CN218380518U - 一种基于一次再热技术的水泥窑余热综合利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于一次再热技术的水泥窑余热综合利用系统。包括连接在水泥窑余热发电系统上的余热耦合回收利用结构以及低压蒸汽流程余热利用结构。余热耦合回收利用结构包括在水泥生产线回转窑上安装窑筒体辐射换热器；在窑头排风机和烟囱之间安装尾部排风旁通阀，并在尾部排风旁通阀和窑头篦冷机的进风口之间连接篦冷机冷却鼓风循环回用系统。低压蒸汽流程余热利用结构是在AQC余热锅炉的高压蒸发器段和高压过热器段之间增设低压蒸汽再热段，用于将高压缸排汽、AQC锅炉低压过热器蒸汽、SP锅炉低压过热蒸汽进行再热。通过本方法可使余热发电功率较传统工艺提高40％～70％。

Description

一种基于一次再热技术的水泥窑余热综合利用系统

技术领域

本发明涉及余热利用技术领域，更具体地，涉及一种基于一次再热技术的水泥窑余热综合利用系统。

背景技术

水泥行业可用于回收利用的余热资源废气温度一般在200～400℃，目前我国以水为工质的朗肯循环发电技术在水泥行业得到大量应用，尤其对于配套六级预热器的二代水泥烧成系统，由于窑尾预热器出口烟气温度仅约260℃，为实现废气资源的梯级利用，余热发电常配置联合过热系统，即窑尾产生的低品质蒸汽送至窑头余热锅炉，并与窑头余热锅炉产生的低品质蒸汽一起再过热后送至汽轮发电机组。现有的带联合过热的水泥窑余热发电系统可以参见中国建材工业出版社2009年3月出版的《水泥窑纯低温余热发电技术大全》；第11-13页。

下面将传统带联合过热的水泥窑余热发电系统的流程结合图1简要说明如下：

其烟风系统流程为：窑尾的SP余热锅炉2取风自窑尾预热器14的出口下降风管15，经SP余热锅炉换热后的约180℃废气回送至出口下降风管，然后经高温风机12送至废气处理工序；窑头的AQC余热锅炉1取风自窑头篦冷机10，经AQC余热锅炉1换热后约100℃废气回送至篦冷机出风管道，然后经收尘器9、风机16和窑头烟囱0排至大气。现有的AQC 余热锅炉1结构从上到下依次为：低压公共热水段、低压蒸发器段、低压过热器段、高压省煤器段、高压蒸发器段和高压过热器段，

其汽水系统流程为：AQC余热锅炉给水被真空除氧器7除氧后依次经给水泵8以及AQC 锅炉给水管道g送至AQC余热锅炉1公共热水段，热水段出水一路经SP锅炉给水管道a进入 SP余热锅炉省煤器段；低压蒸汽流程为：AQC余热锅炉1产生的低压蒸汽经低压蒸汽管道c1 与SP余热锅炉2产生的低压蒸汽经管道c2合并后再经低压蒸汽母管道c3补入汽轮机低压进汽口，高压蒸汽流程为：SP余热锅炉产生的主蒸汽经SP锅炉低压蒸汽管道b与AQC余热锅炉产生的主蒸汽合并后在AQC余热锅炉联合过热段过热后产生1.0～2.0MPa的蒸汽经汽轮机主进汽管道d送至汽轮机3主进汽口做功，驱动发电机4产生电能。做功后的乏汽通过凝汽器5冷凝成水，凝结水经凝结水泵6送入真空除氧器7除氧，除氧后的水再经给水泵8通过AQC锅炉给水管道g为AQC余热锅炉1热水段提供给水，从而形成完整的热力循环系统。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种可使余热发电功率较传统工艺提高 40％～70％的基于一次再热技术的水泥窑余热综合利用系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的一种基于一次再热技术的水泥窑余热综合利用系统，包括连接在水泥窑余热发电系统上的余热耦合回收利用系统以及低压蒸汽流程余热利用系统，所述的余热耦合回收利用系统包括安装在水泥生产线的回转窑上的窑筒体辐射换热器，窑筒体辐射换热器的进水侧与给水泵的出水管道连接，窑筒体辐射换热器的出水侧连接AQC锅炉给水管道，窑筒体辐射换热器的出水由AQC锅炉给水管道进入AQC余热锅炉公共热水段；

在窑头排风机和窑头烟囱之间的出风管道上安装尾部排风旁通阀，在尾部排风旁通阀和窑头篦冷机的进风口之间连接篦冷机冷却鼓风循环回用系统，所述的篦冷机冷却鼓风循环回用系统包括一端与尾部排风旁通阀的一个阀口相连且另一端与多根循环风支管的一端相连的循环风管道，每一根循环风支管的另一端分别与高温风调节阀门、高温鼓风机以及窑头篦冷机进风口依次连接；在每台高温鼓风机进风口处的循环风支管上连接冷却风调节阀门；

所述的低压蒸汽流程余热利用系统包括：在AQC余热锅炉的高压蒸发器段和高压过热器段之间增设低压蒸汽再热段，汽轮机高压缸的出口与高压缸排汽管道的一端相连，AQC余热锅炉的低压过热器段的出口与低压过热器出口管道的一端相连，SP余热锅炉出口与SP余热锅炉低压蒸汽管道的一端相连，并且将高压缸排汽管道的另一端、低压过热器出口管道的另一端以及SP余热锅炉低压蒸汽管道的另一端共同与低压再热蒸汽进口管道的进口相连，所述的低压再热蒸汽进口管道的出口与低压蒸汽再热段进口相连，低压蒸汽再热段出口通过低压再热蒸汽管道与汽轮机低压蒸汽母管道进口连接，汽轮机低压蒸汽母管道出口与汽轮机低压缸的进口相连。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

(1)窑头增加篦冷机尾气循环回用系统23。将原窑头收尘器尾部约100℃的排烟部分回送至窑头篦冷机10入口，在保证篦冷机急冷段和尾部熟料冷却效果的前提下，将热风循环回用，提高AQC余热锅炉取风温度，进而提高余热发电系统功率。

(2)在回转窑外敷设一定数量的筒体辐射换热器，在保证窑的检修、筒体扫描、窑内温度等不受影响的前提下，充分利用窑筒体辐射热加热AQC锅炉给水，给水温度升高一方面提高 AQC锅炉排烟温度，同时使得篦冷机尾气循环回用系统中循环风温度提升，增加AQC余热锅炉产汽量。

(3)通过本系统可使余热发电功率较传统工艺提高40％～70％。

附图说明

图1是传统水泥窑余热发电系统流程图；

图2是本发明的一种基于一次再热技术的水泥窑余热综合利用系统的流程图。

1、AQC余热锅炉；2、SP余热锅炉；3、蒸汽轮机；4、发电机；5、凝汽器；6、凝结水泵；7、真空除氧器；8、给水泵；9、窑头收尘器；10、窑头篦冷机；11、回转窑；12、窑尾高温风机；13、窑尾收尘器；14、窑尾预热器；15、出口下降风管；16、窑头尾排风机；17、辐射换热器装置；18、尾部排风旁通阀；19、循环风管道；20、高温风调节阀；21、冷却风调节阀；22、高温鼓风机；23、篦冷机冷却鼓风循环回用系统。

a、SP锅炉给水管道；b、SP锅炉低压蒸汽管道；c、低压再热蒸汽管道；c1、AQC低压蒸汽管道；c2、SP低压蒸汽管道；c3、汽轮机低压进汽母管道；d、汽轮机主进汽管道；m、循环冷却水进口；n、循环冷却水出口；g、AQC锅炉给水管道；f、高压缸排汽管道；p、至熟料库；q、至原有生料输送系统；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图2，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2所示，本发明的一种基于一次再热技术的水泥窑余热综合利用系统，包括对现有水泥窑余热发电系统进行改进，在现有的水泥窑余热发电系统上连接余热耦合回收利用系统以及低压蒸汽流程余热利用系统，所述的余热耦合回收利用系统包括：安装在水泥生产线的回转窑11上的窑筒体辐射换热器17，窑筒体辐射换热器17的进水侧与给水泵8的出水管道连接，窑筒体辐射换热器17的出水侧连接AQC锅炉给水管道g，窑筒体辐射换热器17的出水由AQC锅炉给水管道进入AQC余热锅炉1公共热水段。所述的窑筒体辐射换热器17采用专利号为2010206753420的中国专利公开的系统即可。在窑筒体外侧敷设窑筒体辐射换热器，在保证窑检修、筒体扫描、窑内温度等不受影响的前提下，可以充分利用窑筒体辐射热。窑筒体辐射换热器布置数量约占回转窑总长度的1/2。既不影响窑生产线正常生产的热量需求，又能在合理布置的情况下充分利用窑筒体表面的辐射热余热。

在窑头排风机16和窑头烟囱0之间的出风管道上安装尾部排风旁通阀18，在尾部排风旁通阀18和窑头篦冷机10的进风口之间连接篦冷机冷却鼓风循环回用系统23，所述的篦冷机冷却鼓风循环回用系统23包括一端与尾部排风旁通阀18的一个阀口相连且另一端与多根循环风支管的一端相连的循环风管道19，每一根循环风支管的另一端分别与高温风调节阀门 20、高温鼓风机22以及窑头篦冷机进风口依次连接；所述的高温鼓风机的台数根据为保证篦冷机急冷段和尾部熟料冷却效果所需要的冷却放热量计算得到，所述冷却放热量等于篦冷机熟料的质量、比热容以及冷却温差的乘积；每台高温鼓风机所产生的冷却放热量等于空气比热容与每台高温鼓风机风量(来自于窑头篦冷机尾气循环回用热风)及其温度的乘积；则高温鼓风机台数由冷却放热量除以单台高温鼓风机冷却放热量求得。在每台高温鼓风机进风口处的循环风支管上连接冷却风调节阀门21。

改进的低压蒸汽流程余热利用系统为：本发明采用的AQC余热锅炉1在高压蒸发器段和高压过热器段之间增加了低压蒸汽再热段，将汽轮机高压缸的出口与高压缸排汽管道f的一端相连，AQC余热锅炉1的低压过热器段的出口与低压过热器出口管道的一端相连，SP余热锅炉出口与SP余热锅炉低压蒸汽管道b的一端相连，并且将高压缸排汽管道f的另一端、低压过热器出口管道的另一端以及SP余热锅炉低压蒸汽管道b的另一端共同与低压再热蒸汽进口管道的进口相连，所述的低压再热蒸汽进口管道的出口与低压蒸汽再热段进口相连，低压蒸汽再热段出口通过低压再热蒸汽管道c与汽轮机低压蒸汽母管道c3进口连接，汽轮机低压蒸汽母管道c3出口与汽轮机低压缸的进口相连；

现有的低压蒸汽流程为：AQC余热锅炉1公共热水段出水依次经低压蒸发器、低压过热器后产生的低压蒸汽经AQC低压蒸汽管道c1与SP余热锅炉2产生的低压蒸汽经SP低压蒸汽管道c2合并后再经汽轮机低压蒸汽母管道c3补入汽轮机低压进汽口。拆除图1中现有装置中：AQC余热锅炉低压过热器出口与汽轮机低压进汽口之间的AQC低压蒸汽管道c1、SP余热锅炉低压过热器出口与汽轮机低压进汽口之间的SP低压蒸汽管道c2。

采用本实用系统进行余热综合利用，具体过程为：

其中，余热耦合回收利用过程如下：给水泵8出口的余热锅炉给水进入窑筒体辐射换热器17，与窑筒体辐射换热器中的辐射热进行换热，换热后余热锅炉给水温度升高至55℃-65℃之间(如可以为55℃、60℃、65℃)，由AQC锅炉给水管道g送至AQC余热锅炉公共热水段进口，同时从AQC余热锅炉的尾端排出的温度在100℃-130℃之间(如可以为100℃、120℃、 130℃)的烟气依次经窑头收尘器9、窑头排风机16、高温风调节阀20、高温鼓风机22、篦冷机进风口、篦冷机出风口后进入AQC余热锅炉进行气水换热，其中由篦冷机出风口排出的烟气的温度为250℃-350℃(如可以为250℃、300℃、350℃)，由于有效吸收利用的烟气热量增加，产生的蒸汽量增加，从而增加了余热发电系统的发电功率。

低压蒸汽余热利用流程为：压力在0.3～0.5MPa之间(如可以为0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa)的汽轮机高压缸排汽流入高压缸排汽管道f、SP余热锅炉出口流出的压力在 0.3～0.5MPa之间的低压蒸汽流入SP锅炉低压蒸汽管道b，AQC余热锅炉的低压过热器段产生的0.3～0.5MPa低压蒸汽流入低压过热器段蒸汽管道，从高压缸排汽管道f、SP锅炉低压蒸汽管道b以及低压过热器段蒸汽管道流出的低压蒸汽三者汇合后共同进入AQC余热锅炉1 的低压蒸汽再热段使低压蒸汽温度提高20-30℃，然后依次经低压蒸汽再热段出口、低压蒸汽经蒸汽管道c以及AQC低压蒸汽管道c1进入汽轮机低压进汽口。这样可以提高低压蒸汽的过热度，增加汽轮机做功能力，再热后的具有较高焓值、压力为0.3-0.5MPa之间的低压蒸汽被送至汽轮机低压缸继续做功，因高压蒸汽和低压蒸汽均具有较高的过热度和做功能力，可有效提升系统的热电转换效率。

本发明系统中未提及的工艺流程和控制参数采用现有的结构、连接方式以及控制参数即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、系统、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、系统、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种基于一次再热技术的水泥窑余热综合利用系统，其特征在于：连接在水泥窑余热发电系统上的余热耦合回收利用结构以及低压蒸汽流程余热利用结构，所述的余热耦合回收利用结构包括安装在水泥生产线的回转窑(11)上的窑筒体辐射换热器(17)，窑筒体辐射换热器的进水侧与给水泵(8)的出水管道连接，窑筒体辐射换热器的出水侧连接AQC锅炉给水管道(g)，窑筒体辐射换热器的出水由AQC锅炉给水管道进入AQC余热锅炉(1)公共热水段；

在窑头排风机(16)和窑头烟囱(0)之间的出风管道上安装尾部排风旁通阀(18)，在尾部排风旁通阀和窑头篦冷机(10)的进风口之间连接篦冷机冷却鼓风循环回用系统，所述的篦冷机冷却鼓风循环回用系统(23)包括一端与尾部排风旁通阀的一个阀口相连且另一端与多根循环风支管的一端相连的循环风管道(19)，每一根循环风支管的另一端分别与高温风调节阀门(20)、高温鼓风机(22)以及窑头篦冷机进风口依次连接；在每台高温鼓风机进风口处的循环风支管上连接冷却风调节阀门(21)；

所述的低压蒸汽流程余热利用结构包括：在AQC余热锅炉(1)的高压蒸发器段和高压过热器段之间增设低压蒸汽再热段，汽轮机高压缸的出口与高压缸排汽管道(f)的一端相连，AQC余热锅炉的低压过热器段的出口与低压过热器出口管道的一端相连，SP余热锅炉出口与SP余热锅炉低压蒸汽管道(b)的一端相连，并且将高压缸排汽管道(f)的另一端、低压过热器出口管道的另一端以及SP余热锅炉低压蒸汽管道的另一端共同与低压再热蒸汽进口管道的进口相连，所述的低压再热蒸汽进口管道的出口与低压蒸汽再热段进口相连，低压蒸汽再热段出口通过低压再热蒸汽管道(c)与汽轮机低压蒸汽母管道(c3)进口连接，汽轮机低压蒸汽母管道出口与汽轮机低压缸的进口相连。

2.根据权利要求1所述的基于一次再热技术的水泥窑余热综合利用系统，其特征在于：所述的窑筒体辐射换热器布置数量占回转窑总长度的1/2。

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