一種水泥熟料生產線餘熱綜合利用系統的製作方法

2023-11-04 01:25:27 1

本發明水泥生產技術領域，特別涉及一種水泥熟料生產線餘熱綜合利用系統。

背景技術：

水泥是人類社會的主要建築材料，其行業發展與國民經濟建設密切相關。水泥生產行業是典型的高能耗行業，從水泥生產工藝上看，迴轉窯筒體、窯頭罩、蓖冷機、三次風管等設備散失的餘熱尚未有效回收，具有很大的節能潛力。水泥迴轉窯是生產水泥熟料的主要設備之一，燃料燃燒產生的高溫氣體用於加熱生料，並發生一系列化學反應，最終形成熟料。迴轉窯筒體的溫度較高，傳統的水泥行業對其產生的熱量沒有被有效回收。篦冷機是水泥廠熟料燒成系統中的重要設備，用於對已經燒成的高溫水泥熟料進行冷卻、輸送，同時為迴轉窯及分解爐等提供熱空氣，是燒成系統的主要熱回收設備。在水泥熟料煅燒工藝中，三次風管將出自篦冷機的高溫空氣作為助燃氣體輸送至分解爐內的燃料燃燒區。三次風管內壁在800-1200℃的工作環境中，不僅承受高溫腐蝕，還要經受攜有大量細顆粒熟料的高速氣流衝刷，減少了三次風管的使用壽命。窯頭罩是連接篦冷機和迴轉窯的非標準設備，易產生高溫腐蝕和衝刷磨損。富氧燃燒是一種在含氧濃度高(超過21％)的空氣進行燃燒的高效節能技術，具有火焰溫度和黑度高、燃燒速度快、燃點溫度低、煙氣量少、汙染物低等特點。該技術用於水泥熟料生產，可顯著降低噸熟料能耗、提高劣質煤利用率、提高熟料品質，同時可導致篦冷機、二次風管和三次風管煙氣溫度升高。因此，採用富氧煅燒技術的水泥爐窯，在篦冷機內、二次風管內和三次風管內存在更多可利用餘熱資源。(201310566022.X)公布了採用在篦冷機低溫度外表面包裹循環水包的方法回收水泥熟料餘熱。(201510618017.8、201510618031.8、201510617368.7、201510618002.1)公布了在篦冷機底部外殼和熟料通道之間布置換熱管的餘熱回收方法。在對於迴轉窯三次風管改造的專利中，多以通過結構和材料的改造來增加三次風管的內壁抗磨特性及結構穩定性，如(201320256388.2)公布了在三次風管彎管處內壁上設多個抗磨板來增加三次風管的使用壽命；而關於三次風管的餘熱利用的相關專利發明很少，所查專利中僅(201110425284.5)公布了採用在三次風管上布置蒸汽過熱器以對流換熱方式回收餘熱，並用來提高蒸汽溫度和壓力的方法。

技術實現要素：

本發明的目的是：提供一種水泥熟料生產線餘熱綜合利用系統，具有取熱快、熱利用率高、經濟效益高等特點，能夠顯著降低噸熟料能耗、提高劣質煤利用率、提高熟料品質。

本發明的技術方案是：一種水泥熟料生產線餘熱綜合利用系統，包括：迴轉窯輻射熱吸收罩、三次風管取熱裝置、窯頭罩取熱裝置、篦冷機篦冷機取熱裝置、氣泡、汽輪機、減速器、鼓風機、耦合器、電機、冷凝器、除氧器、水泵、冷凝塔、冷卻水泵；

所述迴轉窯輻射熱吸收罩設置在迴轉窯筒體外壁，通過對流換熱、輻射散射的方式，獲取迴轉爐內的熱量，形成高溫水流和水蒸氣進入所述汽包；

所述三次風管取熱裝置安裝在三次風管的中段位置，通過對流換熱、輻射散射的方式，獲取迴轉窯內的熱量，形成高溫水流和水蒸氣進入所述汽包；

所述窯頭罩取熱裝置安裝在窯頭罩內頂壁和側壁，通過對流換熱、輻射散射的方式，獲取窯頭罩內的熱量，形成高溫水流和水蒸氣進入所述汽包；

所述篦冷機用於對已經燒成的高溫水泥熟料進行冷卻、輸送；

所述篦冷機取熱裝置安裝在篦冷機內頂壁和側壁，通過對流換熱、輻射散射的方式，獲取篦冷機內的熱量，形成高溫水流和水蒸氣進入所述汽包；

所述氣泡中的水經過迴轉窯輻射熱吸收罩、三次風管取熱裝置、窯頭罩取熱裝置、篦冷機取熱裝置吸收水泥熟料餘熱，形成高溫水流和水蒸氣進入所述汽包。

所述汽輪機在所述汽包傳送的高溫高壓水蒸氣的作用下，向所述減速器輸送不穩定的軸功，帶動所述減速器運轉；所述汽輪機將乏汽傳送給所述冷凝器；

所述減速器用於將所述汽輪機傳送的不穩定的軸功穩定成低速穩定的驅動力，並傳送所述鼓風機；

所述鼓風機在所述減速器的勻速帶動下為篦冷機鼓風；所述鼓風機可以在所述耦合器的帶動下為為篦冷機鼓風；

所述耦合器用於實現所述電機與所述鼓風機的耦合，當所述減速器傳給所述鼓風機的驅動力不足時，將所述電機的驅動力傳遞給所述鼓風機；

所述電機用於在餘熱利用系統啟動階段和所述汽輪機沒有驅動力輸出時驅動所述耦合器，從而帶動所述鼓風機為篦冷機鼓風；

所述冷凝器用於將所述汽輪機傳送的乏汽進行冷凝，在送入所述除氧器進行除氧；

所述除氧器用於出去冷凝水中的氧氣；

所述水泵用於將經過除氧的冷凝水增壓輸送到所述汽包；

所述冷卻塔與用於產生冷卻水，並在所述冷卻水泵的作用下，使冷卻水在所述冷凝器中循環；

所述冷卻水泵用於將所述冷卻塔產生的冷卻水輸送給所述冷凝器。

更近一步地，所述迴轉窯輻射熱吸收罩成圓筒形，設置在迴轉窯的外圍；圓筒形的所述迴轉窯輻射熱吸收罩內壁上設置有換熱管，水從換熱管快速流過，帶走迴轉爐的熱量。

更近一步地，所述三次風管取熱裝置安裝在三次風管中段位置，所述三次風管取熱裝置包括換熱介質入口、入口處聯箱盤、換熱管道、固定盤、換熱介質出口、出口處聯箱、法蘭、換熱管道隔板；所述換熱介質入口用於連接外部餘熱利用系統，將外部水流接入；所述入口處聯箱盤用於使多個所述換熱管道成圓形排列；所述換熱介質入口設置在所述入口處聯箱盤上；所述換熱管道用於將所述換熱介質入口進入的水流，通過對流換熱和輻射散射方式獲取迴轉爐內的熱量後，形成高溫水流和水蒸氣；所述換熱管外表塗有熱輻射吸收塗層；所述固定盤用於固定所述換熱管道；所述換熱介質出口將所述換熱管道內形成的高溫水流和水蒸氣排出；所述出口處聯箱盤用於使多個所述換熱管道成圓形排列；所述換熱介質出口設置在所述出口處聯箱盤上；所述法蘭用於實現與迴轉窯三次風管的連接；所述換熱管道隔板設置於所述換熱管道中間位置，用於實現在所述換熱管道的穩固與隔離。

更近一步地，所述窯頭罩取熱裝置內置塗有吸熱材料的換熱管，換熱管固定安裝在窯頭罩頂壁和兩個側壁上，水在換熱管內循環，帶走窯頭罩內的熱量。

更近一步地，所述篦冷機取熱裝置包括：換熱管、換熱組外殼、固定槽，所述換熱管安裝在所述換熱組外殼內，所述固定槽將裝有多個所述換熱管的所述換熱組外殼固定在篦冷機外殼頂壁和兩個側壁上；所述換熱管內壁設置短翅片，外表塗有熱輻射吸收塗層，用於增強水的對流換熱。

本發明採用在迴轉窯筒體、篦冷機、三次風管和窯頭罩中加裝取熱裝置，實現了更高效的取熱，採用餘熱拖動鼓風機，將從篦冷機得到的餘熱最終用於拖動篦冷機運行時所需的鼓風機，減少了能量轉換過程，提高了餘熱利用效率，從而達到在不影響原生產的情況下，更高效的利用水泥熟料餘熱，尤其是在進行了富氧煅燒技術改造的水泥熟料生產線上，水泥熟料降溫更快，餘熱回收效果更好，顯著降低了噸熟料能耗，提高了劣質煤利用率和熟料品質。

附圖說明

圖1為本發明組成示意圖；

圖2為本發明三次風管取熱裝置結構示意圖；

圖3為本發明三次風管取熱裝置剖面結構示意圖；

圖4為本發明篦冷機取熱裝置結構示意圖。

1—迴轉窯輻射熱吸收罩、2—三次風管取熱裝置、3--窯頭罩取熱裝置、4—篦冷機5—篦冷機取熱裝置、6—氣泡、7—汽輪機、8—減速器、9—鼓風機、10—耦合器、11—電機、12—冷凝器、13—除氧器、14—水泵、15—冷凝塔、16—冷卻水泵、21--換熱介質入口、22--入口處聯箱盤、23--換熱管道、24--固定盤、25--換熱介質出口、26--出口處聯箱盤、27--法蘭、28--換熱管道隔板、51--換熱管、52--換熱組外殼、53--固定槽、54—水泥熟料

具體實施方式

實施例1：參見圖1至圖4，一種水泥熟料生產線餘熱綜合利用系統，包括：迴轉窯輻射熱吸收罩1、三次風管取熱裝置2、窯頭罩取熱裝置3、篦冷機4篦冷機取熱裝置5、氣泡6、汽輪機7、減速器8、鼓風機9、耦合器10、電機11、冷凝器12、除氧器13、水泵14、冷凝塔15、冷卻水泵16；

所述迴轉窯輻射熱吸收罩1設置在迴轉窯筒體外壁，通過對流換熱、輻射散射的方式，獲取迴轉爐內的熱量，形成高溫水流和水蒸氣進入所述汽包5；所述迴轉窯輻射熱吸收罩1成圓筒形，設置在迴轉窯的外圍；圓筒形的所述迴轉窯輻射熱吸收罩1內壁上設置有換熱管，水從換熱管快速流過，帶走迴轉爐的熱量；

所述三次風管取熱裝置2安裝在三次風管的中段位置，通過對流換熱、輻射散射的方式，獲取迴轉窯內的熱量，形成高溫水流和水蒸氣進入所述汽包5；所述三次風管取熱裝置2安裝在三次風管中段位置，所述三次風管取熱裝置2包括換熱介質入口21、入口處聯箱盤22、換熱管道23、固定盤24、換熱介質出口25、出口處聯箱26、法蘭27、換熱管道隔板28；所述換熱介質入口21用於連接外部餘熱利用系統，將外部水流接入；所述入口處聯箱盤22用於使多個所述換熱管道23成圓形排列；所述換熱介質入口21設置在所述入口處聯箱盤22上；所述換熱管道23用於將所述換熱介質入口21進入的水流，通過對流換熱和輻射散射方式獲取迴轉爐內的熱量後，形成高溫水流和水蒸氣；所述換熱管23外表塗有熱輻射吸收塗層；所述固定盤24用於固定所述換熱管道23；所述換熱介質出口25將所述換熱管道23內形成的高溫水流和水蒸氣排出；所述出口處聯箱盤26用於使多個所述換熱管道23成圓形排列；所述換熱介質出口25設置在所述出口處聯箱盤26上；所述法蘭27用於實現與迴轉窯三次風管的連接；所述換熱管道隔板28設置於所述換熱管道23中間位置，用於實現在所述換熱管道23的穩固與隔離；

所述窯頭罩取熱裝置3安裝在窯頭罩內頂壁和側壁，通過對流換熱、輻射散射的方式，獲取窯頭罩內的熱量，形成高溫水流和水蒸氣進入所述汽包5；所述窯頭罩取熱裝置3內置塗有吸熱材料的換熱管，換熱管固定安裝在窯頭罩頂壁和兩個側壁上，水在換熱管內循環，帶走窯頭罩內的熱量；

所述篦冷機4用於對已經燒成的高溫水泥熟料進行冷卻、輸送；

所述篦冷機取熱裝置5安裝在篦冷機內頂壁和側壁，通過對流換熱、輻射散射的方式，獲取篦冷機內的熱量，形成高溫水流和水蒸氣進入所述汽包6；所述篦冷機取熱裝置5包括：換熱管51、換熱組外殼52、固定槽53，所述換熱管51安裝在所述換熱組外殼52內，所述固定槽53將裝有多個所述換熱管51的所述換熱組外殼52固定在篦冷機外殼頂壁和兩個側壁上；所述換熱管51內壁設置短翅片，外表塗有熱輻射吸收塗層，用於增強水的對流換熱；

所述氣泡6中的水經過迴轉窯輻射熱吸收罩1、三次風管取熱裝置2、窯頭罩取熱裝置3、篦冷機取熱裝置5吸收水泥熟料餘熱，形成高溫水流和水蒸氣進入所述汽包6；

所述汽輪機7在所述汽包6傳送的高溫高壓水蒸氣的作用下，向所述減速器8輸送不穩定的軸功，帶動所述減速器8運轉；所述汽輪機7將乏汽傳送給所述冷凝器11；

所述減速器8用於將所述汽輪機7傳送的不穩定的軸功穩定成低速穩定的驅動力，並傳送所述鼓風機9；

所述鼓風機9在所述減速器8的勻速帶動下為篦冷機鼓風；所述鼓風機9可以在所述耦合器10的帶動下為為篦冷機鼓風；

所述耦合器10用於實現所述電機11與所述鼓風機9的耦合，當所述減速器8傳給所述鼓風機9的驅動力不足時，將所述電機11的驅動力傳遞給所述鼓風機9；

所述電機11用於在餘熱利用系統啟動階段和所述汽輪機7沒有驅動力輸出時驅動所述耦合器10，從而帶動所述鼓風機9為篦冷機鼓風；

所述冷凝器12用於將所述汽輪機7傳送的乏汽進行冷凝，在送入所述除氧器13進行除氧；

所述除氧器13用於出去冷凝水中的氧氣；

所述水泵14用於將經過除氧的冷凝水增壓輸送到所述汽包6；

所述冷卻塔15與用於產生冷卻水，並在所述冷卻水泵12的作用下，使冷卻水在所述冷凝器10中循環；

所述冷卻水泵16用於將所述冷卻塔11產生的冷卻水輸送給所述冷凝器10。