CN219415760U - 一种水泥窑余热利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种水泥窑余热利用系统，包括窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉，锅炉的壳体均为立式圆筒状中空结构，烟气进口和烟气出口均为圆台状结构，窑头余热锅炉壳体内部还设置有热水器段，热水器段出侧管路一分为二，一路与窑头余热锅炉相连通，一路与窑尾余热锅炉相连通。本水泥窑余热利用系统通过设置立式圆筒状中空结构壳体，炉内烟风阻力小，优化和改善了炉内烟气流场的均布，炉内各汽水管段受热均匀，提高了烟气和汽水管段的对流换热效率，进而相应提高了余热发电效率；同时因对流换热效率提高，通过设计较小容量锅炉既可实现与水泥窑产线的匹配并达到与现有方形锅炉相同的过热蒸汽产出，有效减少了锅炉占用场地面积和余热发电建设成本。

Description

一种水泥窑余热利用系统

技术领域

本实用新型涉及水泥窑余热发电技术领域，具体为一种水泥窑余热利用系统。

背景技术

近年来，新型干法水泥窑配套余热发电技术已经成为水泥厂的标配，新建水泥生产线与余热发电已经能够同步建设，同步运行。水泥窑高温烟气取热一般通过布设于窑头和窑尾的余热锅炉进行，传统余热锅炉均为立式或卧式的方形锅炉，炉体横截面为矩形，炉内烟风阻力较大，不利于烟气流场的均布，烟气和汽水管道换热效率低，直接影响余热发电效率的提高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种水泥窑余热利用系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种水泥窑余热利用系统，包括窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉，所述窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉的壳体均为立式圆筒状中空结构，壳体底部均设置有三点式钢架支撑，所述窑头余热锅炉的烟气进口开设于壳体底端部，烟气出口开设于壳体顶端部，所述窑尾余热锅炉的烟气进口开设于壳体顶端部，烟气出口开设于壳体靠近底端的侧部位置处，所述烟气进口和烟气出口均为圆台状结构，所述窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉壳体内部均设置有蒸汽生成单元，窑头余热锅炉壳体内部还设置有热水器段，热水器段进侧管路与外部给水装置相连通，热水器段出侧管路一分为二，一路与窑头余热锅炉所对应的蒸汽生成单元进侧管路相连通，一路与窑尾余热锅炉所对应的蒸汽生成单元进侧管路相连通。

进一步的，所述窑头余热锅炉壳体内的热水器段靠近烟气出口设置，蒸汽生成单元靠近烟气进口设置。

进一步的，所述蒸汽生成单元包括汽包，还包括沿烟气进口指向烟气出口方向依次布置的过热器段、蒸发器段和省煤器段，省煤器段进侧管路与热水器段出侧管路相连通，省煤器段出侧管路与汽包进水口相连通，蒸发器段进侧管路与汽包下降管相连通，蒸发器段出侧管路与汽包上升管相连通，过热器段进侧管路与汽包饱和蒸汽管相连通，过热器段出侧管路与发电系统蒸汽管道相连通。

进一步的，所述热水器段包括若干水平布设的换热管，换热管进口均连接在设置于壳体外部的一个集箱上，换热管出口均连接在设置于壳体外部的另一个集箱上。

进一步的，所述过热器段、蒸发器段和省煤器段均包括若干水平布设的换热管，各管段所对应的换热管进口均连接在设置于壳体外部的一个集箱上，各管段所对应的换热管出口均连接在设置于壳体外部的另一个集箱上。

进一步的，所述窑头余热锅炉内设置的换热管为绕翅管。

进一步的，还所述窑尾余热锅炉内设置的换热管为光管。

进一步的，所述窑尾余热锅炉壳体底端部设置有圆锥状灰斗，灰斗下部开设有卸灰口。

本水泥窑余热利用系统包括窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉，锅炉壳体均为立式圆筒状中空结构，与现有方形锅炉相比，炉内烟风阻力小，优化和改善了炉内烟气流场的均布，炉内各汽水管段受热均匀，提高了烟气和汽水管段的对流换热效率，进而相应提高了余热发电效率；同时因对流换热效率提高，通过设计较小容量锅炉既可实现与水泥窑产线的匹配并达到与现有方形锅炉相同的过热蒸汽产出，有效减少了锅炉占用场地面积和余热发电建设成本。

同时，本水泥窑余热利用系统所采用的圆台状结构的烟气进口和烟气出口，能够与不同规格的烟风管道实现快速匹配对接，适配性较强，方便设备的安装以及后期维护。

此外，本水泥窑余热利用系统在窑头余热锅炉内设置有热水器段，热水器段对外来给水进行加热并共享给窑头余热锅炉的蒸汽生成单元和窑尾余热锅炉的蒸汽生成单元使用，通过系统间部件的有机布设，能够达到精简窑尾余热锅炉结构，节约建设成本的目的。

附图说明

图1为本实用新型中窑头余热锅炉结构示意图；

图2为本实用新型中窑尾余热锅炉结构示意图；

图3为本实用新型中锅炉壳体横截面换热管束布置示意图；

图4为本实用新型中锅炉壳体纵断面换热管束布置示意图。

图中：1.烟气进口、2.烟气出口、3.汽包、4.壳体、5.过热器段、6.蒸发器段、7.省煤器段、8.热水器段、9.管路、10.换热管、11.集箱、12.灰斗、13.卸灰口、14.钢架支撑。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至4所示，本实用新型所述的水泥窑余热利用系统，包括设置于窑头篦冷机厂房上方的窑头余热锅炉和设置于窑尾预热器塔架旁的窑尾余热锅炉，窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉的壳体4均为立式圆筒状中空结构，壳体4底部均设置有三点式钢架支撑14，优选的，相邻钢架支撑14之间的角度为120度，根据窑头篦冷机厂房布局、取风位置和尾排废气的工艺流程以及废气含尘特性，窑头余热锅炉烟气流向采用下进上出方式，窑头余热锅炉的烟气进口1开设于壳体4底端部，烟气出口2开设于壳体4顶端部，根据窑尾预热器尾排管道、高温风机的布置形式，窑尾余热锅炉烟气流向采用上进侧下出方式，窑尾余热锅炉的烟气进口1开设于壳体4顶端部，烟气出口2开设于壳体4靠近底端的侧部位置处，窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉上所开设的烟气进口1和烟气出口2均为圆台状结构，窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉壳体4内部均设置有蒸汽生成单元，蒸汽生成单元内的水经锅炉壳体4内流过的烟气加热能够生成过热蒸汽，作为蒸汽发电系统的动力输入用于余热发电，窑头余热锅炉壳体4内部还设置有热水器段8，热水器段8进侧管路9与外部给水装置相连通，热水器段8出侧管路9一分为二，一路与窑头余热锅炉所对应的蒸汽生成单元进侧管路9相连通，一路与窑尾余热锅炉所对应的蒸汽生成单元进侧管路9相连通，热水器段8将外来给水进行初加热后再分配至蒸汽生成单元，有利于蒸汽生成单元高效稳定的产出过热蒸汽。

本水泥窑余热利用系统包括窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉，锅炉壳体4均为立式圆筒状中空结构，与现有方形锅炉相比，炉内烟风阻力小，优化和改善了炉内烟气流场的均布，炉内各汽水管段受热均匀，提高了烟气和汽水管段的对流换热效率，进而相应提高了余热发电效率；同时因对流换热效率提高，通过设计较小容量锅炉既可实现与水泥窑产线的匹配并达到与现有方形锅炉相同的过热蒸汽产出，有效减少了锅炉占用场地面积和余热发电建设成本。

现有方形锅炉多采用四角钢架支撑或者多点式钢架支撑，本水泥窑余热利用系统所采用的立式圆筒状锅炉壳体4，结构紧凑稳固，底部采用三点式钢架支撑即可达到稳定支撑的目的。圆台状结构的烟气进口1和烟气出口2，能够与不同规格的烟风管道实现快速匹配对接，适配性较强，方便设备的安装以及后期维护。本水泥窑余热利用系统在窑头余热锅炉内设置有热水器段8，热水器段8对外来给水进行加热并共享给窑头余热锅炉的蒸汽生成单元和窑尾余热锅炉的蒸汽生成单元使用，通过系统间的有机配合，能够达到精简窑尾余热锅炉结构，节约建设成本的目的。

本水泥窑余热利用系统中，为了合理分配热能，窑头余热锅炉壳体4内的热水器段8靠近烟气出口2设置，蒸汽生成单元靠近烟气进口1设置。系统稳定运行后，自烟气进口1进入的高温烟气温度较高，首先与蒸汽生成单元进行对流换热，将热量传递至蒸汽生成单元产出过热蒸汽，温度降低的烟气接着流过靠近烟气出口2的热水器段8并与热水器段8进行对流换热，对热水器段8内的水进行初加热。

本水泥窑余热利用系统中，蒸汽生成单元包括汽包3，汽包3为现有技术中的成熟部件，一般设置在锅炉上方，还包括沿烟气进口1指向烟气出口2方向依次布置的过热器段5、蒸发器段6和省煤器段7，烟气自烟气进口1进入，依次流过过热器段5、蒸发器段6、省煤器段7，对各管段进行对流换热，省煤器段7进侧管路9与热水器段8出侧管路9相连通，省煤器段7出侧管路9与汽包3进水口相连通，蒸发器段6进侧管路9与汽包3下降管相连通，蒸发器段6出侧管路9与汽包3上升管相连通，过热器段5进侧管路9与汽包3饱和蒸汽管相连通，过热器段5出侧管路9与发电系统蒸汽管道相连通。

窑头余热锅炉内的热水器段8将初加热后的热水分别送至窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉的省煤器段7，经对流换热后热水温度进一步提升并自窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉各自对应的省煤器段7进入各自对应的汽包3，经汽水分离后热水通过各自对应的汽包3下降管进入各自对应的蒸发器段6，经对流换热热水温度进一步提升并转换为汽水混合物，再通过各自对应的汽包3上升管进入各自对应的汽包3，经进一步汽水分离后各自对应的汽包3中所产生的饱和蒸汽经汽包3饱和蒸汽管进入各自对应的过热器段5，再经对流换热形成过热蒸汽并自各自对应的过热器段5出侧管路9输出作为蒸汽发电系统的动力输入用于余热发电。

本水泥窑余热利用系统中，各管段的结构可以为管式或者箱式结构，优选的，可以为若干根并列布置的换热管束，管束中的各换热管独立设置，互不影响，便于维护更换。具体而言，窑头余热锅炉内的热水器段8包括若干水平布设的换热管10，换热管10进口均连接在设置于壳体4外部的一个集箱11上，换热管10出口均连接在设置于壳体4外部的另一个集箱11上；窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉内的过热器段5、蒸发器段6和省煤器段7均包括若干水平布设的换热管10，各管段所对应的换热管10进口均连接在设置于壳体4外部的一个集箱11上，各管段所对应的换热管10出口均连接在设置于壳体4外部的另一个集箱11上，即过热器段5中的换热管10进、出口各连接有一个集箱11，蒸发器段6中的换热管10进、出口各连接有一个集箱11，省煤器段7中的换热管10进、出口各连接有一个集箱11。

本水泥窑余热利用系统中，窑头位置高温烟气中的灰尘主要为水泥熟料颗粒，黏连性小，不易挂灰，因此窑头余热锅炉内设置的换热管10为管身设置若干翅片的绕翅管，其传热性能优于光管。窑尾位置高温烟气中的灰尘主要为水泥生料颗粒，黏连性大，易挂灰，因此窑尾余热锅炉内设置的换热管10为光管。

本水泥窑余热利用系统中，流经窑头余热锅炉的烟气中的粉尘在流动过程中，在重力作用下沉降在锅炉底部烟气进口处的窑头篦冷机中，无需额外清理，窑尾余热锅炉壳体4底端部设置有圆锥状灰斗12，灰斗12下部开设有卸灰口13，流经窑尾余热锅炉的烟气中的粉尘沉降在灰斗12中，通过卸灰口13进行清理。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水泥窑余热利用系统，包括窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉，其特征在于：所述窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉的壳体(4)均为立式圆筒状中空结构，壳体(4)底部均设置有三点式钢架支撑(14)，所述窑头余热锅炉的烟气进口(1)开设于壳体(4)底端部，烟气出口(2)开设于壳体(4)顶端部，所述窑尾余热锅炉的烟气进口(1)开设于壳体(4)顶端部，烟气出口(2)开设于壳体(4)靠近底端的侧部位置处，所述烟气进口(1)和烟气出口(2)均为圆台状结构，所述窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉壳体(4)内部均设置有蒸汽生成单元，窑头余热锅炉壳体(4)内部还设置有热水器段(8)，热水器段(8)进侧管路(9)与外部给水装置相连通，热水器段(8)出侧管路(9)一分为二，一路与窑头余热锅炉所对应的蒸汽生成单元进侧管路(9)相连通，一路与窑尾余热锅炉所对应的蒸汽生成单元进侧管路(9)相连通。

2.根据权利要求1所述的水泥窑余热利用系统，其特征在于：所述窑头余热锅炉壳体(4)内的热水器段(8)靠近烟气出口(2)设置，蒸汽生成单元靠近烟气进口(1)设置。

3.根据权利要求2所述的水泥窑余热利用系统，其特征在于：所述蒸汽生成单元包括汽包(3)，还包括沿烟气进口(1)指向烟气出口(2)方向依次布置的过热器段(5)、蒸发器段(6)和省煤器段(7)，省煤器段(7)进侧管路(9)与热水器段(8)出侧管路(9)相连通，省煤器段(7)出侧管路(9)与汽包(3)进水口相连通，蒸发器段(6)进侧管路(9)与汽包(3)下降管相连通，蒸发器段(6)出侧管路(9)与汽包(3)上升管相连通，过热器段(5)进侧管路(9)与汽包(3)饱和蒸汽管相连通，过热器段(5)出侧管路(9)与发电系统蒸汽管道相连通。

4.根据权利要求3所述的水泥窑余热利用系统，其特征在于：所述热水器段(8)包括若干水平布设的换热管(10)，换热管(10)进口均连接在设置于壳体(4)外部的一个集箱(11)上，换热管(10)出口均连接在设置于壳体(4)外部的另一个集箱(11)上。

5.根据权利要求4所述的水泥窑余热利用系统，其特征在于：所述过热器段(5)、蒸发器段(6)和省煤器段(7)均包括若干水平布设的换热管(10)，各管段所对应的换热管(10)进口均连接在设置于壳体(4)外部的一个集箱(11)上，各管段所对应的换热管(10)出口均连接在设置于壳体(4)外部的另一个集箱(11)上。

6.根据权利要求5所述的水泥窑余热利用系统，其特征在于：所述窑头余热锅炉内设置的换热管(10)为绕翅管。

7.根据权利要求5或6所述的水泥窑余热利用系统，其特征在于：所述窑尾余热锅炉内设置的换热管(10)为光管。

8.根据权利要求1所述的水泥窑余热利用系统，其特征在于：所述窑尾余热锅炉壳体(4)底端部设置有圆锥状灰斗(12)，灰斗(12)下部开设有卸灰口(13)。