利用水泥窯高溫煙氣作為熱源進行換熱的方法
2023-09-22 15:56:40 1
專利名稱：利用水泥窯高溫煙氣作為熱源進行換熱的方法
技術領域：
本發明涉及無機非金屬材料技術領域，特別涉及一種利用水泥窯高溫煙氣作為熱源進 行換熱的方法。
技術背景目前，含有機質廢物的處置及替代燃料的製備，是燃燒科學及工業應用技術研究的熱 點，有機質廢物的幹化脫水通常需要較多的熱源，傳統的廢熱不能完全滿足有機質廢物如 汙泥的幹化用熱需求。利用廢棄物作為燃料是水泥替代燃料發展的一個方向，隨著中國水 處理市場的日益完善，汙泥的焚燒處置將成為汙泥處置利用的主流方式，利用水泥窯焚燒 處置幹化汙泥也必然將成為汙泥焚燒處置的一個主要方式。而一般水泥生產系統廢熱溫度 低，作為含有機質廢物幹化的熱源，可幹化的能力有限，因此使水泥窯規模化處置廢棄物、 含有機物質替代燃料的規模等受到很大的限制。 發明內容本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種可實現水泥生產和替代燃料制 備處置兼顧，並且能夠提高幹化能力的利用水泥窯高溫煙氣作為熱源進行換熱的方法。本發明為解決公知技術中存在的技術問題所採取的技術方案是 一種利用水泥窯高溫 煙氣作為熱源進行換熱的方法，從水泥窯窯尾煙室、分解爐出口等高溫低負壓區域抽取部 分溫度在850 110(TC的高溫煙氣，所述高溫煙氣經除塵後，和流動的熱媒介在換熱器上 進行熱量交換，高溫煙氣溫度降低並排出，熱媒介升溫後提供熱量。本發明還可以採用如下技術措施所述的利用水泥窯高溫煙氣作為熱源進行換熱的方法，其特徵是熱量交換採用逆流 式換熱，導熱介質採用翼片式間壁換熱。所述的利用水泥窯高溫煙氣作為熱源進行換熱的方法，其特徵是高溫煙氣從水泥窯 窯尾煙室、分解爐出口經取氣熱工管道進入除塵器，所述除塵器採用高效低阻力旋風收塵 器，進口風速在18 24m/s，旋風筒進出口阻力降〈1000Pa,經旋風筒分離後的熱生料粉 經料管、雙道鎖風閥送入窯尾煙室或分解爐，潔淨高溫氣體送入換熱器。所述的利用水泥窯高溫煙氣作為熱源進行換熱的方法，其特徵是換熱器採用導熱油或水作為熱媒介進行間壁換熱，導熱油或水在換熱器內被升溫後作為熱源使用，高溫煙氣換熱後，其尾氣溫度在30(TC以下，經風機升壓後，作為原燃料烘乾用熱源繼續進入水泥 生產系統使用，或進入生產線餘熱回收系統進一步回收熱量，並利用系統的煙氣淨化裝置 完成清潔排放。所述的利用水泥窯高溫煙氣作為熱源進行換熱的方法，其特徵是換熱器採用震打裝置清潔換熱壁面，在換熱器中部，滷素鹽沉積最大機率區設置壓縮空氣定期吹掃，回收的灰渣經冷卻後送入水泥磨系統作為混合材料使用。所述的利用水泥窯高溫煙氣作為熱源進行換熱的方法，其特徵是為抽取水泥窯系統 高溫煙氣，對水泥窯系統應進行調整，以保證水泥窯系統生產的連續穩定，依據高溫煙氣 取氣量的規模，對相關的窯尾煙室縮口、分解爐中部噴騰縮口、分解爐餵煤系統能力進行 改造A、 分解爐出口煙氣抽取量在0 5%，窯系統的窯爐系統不進行調整，B、 分解爐出口煙氣抽取量在5 15%，窯尾煙室縮口直徑擴大0 5%，分解爐餵煤 系統能力增加5 10%;C、 分解爐出口煙氣抽取量在15 25%,窯尾煙室縮口直徑擴大5 10%,分解爐中 部噴騰縮口直徑擴大0 5%，分解爐餵煤系統能力增加10 20%。D、 預分解窯的煙室出口煙氣抽取量在0 5%，窯系統的窯爐系統不進行調整，E、 預分解窯的煙室出口煙氣抽取量在5 15%，窯尾煙室縮口直徑縮小5 10%。 本發明具有的優點和積極效果是利用水泥生產過程中的高溫煙氣作為烘乾含有機質廢物的熱源使用，提高窯系統處理廢棄物的能力。通過對水泥窯系統的部分關鍵熱工部件 的改造實現對水泥生產不影響，並可利用取氣管道及換熱器部分除去氯、鹼金屬等水泥生 產有害組分，優化了水泥生產的過程控制及工藝調整手段。控制高溫煙氣的抽取量和導熱 油/水的熱流量，操作方便，工藝過程簡單。可靈活依據汙泥幹化用熱需求進行調整。與 利用水泥窯系統正常的生產廢熱相比，汙泥的處置能力有顯著的增加，且水泥生產對傳統 礦物燃料的消耗量有明顯的降低。
圖l是本發明的流程圖；圖2是實施本發明的設備的布局圖。圖中的標號分別為1、控制調節閥門，2、收塵器，3、雙道重錘鎖風閥，4、膨脹節， 5、換熱器，6、換熱器的清灰振打裝置，7、風量調節閥，8、離心風機，9、水泥窯系統 高溫過程煙氣取風口至收塵器的管道，10、收塵器至換熱器管道，11、換熱器至風機進口 管道，12、風機出口排風管道，13、入窯(分解爐)熱生料料管，14、水泥窯窯尾煙室， 15、分解爐。
具體實施方式
為能進一步了解本發明的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，並配合附圖詳 細說明如下本發明為解決當前水泥生產線規模化地利用含有機質的廢物作為替代燃料的問題，提 供了利用水泥生產過程高溫煙氣作為幹化熱源製備替代燃料的供熱方法。本方法通過優化 水泥生產工藝，控制參數，實現不同種類的廢棄物規模化幹化製備，操作的工藝過程簡單， 可實現水泥生產和替代燃料製備處置兼顧，實現社會廢物處置利用的效益最大化。一種利用水泥窯高溫煙氣作為熱源進行換熱的方法從水泥窯的窯尾煙室、分解爐出口等高溫低負壓相對低含塵區域抽取部分溫度在850 110(TC的高溫煙氣，和流動的導熱 油或水在換熱器上進行熱量交換，煙氣溫度從850 110(TC降低到小於300'C，導熱油或 水升溫後提供熱量供含有機質廢物幹化脫水使用。為抽取水泥窯系統高溫煙氣，對水泥窯 系統應進行調整，以保證水泥窯系統生產的連續穩定，依據高溫煙氣取氣量的規模，對相 關的窯尾煙室縮口、分解爐中部噴騰縮口、分解爐餵煤系統能力進行改造A、 分解爐出口煙氣抽取量在0 5%，窯系統的窯爐系統不進行調整，B、 分解爐出口煙氣抽取量在5 15%,窯尾煙室縮口直徑擴大0 5%,分解爐餵煤 系統能力增加5 10%;C、 分解爐出口煙氣抽取量在15 25%，窯尾煙室縮口直徑擴大5 10%，分解爐中 部噴騰縮口直徑擴大0 5%，分解爐餵煤系統能力增加10 20%。D、 預分解窯的煙室出口煙氣抽取量在0 5%，窯系統的窯爐系統不進行調整，E、 預分解窯的煙室出口煙氣抽取量在5 15%，窯尾煙室縮口直徑縮小5 10%。 高溫煙氣從煙室、分解爐取氣熱工管道進入高效旋風除塵器，在所述除塵器內含塵的高溫煙氣實現氣固分離，氣固分離後的熱生料粉經料管、雙道鎖風閥送入分解爐或窯尾煙 室，潔淨氣體送入高溫熱媒餘熱回收換熱器，採用導熱油或水作為熱媒介進行間壁換熱， 來自汙泥幹化系統的導熱油或水在換熱器內被升溫後送入汙泥幹化系統作為汙泥幹化熱 源使用。高溫過程煙氣換熱後，其尾氣可作為原燃料烘乾用熱源繼續進入水泥生產系統使 用，或進入生產線餘熱回收系統進一步回收熱量。收塵器採用高效低阻力旋風收塵器，進口風速在18 24m/s，收塵效率達到95%，旋 風筒進出口阻力降〈1000Pa，旋風筒採用熱料自鎖風。換熱器上的熱量交換採用逆流式換熱，導熱油或水採用翼片式間壁換熱，換熱器採用 震打裝置清潔換熱壁面，在換熱器中部，滷素鹽沉積最大機率區設置壓縮空氣定期吹掃， 保證換熱器內換熱面的清潔，即保證了高而穩定的熱交換效率。回收的灰渣富含滷素及鹼 金屬鹽，主要成分為熱生料，經冷卻後送入水泥磨系統作為混合材料使用。換熱後的低溫煙氣，溫度在30(TC以下，經風機升壓後，尾氣可作為原料、燃料乾燥 用熱風重新進入水泥生產系統或進一步熱交換，用於餘熱發電。利用已有系統的煙氣淨化 裝置完成清潔排放。請參閱圖1和圖2，本發明通過在水泥窯窯尾煙室14或分解爐15上增設一個取風口， 引出含熱生料粉的含塵工藝過程煙氣進入水泥窯系統高溫過程煙氣取風口至旋風收塵器 管道9，管道9上設置控制調節閥門1，該含塵高溫煙氣進入高效低壓損旋風收塵器2進 行氣固分離。分離出的高溫生料粉依據水泥生產線的不同工藝布置特點，沿旋風筒下方的 入窯(分解爐)熱生料料管13送入分解爐15或窯尾煙室14，在該料管上採用雙道重錘 鎖風閥3進行管道的氣固通道的隔斷，防止來自旋風筒內竄風降低選粉效率。經過氣固分 離後的高溫煙氣經旋風收塵器至供換熱器管道10及換熱器前膨脹節4進入高溫熱媒餘熱 回收換熱器5，來自廢棄物(例如汙泥)幹化的低溫導熱油/水經輸油管道進入熱回收換熱器5，在熱交換器5內通過間壁換熱，導熱油溫度升高離開換熱器，重新回到汙泥幹化作 為熱源使用。煙氣通過多組翼片換熱，後溫度降低到小於30(TC，經換熱器至風機進口管 道11進入離心風機8經風機出口排風管道12排出。該離心風機為整個系統的風路的驅動 源，在風機前設置風量調節閥門7，通過該閥門的開度調整調控整個系統的供熱量和供風 量。系統供熱的調整，通過調整輸油管道的泵轉速，控制進入及離開換熱器的油溫可以進 一步實現對熱量輸送的微調。為保證換熱器換熱面的清潔，換熱器設置震打清潔裝置6， 並在換熱器高溫區域設置壓縮空氣脈動吹掃，以防止無機鹽的冷凝結垢。
權利要求
1.一種利用水泥窯高溫煙氣作為熱源進行換熱的方法，其特徵是從水泥窯窯尾煙室、分解爐出口高溫低負壓區域抽取部分溫度在850～1100℃的高溫煙氣，所述高溫煙氣經除塵後，和流動的熱媒介在換熱器上進行熱量交換，高溫煙氣溫度降低並排出，熱媒介升溫後提供熱量。
2. 根據權利要求1所述的利用水泥窯高溫煙氣作為熱源進行換熱的方法，其特徵是:熱量交換採用逆流式換熱，導熱介質採用翼片式間壁換熱。
3. 根據權利要求2所述的利用水泥窯高溫煙氣作為熱源進行換熱的方法，其特徵是:高溫煙氣從水泥窯窯尾煙室、分解爐出口經取氣熱工管道進入除塵器，所述除塵器採用高效低阻力旋風收塵器，進口風速在18 24m/s，旋風筒進出口阻力降〈1000Pa，旋風筒 採用熱料自鎖風，分離後的熱生料粉經料管、雙道鎖風閥送入窯尾煙室或分解爐，潔淨 高溫氣體送入換熱器。
4. 根據權利要求2或3所述的利用水泥窯高溫煙氣作為熱源進行換熱的方法，其特 徵是換熱器採用導熱油或水作為熱媒介進行間壁換熱，導熱油或水在換熱器內被升溫 後作為熱源使用，高溫煙氣換熱後，其尾氣溫度在30(TC以下，經風機升壓後，作為原、 燃料烘乾用熱源繼續進入水泥生產系統使用，或進入生產線餘熱回收系統進一步回收熱 量，並利用系統的煙氣淨化裝置完成清潔排放。
5. 根據權利要求4所述的利用水泥窯高溫煙氣作為熱源進行換熱的方法，其特徵是 換熱器採用震打裝置清潔換熱壁面，在換熱器中部，滷素鹽沉積最大機率區設置壓縮空 氣定期吹掃，回收的灰渣經冷卻後送入水泥磨系統作為混合材料使用。
6. 根據權利要求5所述的利用水泥窯高溫煙氣作為熱源進行換熱的方法，其特徵是 為抽取水泥窯系統高溫煙氣，對水泥窯系統應進行調整，以保證水泥窯系統生產的連續 穩定，依據高溫煙氣取氣量的規模，對相關的窯尾煙室縮口、分解爐中部噴騰縮口、分 解爐餵煤系統能力進行改造A、 分解爐出口煙氣抽取量在0 5%，窯系統的窯爐系統不進行調整，B、 分解爐出口煙氣抽取量在5 15%，窯尾煙室縮口直徑擴大0 5%，分解爐餵煤 系統能力增加5 10%;C、 分解爐出口煙氣抽取量在15 25%，窯尾煙室縮口直徑擴大5 10%，分解爐中 部噴騰縮口直徑擴大0 5%，分解爐餵煤系統能力增加10 20%。D、 預分解窯的煙室出口煙氣抽取量在0 5%，窯系統的窯爐系統不進行調整，E、 預分解窯的煙室出口煙氣抽取量在5~15%,窯尾煙室縮口直徑縮小5 10%。
全文摘要
本發明涉及一種利用水泥窯高溫煙氣作為熱源進行換熱的方法。其特點是從水泥窯預分解窯的煙室、分解爐出口等高溫低負壓區域抽取部分溫度在850～1100℃的高溫煙氣，所述高溫煙氣經除塵後，和流動的熱媒介在換熱器上進行熱量交換，高溫煙氣溫度降低並排出，熱媒介升溫後提供熱量。本發明利用水泥生產過程中的高溫煙氣作為烘乾含有機質廢物的熱源使用，通過對水泥窯系統的部分關鍵熱工部件的改造實現對水泥生產無影響，並可利用取氣管道及換熱器部分除去氯、鹼金屬等水泥生產有害組分，優化了水泥生產的過程控制及工藝調整手段。
文檔編號F27D17/00GK101216253SQ200710060550
公開日2008年7月9日 申請日期2007年12月28日 優先權日2007年12月28日
發明者沈序輝, 胡芝娟, 鄭金召 申請人:天津水泥工業設計研究院有限公司