CN212431795U - 一种新型水泥窑余热发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型水泥窑余热发电系统，其主要应用于水泥线余热回收发电，该工艺主要包含窑头余热回收系统和窑尾余热回收系统，降尘后的高温余热废气进入窑头可调控单压余热锅炉，在锅炉内换热后产生过热蒸汽，在汽水监测系统的调控下进入发电系统，再冷凝成水返回给水系统，换热后的低温余热废气从锅炉尾部排出后，经除尘后再进入循环风系统，重新送入篦冷机对熟料进行冷却，换热后又变成高温余热废气，再进入取风系统循环。本工艺可以实现水泥线余热废气的最大限度热量回收，同时大幅减少窑头尾气排放，同时可根据实际工况调整烟风、汽水参数，解决因水泥线工况波动大影响余热发电的问题。

Description

一种新型水泥窑余热发电系统

技术领域

本实用新型涉及一种新型水泥窑余热发电系统,特别涉及一种应用于水泥线工况的，高效低排放的余热发电系统。

背景技术

目前，水泥窑余热发电技术已基本稳定，但在实际生产运行中，还或多或少存在着不少问题，经过多年运行后，各种问题逐渐暴露出来，发电效率大不如前。

其中窑尾余热发电系统的最主要问题有两点，一是漏风问题，由于窑尾系统负压大，且原管道上的单轴蝶阀无法关严，大量高温废气直接从原管道进入尾排系统，未经过锅炉换热，造成大量热损失。二是锅炉积灰问题，窑尾废气含尘量大，窑尾锅炉常规采用振打清灰，清灰效果一般，且易损件较多，日常维护耗费大，导致锅炉换热效率降低。窑头余热发电系统最大问题是水泥线工况不稳定，导致发电系统产生一系列相关问题，磨损、积灰、发电功率波动大等等，同时废气还会带走大量热量，导致窑头余热发电系统检修频繁，损耗大量人力物力，且达不到理想的发电效果。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题是提供一种新型水泥窑余热发电系统,特别涉及一种应用于水泥生产线的，发电稳定、热回收效率高的工艺系统。

本实用新型采用的技术方案是一种新型水泥窑余热发电系统，该工艺主要包含取风系统、烟气监测系统、除尘系统、窑头可调控单压余热锅炉、汽水监测系统、发电系统、给水系统、高效密封双轴蝶阀、窑尾双压余热锅炉、低频声波清灰系统，还包括窑头余热回收系统和窑尾余热回收系统，窑头余热回收系统的取风系统从篦冷机内抽取高温余热废气，在烟气监测系统的监控调整下进入除尘系统，降尘后的高温余热废气进入窑头可调控单压余热锅炉与其中的水换热，换热后窑头可调控单压余热锅炉的水形成过热蒸汽，在汽水监测系统的调控下进入发电系统，再冷凝成水返回给水系统，换热后的低温余热废气从锅炉尾部排出；

窑尾余热回收系统的窑尾余热器C1筒出口管道上设置旁路取出高温余热废气，管道上设置高效密封双轴蝶阀，高温废气从旁路进入窑尾双压余热锅炉，其中窑尾双压余热锅炉上采用低频声波清灰系统进行除灰，废气在锅炉内与水换热后产生过热蒸汽，过热蒸汽在窑尾汽水监测系统的调控下进入窑尾发电系统，再冷凝成水返回窑尾给水系统，换热后的低温余热废气从锅炉尾部排出，进入水泥线废气尾排系统。

取风系统采用单取风口形式，取风管道上设置有高温风阀、冷风阀、膨胀节等，并设置有烟气监测系统。

窑尾余热回收系统采用高效密封双轴蝶阀；

窑尾余热回收系统采用窑尾双压余热锅炉，锅炉采用低频声波清灰系统(11)进行除灰；

窑尾双压余热锅炉包括烟气进口、过热器、蒸发器I、蒸发器II、蒸发器III、省煤器、烟气出口、振打清灰装置、声波清灰装置、下降管、上升管、锅筒，从烟气入口烟道到烟气出口烟道的锅炉本体内依次设有过热器、蒸发器I、蒸发器II、蒸发器III、省煤器，过热器、蒸发器I、蒸发器II、蒸发器III、省煤器的传热管采用中空圆管，中空圆管的外圆周上设有圆环形翅片。

所述振打清灰装置和声波清灰装置分别安装在过热器、蒸发器I、蒸发器II、蒸发器III、省煤器的下部和上部。

窑头余热回收系统采用循环风系统，经窑头可调控单压余热锅炉换热后的低温余热废气从锅炉尾部排出后，经收尘系统和风机再进入循环风系统，重新送入篦冷机对熟料进行冷却。

本实用新型的有益效果是，充分利用窑头、窑尾的余热发电，提高窑尾双压余热锅炉的换热效率。窑尾烟气的烟尘含量高，长期积灰将会增加传热管的污垢热阻，降低换热效率，通过在过热器、蒸发器I、蒸发器II、蒸发器III、省煤器上安装声波清灰装置、振打清灰装置，有效减少传热管的积灰现象保证传热管的换热效率，延长锅炉使用寿命；换热元件的传热管水平布置，管束布置采用顺列结构可以有利于清灰操作的进行，传热管的这种排布方式可使烟气中的粉尘直接从传热管间下沉，而不易聚集在传热管上，有利于降低热阻，长期保持传热管的传热效率。

附图说明

图1为本实用新型的系统示意图。

图2为窑尾双压余热锅炉结构示意图。

图3为传热管的中空圆管和翅片的结构图。

具体实施方式

下面结合附图做进一步说明。

如图1所示，一种新型水泥窑余热发电系统，主要包含取风系统1、烟气监测系统2、除尘系统3、窑头可调控单压余热锅炉4、汽水监测系统5、发电系统6、给水系统7、循环风系统8、高效密封双轴蝶阀9、窑尾双压余热锅炉10、低频声波清灰系统11，回转窑111，主要还包含窑头余热回收系统和窑尾余热回收系统，其中窑头余热回收系统的取风系统1采用单取风口形式，取风管道上设置有高温风阀、冷风阀、膨胀节等，系统从篦冷机内抽取高温余热废气，在烟气监测系统2的监控调整下进入除尘系统3，除尘系统根据实际情况采用沉降室或者旋风分离器等除尘设备，降尘后的高温余热废气进入窑头可调控单压余热锅炉4，在锅炉内换热后产生过热蒸汽，在汽水监测系统5的调控下进入发电系统 6，再冷凝成水返回给水系统7，换热后的低温余热废气从锅炉尾部排出后，经除尘后再进入循环风系统8，重新送入篦冷机对熟料进行冷却，换热后又变成高温余热废气，再进入取风系统1循环，尾气排放接近于零排放。

窑尾余热回收系统，是在窑尾余热器C1筒出口管道上设置旁路取出高温余热废气，原管道上设置高效密封双轴蝶阀9，高温废气从旁路进入窑尾双压余热锅炉10，其中锅炉上采用低频声波清灰系统11进行除灰，废气在锅炉内换热后产生过热蒸汽，在汽水监测系统25 的调控下进入发电系统26，再冷凝成水返回给水系统27，换热后的低温余热废气从锅炉尾部排出，进入水泥线废气尾排系统。

窑头与窑尾的锅炉与发电系统均设置有汽水监测装置5，为了检测烟气和汽水的温度，过高或过低都不利于产生稳定的过热蒸汽，影响发电稳定性。

其中窑尾烟尘含量大，其中的窑尾双压余热锅炉10包括烟气进口61、过热器62、蒸发器I 31、蒸发器II 32、蒸发器III 33、省煤器64、烟气出口65、振打清灰装置66、声波清灰装置67、下降管68、上升管69、锅筒63，锅炉本体内按照从烟气进口到烟气出口这一烟道的方向，依次设有过热器62、蒸发器I 31、蒸发器II 32、蒸发器III 33、省煤器64，其中过热器62、蒸发器I 31、蒸发器II 32、蒸发器III 33、省煤器64的传热管采用中空圆管611，中空圆管的外圆周上设有圆环形翅片612。

依次设置过热器62、蒸发器I 31、蒸发器II 32、蒸发器III 33和省煤器4，

翅片612采用圆环形是因为同质量和厚度的材质，与其他形状相比，圆环形具有最大的表面积，应用在传热管上带来的效果是圆环型短翅片能够最大程度地扩展传热面积，提高传热效率。翅片与中空圆管一体成型，不采用焊接方式，这样翅片与基管的晶体结构一致，不易产生裂纹，换热系数高，因为受热面扩展，同样空间，同样的换热量下，所需新型扩展受热面的重量(及数量)变少，所以它们的布置间距可以增加，从而即减少了烟风阻力，又减轻了锅炉的重量。由于锅炉烟风阻力的降低，锅炉引风所选用的风机配置就可以降低，整体系统的造价就降低。而锅炉重量的减轻，也使得与锅炉配套的钢架和平台材质要求相应降低，从而进一步降低系统的成本费用。

翅片612在圆管圆周上沿轴向等间距分布，对烟气的导流能够均流灰份的分布，使其在烟气中分布均匀，避免产生卡门涡流现象，具有防积灰的性能，所以换热面的污垢热阻小，系统的换热能力不容易衰减，使用寿命长，所需要的维护少，设备的运转率大大提高。

过热器62、蒸发器I31、蒸发器II32、蒸发器III33、省煤器都采用模块化的独立箱体结构，该结构是由外围双层护板的箱体和内部换热元件组成，模块化箱体的工厂加工可以很好地保证箱体的密封性，使由模块化箱体组装成的锅炉漏风量大大降低，从而减少热风烟气的热能散失，进一步提高了热风烟气的热能利用率，避免了由于传统现场焊接工艺不稳定而造成的锅炉炉体漏风现象。箱体模块化的锅炉组装方便快捷，大大节省了锅炉组装的时间。

本实用新型的新型水泥窑余热发电系统优点在于：

1、窑头余热发电系统可适应水泥线工况波动大的问题。

2、窑头采用全循环风技术，提高发电效率，大量减少排放。

3、窑尾采用高效密封双轴蝶阀，密封效果好，大量减少废气热损失。

4、锅炉采用低频声波清灰系统进行除灰，效果好，维护简单，日常运行损耗少。

5、窑头采用可调控单压余热锅炉配合循环风系统，窑尾采用双压余热锅炉，使整个水泥线余热发电系统运行更加稳定，且废气余热回收效率大幅提高。

6、工艺系统简洁，性价比较高。

Claims (7)

1.一种新型水泥窑余热发电系统，主要包含取风系统(1)、烟气监测系统(2)、除尘系统(3)、窑头可调控单压余热锅炉(4)、汽水监测系统(5)、发电系统(6)、给水系统(7)、高效密封双轴蝶阀(9)、窑尾双压余热锅炉(10)、低频声波清灰系统(11)，其特征在于：还包括窑头余热回收系统和窑尾余热回收系统，窑头余热回收系统的取风系统(1)从篦冷机内抽取高温余热废气，在烟气监测系统(2)的监控调整下进入除尘系统(3)，降尘后的高温余热废气进入窑头可调控单压余热锅炉(4)与其中的水换热，换热后窑头可调控单压余热锅炉(4)的水形成过热蒸汽，在汽水监测系统(5)的调控下进入发电系统(6)，再冷凝成水返回给水系统(7)，换热后的低温余热废气从锅炉尾部排出；

窑尾余热回收系统的窑尾余热器C1筒出口管道上设置旁路取出高温余热废气，管道上设置高效密封双轴蝶阀(9)，高温废气从旁路进入窑尾双压余热锅炉(10)，其中窑尾双压余热锅炉(10)上采用低频声波清灰系统(11)进行除灰，废气在锅炉内与水换热后产生过热蒸汽，过热蒸汽在窑尾汽水监测系统(25)的调控下进入窑尾发电系统(26)，再冷凝成水返回窑尾给水系统(27)，换热后的低温余热废气从锅炉尾部排出，进入水泥线废气尾排系统。

2.如权利要求1所述的一种新型水泥窑余热发电系统，其特征在于：取风系统(1)采用单取风口形式，取风管道上设置有高温风阀、冷风阀、膨胀节，并设置有烟气监测系统(2)。

3.如权利要求1所述的一种新型水泥窑余热发电系统，其特征在于：窑尾余热回收系统采用高效密封双轴蝶阀(9)。

4.如权利要求1所述的一种新型水泥窑余热发电系统，其特征在于：窑尾余热回收系统采用窑尾双压余热锅炉(10)，锅炉采用低频声波清灰系统(11)进行除灰。

5.如权利要求4所述的一种新型水泥窑余热发电系统，其特征在于：窑尾双压余热锅炉(10)包括烟气进口(61)、过热器(62)、蒸发器I(31)、蒸发器II(32)、蒸发器III(33)、省煤器(64)、烟气出口(65)、振打清灰装置(66)、声波清灰装置(67)、下降管(68)、上升管(69)、锅筒(63)，从烟气入口烟道到烟气出口烟道的锅炉本体内依次设有过热器(62)、蒸发器I(31)、蒸发器II(32)、蒸发器III(33)、省煤器(64)，过热器(62)、蒸发器I(31)、蒸发器II(32)、蒸发器III(33)、省煤器(64)的传热管采用中空圆管(611)，中空圆管的外圆周上设有圆环形翅片(612)。

6.如权利要求5所述的一种新型水泥窑余热发电系统，其特征在于：所述振打清灰装置(66)和声波清灰装置(67)分别安装在过热器(62)、蒸发器I(31)、蒸发器II(32)、蒸发器III(33)、省煤器(64)的下部和上部。

7.如权利要求1所述的一种新型水泥窑余热发电系统，其特征在于：窑头余热回收系统采用循环风系统(8)，经窑头可调控单压余热锅炉(4)换热后的低温余热废气从锅炉尾部排出后，经收尘系统和风机再进入循环风系统(8)，重新送入篦冷机对熟料进行冷却。

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