上述装置，也可以使用利用了红外线吸收法、卡尔费休法、介电常数法等公知的水分测定手法的水分测定装置。

在原料磨机53中被粉碎以及干燥的水泥原料与排气一起被排出，流入分离器54。在分离器54中，水泥原料从排气分离而被分层。分离器54的排气是在集尘器55中将粉尘分离出来之后从烟囱57被排出的。在分离器54中被分离以及分层后的水泥原料在筒仓58中被混合以及贮存，并从筒仓58供给至预热器21。另外，在分离器54 中被分层后的水泥原料中的不具备适当的粒度的原料被输送至原料磨机53的入口。

预热器21的出口和PH锅炉51的入口通过第1导管41而连接。在第1导管41 上设置有用于检测进入PH锅炉51的排气的温度的锅炉入口气体温度计61。PH锅炉 51的出口和排风机52的入口通过第2导管42而连接。在第2导管42上设置有用于检测从PH锅炉51排出的排气的温度的锅炉出口气体温度计62。另外，在第2导管 42上设置有排风机入口气体温度计63，该排风机入口气体温度计63用于检测从PH 锅炉51排出的排气与流动于旁通管71的排气合流之后的排气的温度。排风机52的出口和原料磨机53的入口通过第3导管43而连接。原料磨机53的出口和分离器54 的入口通过第4导管44而连接。在第4导管44上设置有用于检测通过的排气的温度的磨机出口气体温度计64。此外，通过第4导管44的排气中包含被粉碎的水泥原料。

排气管道4上连接有旁通管道7，该旁通管道7使预热器21的排气绕过PH锅炉51而流向排风机52。具体而言，旁通管道7包括绕过PH锅炉51而将第1导管 41和第2导管42之间连接在一起的旁通管71。在旁通管71中设置有旁通风门72。旁通风门72为调节在旁通管71中流动的排气的流量的流量调节装置9的一例。也可以代替旁通风门72而使用阀、吹风机等公知的流量调节装置9。另外，在本实施方式中旁通风门72设置于旁通管道7，但旁通风门72也可以在排气管道4中设置于PH 锅炉51的上游侧。

本实施方式的余热回收系统8构筑于上述结构的水泥烧结设备1中，其回收从 PH锅炉51流经排气管道4的排气的热。更具体地，余热回收系统8包括：排气管道 4，其包括被串联地连接的PH锅炉51、排风机52以及原料磨机53；旁通管道7，其与排气管道4连接，使排气绕过PH锅炉51而流向排风机52；作为流量调节装置9 的旁通风门72，其设置于旁通管道7(或者，排气管道4)而调节在旁通管道7中流动的排气的流量。

通过控制装置6来控制余热回收系统8的运转。图2是示出余热回收系统8的控制系统的结构的框图。控制装置6具体可以是PLC(可编程控制器)等一种计算机。控制装置6包括处理器60a和易失性以及非易失性的存储器60b。处理器60a由CPU、 MPU、GPU等构成，读出储存于存储器60b的各种程序并执行，从而实现与控制对象对应的控制以及后述的各种处理。控制装置6经由网络而与水泥烧结设备1的各种机器连接，并经由网络而与各种计测仪器连接。控制装置6与所连接的机器之间收发数据，从连接的计测仪器取得计测信息。

控制装置6与锅炉入口气体温度计61、锅炉出口气体温度计62、排风机入口气体温度计63、磨机出口气体温度计64以及蒸汽流量计65连接，并从这些计测仪器取得计测信息。对由水分测定装置66计测出的水泥原料的水分量定期地进行测定，并依次存储或输入到控制装置6。另外，控制装置6与旁通风门72以及排风机52、56 连接。控制装置6对旁通风门72发出开度指令。旁通风门72根据开度指令而变更旁通管71的开度。在旁通管道7中流动的排气的流量与旁通管71的开度成正比地增加。

控制装置6对排风机52、56发出送风量指令。排风机52、56变更输出以实现与送风量指令对应的送风量。在此，排风机52、56可以是输出恒定并且仅可对接通和断开进行切换的设备。控制装置6可以根据下面的数学式1所示的数学式而求出送风量，并根据所求出的送风量而生成向排风机52、56发送的送风量指令。在此，在数学式1中，Vg表示送风量[Nm³/h]，F表示由蒸汽流量计65检测到的蒸汽流量[Kg/h]， Jg₁表示PH锅炉51的入口处的排气的焓[kJ/Nm³]，Jg₂表示PH锅炉51的出口处的排气的焓[kJ/Nm³]，h₁表示PH锅炉51的导热管入口的水的焓[kJ/kg]，h₂表示PH锅炉 51的导热管出口的水的焓[kJ/kg]，L表示在PH锅炉51的外表面产生的热损失[kJ/h]。

【数学式1】

在水泥烧结设备1的运转中，PH锅炉51的排气被用作处理用空气，因此优选将排风机52、56的送风量保持恒定。控制装置6取得向原料磨机53供给的水泥原料的水分量、由磨机出口气体温度计64所检测到的磨机出口气体温度以及排风机52的送风量，并对这些值进行监视。磨机出口气体温度根据从原料磨机53排出的水泥原料的水分量而发生变化。因此，控制装置6监视根据磨机出口气体温度推测出的从原料磨机53排出的水泥原料的水分量以将其维持为规定的值。在此，控制装置6也可以利用与监视向原料磨机53供给的水泥原料的水分量相同的方法来监视直接测定到的原料磨机53的出口的水泥原料的水分量。

控制装置6控制余热回收系统8的运转，以使PH锅炉51的热回收量进一步提高。下面，对控制装置6的运转方法1以及运转方法2进行说明。控制装置6实施运转方法1以及运转方法2中的一个方法。

〔运转方法1〕

控制装置6根据水泥原料的水分量、原料磨机出口气体温度以及送风量，通过运算而求出原料磨机53的热量的过剩的量或不足的量。例如，根据水泥原料的水分量导出原料磨机53中所需的热量，并根据磨机出口气体温度以及送风量求出相对于该所需的热量的过剩的量或不足的量。控制装置6根据原料磨机53的热量的过剩的量或不足的量来确定向旁通管道7流动的排气的流量。例如，在控制装置6中预先存储有热量的过剩的量或不足的量、送风量以及旁通管道7中流动的排气的流量的关系，控制装置6利用这些来确定在旁通管道7中流动的排气的流量。在此，也可以代替在旁通管道7中流动的排气的流量而确定旁通风门72的开度、在PH锅炉51中流动的排气的流量以及PH锅炉51与旁通管道7的流量比中的至少一个。

控制装置6求出旁通风门72的开度，该旁通风门72的开度实现所确定的在旁通管道7中流动的排气的流量。所求出的旁通风门72的开度例如显示输出在与控制装置6连接的未图示的监视器上，以供操作者目视确认。控制装置6根据所求出的旁通风门72的开度，向旁通风门72输出开度指令。由此，在原料磨机53的热量不足时，通过增加在旁通管道7中流动的排气的流量，从而增加导入至原料磨机53的热量。另外，在原料磨机53的热量过剩时，通过减少在旁通管道7中流动的排气的流量，从而减少导入至原料磨机53的热量。

〔运转方法2〕

控制装置6通过使旁通风门72的开度变化来增减在旁通管道7中流动的排气的流量，从而将原料磨机出口气体温度控制为规定值。该规定值是使水泥原料能够在不发生热量不足或热量过剩的前提下被干燥的原料磨机出口气体温度的目标值。规定值既可以预先存储于控制装置6，也可以根据检测到的水泥原料的水分量、利用预先给出的运算式而求出。在所检测到的磨机出口气体温度的温度低于规定值时，控制装置 6使在旁通管道7中流动的排气的流量增加，从而增加导入至原料磨机53的热量，使原料磨机出口气体温度成为规定值。另外，在原料磨机出口气体温度高于规定值时，通过减少在旁通管道7中流动的排气的流量，从而减少导入至原料磨机53的热量，使原料磨机出口气体温度成为规定值。

由于旁通管道7绕过PH锅炉51，因此在旁通管道7中流动的排气的流量越大，则PH锅炉51的热回收量越下降。在上述的运转方法1以及2中，以使得在原料磨机53中水泥原料在没有热量过剩或不足的前提下被干燥的方式，将在旁通管道7中流动的排气的流量调节为所需的最小限度。由此，能够在避免原料磨机53中的水泥原料的干燥不足的同时，将PH锅炉51的热回收量最大化。

以上，对本实用新型的优选的实施方式进行了说明，但在不脱离于本实用新型的思想的范围内变更了上述实施方式的具体的结构以及/或者具体功能的方式也包括在本实用新型中。可将上述的结构例以如下方式变更。

例如，在上述实施方式的余热回收系统8中，可代替原料磨机53而使用进行煤的粉碎和干燥的煤磨机。即，可代替原料磨机53而使用干燥机5(广泛地讲，具有干燥功能的机器)。在代替原料磨机53而使用了干燥机5的余热回收系统8中，在上述实施方式中，可将原料磨机53称作“干燥机”，将水泥原料称作“被干燥物”，将磨机出口气体温度计64称作“干燥机出口气体温度计”而进行说明。

如以上所说明，本实施方式的余热回收系统8包括：排气管道4，其包括串联连接的锅炉51、排风机52以及干燥机5(例如，原料磨机53、煤磨机)，并供对水泥原料进行预热的预热器21的排气流动；旁通管道7，其与排气管道4连接，使排气绕过锅炉51而流向排风机52；以及流量调节装置9(例如，旁通风门72)，其设置于排气管道4或者旁通管道7，调节在旁通管道7中流动的排气的流量。

上述余热回收系统8还包括：水分测定装置66，其测定向干燥机5供给的被干燥物的水分量；温度计64，其检测从干燥机5排出的干燥机排气的温度；以及控制装置6。

实施运转方法1的情况下的控制装置6根据向干燥机5供给的被干燥物的水分量、由温度计64检测到的温度以及排风机52的送风量而求出干燥机5的热量的过剩或不足的量，并根据所求出的过剩或不足的量来确定在旁通管道7中流动的排气的流量，使流量调节装置9以可获得所确定的排气的流量的方式进行动作。

换言之，上述运转方法1包括如下步骤：测定向干燥机5供给的被干燥物的水分量；检测从干燥机5排出的干燥机排气的温度；以及根据被干燥物的水分量、干燥机排气的温度以及排风机52的送风量求出干燥机5的热量的过剩或不足的量，并根据所求出的过剩或不足的量来确定在旁通管道7中流动的排气的流量，并且以可获得所确定的排气的流量的方式调节在旁通管道7中流动的排气的流量。

另外，实施运转方法2的情况下的控制装置6根据向干燥机5供给的被干燥物的水分量、由温度计64所检测到的温度以及排风机52的送风量，通过流量调节装置9 而增减在旁通管道7中流动的排气的流量，从而将干燥机排气的温度控制为规定值。

换言之，上述运转方法2包括如下步骤：测定向干燥机5供给的被干燥物的水分量；检测从干燥机5排出的干燥机排气的温度；以及根据被干燥物的水分量、干燥机排气的温度以及排风机52的送风量，调节在旁通管道7中流动的排气的流量以使干燥机排气的温度成为规定值。

干燥机5必须将水分量有可能发生变动的被干燥物充分地干燥。因此，在上述余热回收系统8以及其运转方法中，调节在旁通管道7中流动的排气的流量，以使得被干燥物在不发生热量的过剩或不足的前提下被干燥。即，在干燥机5中热量不足时，通过增加在旁通管道7中流动的排气的流量，从而增加导入至干燥机5的热量。另外，干燥机5中热量富余时，通过减少在旁通管道7中流动的排气的流量而减少导入至干燥机5的热量。

由于旁通管道7绕过锅炉51，因此在旁通管道7中流动的排气的流量越大，锅炉51的热回收量下降。在本实用新型中，以使得在干燥机中被干燥物在没有热量的过剩或不足的情况下被干燥的方式，将在旁通管道7中流动的排气的流量调节为所需的最小限度。由此，能够在避免干燥机中的被干燥物的干燥不充分的同时，使锅炉 51的热回收量最大化。

Claims (2)

1.一种余热回收系统，其特征在于，具有：

排气管道，其包括被串联连接的锅炉、排风机以及干燥机，并供对水泥原料进行预热的预热器的排气流动；

旁通管道，其与所述排气管道连接，使所述排气绕过所述锅炉而流向所述排风机；

流量调节装置，其设置于所述排气管道或者所述旁通管道，调节在所述旁通管道中流动的所述排气的流量；

水分测定装置，其测定向所述干燥机供给的被干燥物的水分量；

温度计，其检测从所述干燥机排出的干燥机排气的温度；以及

控制装置，其根据所述被干燥物的水分量、由所述温度计所检测出的温度以及所述排风机的送风量而求出所述干燥机的热量的过剩的量或不足的量，并根据所求出的过剩的量或不足的量来确定在所述旁通管道中流动的所述排气的流量，使所述流量调节装置进行动作以获得所确定的所述排气的流量。

2.一种余热回收系统，其特征在于，具有：

排气管道，其包括被串联连接的锅炉、排风机以及干燥机，并供对水泥原料进行预热的预热器的排气流动；

旁通管道，其与所述排气管道连接，使所述排气绕过所述锅炉而流向所述排风机；

流量调节装置，其设置于所述排气管道或者所述旁通管道，调节在所述旁通管道中流动的所述排气的流量；

水分测定装置，其测定向所述干燥机供给的被干燥物的水分量；

温度计，其检测从所述干燥机排出的干燥机排气的温度；以及

控制装置，其根据所述被干燥物的水分量、由所述温度计检测出的温度以及所述排风机的送风量，通过所述流量调节装置而增减在所述旁通管道中流动的所述排气的流量，从而将所述干燥机排气的温度控制为规定值。

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