一种减少窑筒体表面能耗损失的水泥生产装置及其方法与流程

1.本发明属于水泥窑余热利用技术领域，具体涉及一种减少窑筒体表面能耗损失的水泥生产装置及其方法。


背景技术：

2.在水泥生产过程中，热耗是评判烧成系统技术先进性的主要指标；熟料形成热主要取决于生料组成，通过优化生料配料，可以降低熟料形成热；预热器出口废气显热主要取决于出口废气量与温度，目前通过优化预热器配置，降低煤耗，减少废气量，提高换热效率，降低出口废气温度，从而减少出口废气热损失；系统表面散热取决于系统表面积和表面温度，在现有工艺条件下，通过优化系统内部隔热，减少热量传出，或可以通过提高单位容积产量，降低单位熟料的系统表面散热损失；窑头热损失集中在窑头篦冷机系统，除出篦冷机熟料带走热和表面散热外，主要包含篦冷机余风带走热量，目前主要是通过二次风和三次风回收热量、及通过煤磨系统和余热发电系统利用热量来降低窑头余风热损失。
3.窑头烟气余热来源于熟料的冷却过程，出回转窑的熟料温度达1300-1400℃，从窑口卸落到篦冷机篦床上，沿篦床全长分布开，形成一定厚度的料床，冷却风从料床下方向上吹入料层内，渗透扩散，对热熟料进行冷却；篦冷机头部完成最大限度的急冷，并能得到较高的二、三次风温，中部通过调节风量需保证头部和中部能达90％以上的冷却效果，不能让尾部承受过大的冷却负荷；尾部风量能少则少，以保证熟料冷却效果和窑头负压为准。冷却熟料后的冷却风成为热风，篦冷机头部热风被用作二次风和三次风分别送入回转窑和分解炉助燃；篦冷机中部废气温度约350-500℃，可以被作为烘干热源进入煤磨系统，也可以进入窑头余热锅炉发电，完成热交换后与篦冷机尾部的废气会合，烟气温度降至90-100℃左右，进入窑头收尘器，达标后由引风机经窑头烟囱排入大气，由此可知，窑头废气经余热发电热回收后外排的余风温度仍在90-100℃左右，这部分热能未被最大限度地利用，直接外排造成了系统的热焓损失，此时则易存在以下缺陷：
4.①
窑头废气经余热发电热回收后外排的余风温度仍在90-100℃左右，这部分热能未被最大限度地利用，直接外排造成了系统的热焓损失；
5.②
作为熟料煅烧设备的回转窑，在运行过程中，窑筒体外表面温度可达到300℃左右，大量的热量通过窑筒体表面以辐射散热的形式散失到环境中，不仅对环境产生热污染，还造成了热量的损失。
6.因此，需要一种减少窑筒体表面能耗损失的水泥生产装置及其方法，解决现有技术中存在的对水泥生产的回转窑窑头热量和窑筒体表面热量利用率降低的问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种减少窑筒体表面能耗损失的水泥生产装置及其方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种减少窑筒体表面能耗损失的水
泥生产装置，包括回转窑和篦冷机，所述回转窑与所述篦冷机之间连通有烟气导管，所述回转窑远离烟气导管的一侧连通有预热导管，所述篦冷机的顶面连通有呈依次分布的急冷管、余热导管和冷却导管，所述急冷管与所述预热导管之间设置有烟气预热处理机构，所述烟气导管与所述余热导管之间设置有与烟气预热处理机构相连接的烟气余热利用机构，所述烟气余热利用机构的一侧设置有与冷却导管相配合的烟气循环机构。
9.方案中需要说明的是，所述烟气预热处理机构包括与急冷管和预热导管均连通的预热器，所述预热器的一侧设置有高温电除尘器，所述高温电除尘器与所述预热器的顶端连通有导管a，所述高温电除尘器的一侧连接有scr脱硝反应器。
10.进一步值得说明的是，所述烟气余热利用机构包括与烟气导管连通的旁路导管，所述旁路导管与所述余热导管的顶端共同连接有混合器，所述混合器的顶部中心处连通有导管b，所述导管b的端部连通有锅炉，所述锅炉与所述scr脱硝反应器之间连通有导管c，所述混合器的内部穿设有冷水管，所述冷水管的顶端与所述锅炉的顶部相连。
11.更进一步需要说明的是，所述烟气循环机构包括与冷却导管连通的余热发电aqc炉，所述锅炉的一侧设置有冷却器，所述冷却器的底部一侧与所述锅炉之间连通有高温风机a，所述冷却器的底部另一侧与所述余热发电aqc炉的顶部一侧连通有高温风机b，所述冷却器与所述余热发电aqc炉的外侧设置有窑尾除尘器，所述窑尾除尘器的一侧分别与所述冷却器和余热发电aqc炉之间连通有导管d和导管e，所述余热发电aqc炉的底部一侧连通有回流管，所述回流管与所述窑尾除尘器之间设置有排风机。
12.作为一种优选的实施方式，所述预热器的内壁固定有滤芯柱，所述滤芯柱、所述急冷管和所述预热导管之间呈上下依次分布。
13.作为一种优选的实施方式，所述预热器与所述scr脱硝反应器的底端均连通有集废导管，所述回转窑的一侧设置有集废室，所述集废导管与所述集废室之间设置有输送泵。
14.作为一种优选的实施方式，所述锅炉远离冷水管的一侧连通有进水管，所述进水管与所述冷水管之间沿所述锅炉中心处呈对称设置。
15.一种减少窑筒体表面能耗损失的水泥生产装置的使用方法，其包括以下步骤：
16.s1、急冷预热烟气处理：回转窑产生的部分高温烟气通过预热导管进入至预热器内，同时通过烟气导管进入篦冷机中进行急速冷却的烟气通过急冷管进入至预热器内，对预热器内高温烟气进行中和降温处理，并保持其具有适宜高温，继而从导管a中进入高温电除尘器进行初步除尘处理，直至进入scr脱硝反应器中进行除尘脱硝处理；
17.s2、余热利用烟气处理：篦冷机中经骤冷降温留存余热的烟气以及烟气导管中途经旁路导管的烟气在混合器内进行中和降温，既可以对途经混合器的冷水管内的冷水进行预热加热处理，又可将其通入锅炉下方进行热加工，同时步骤s1中经除尘脱硝的烟气可进入锅炉内，从而对锅炉内的冷水进行加热处理；
18.s3、烟气循环利用处理：篦冷机内冷却导管内输送的烟气进入至余热发电aqc炉内，进行余热发电处理，产生的高温烟气部分通过高温风机b送入至冷却器内，同时锅炉中产生的高温烟气通过高温风机a送入至冷却器内进行汇聚冷却处理，冷却器内冷却后的烟气和余热发电aqc炉内产生的高温烟气分别通过导管d和导管e进入窑尾除尘器内进行除尘除尘，经除尘后的烟气通过排风机继续进入余热发电aqc炉内进行预热处理，从而形成烟气的循环利用。
19.与现有技术相比，本发明提供的一种减少窑筒体表面能耗损失的水泥生产装置及其方法，至少包括如下有益效果：
20.(1)回转窑产生的高温烟气进篦冷机中急冷管、余热导管和冷却导管分别输送至预热器、锅炉以及余热发电aqc炉内进行再次利用，并且其冷却产生的烟气分别烟气预热处理机构、烟气余热利用机构和烟气循环机构进行电除尘器除尘、scr脱硝、锅炉预热加热、冷却器冷却以及窑尾除尘，最后净化送入余热发电aqc炉内进行再次利用，从而有效降低回转炉产生的高温烟气的排放，大大提高了对其的余热利用效果，从而一定程度上节约了能耗。
21.(2)回转窑产生的部分高温烟气通过预热导管进入至预热器内，同时通过烟气导管进入篦冷机中进行急速冷却的烟气通过急冷管进入至预热器内，对预热器内高温烟气进行中和降温处理，并保持其具有适宜高温，从而节约了预热器进行余热所需能耗，提高了对回转窑中高温烟气的利用率。
22.(3)篦冷机中经骤冷降温留存余热的烟气以及烟气导管中途经旁路导管的烟气在混合器内进行中和降温，既可以对途经混合器的冷水管内的冷水进行预热加热处理，又可将其通入锅炉下方进行热加工，同时经除尘脱硝的烟气可进入锅炉内，从而对锅炉内的冷水进行加热处理。
附图说明
23.图1为本发明的系统流程示意图；
24.图2为本发明的预热器处剖视结构结构示意图；
25.图3为本发明的滤芯柱俯视结构示意图；
26.图4为本发明的方法流程结构示意图。
27.图中：1、回转窑；2、篦冷机；3、烟气导管；4、预热导管；5、急冷管；6、余热导管；7、冷却导管；8、烟气预热处理机构；801、预热器；802、高温电除尘器；803、导管a；804、scr脱硝反应器；9、烟气余热利用机构；901、旁路导管；902、混合器；903、导管b；904、锅炉；905、导管c；906、冷水管；10、烟气循环机构；1001、余热发电aqc炉；1002、冷却器；1003、高温风机a；1004、高温风机b；1005、窑尾除尘器；1006、导管d；1007、导管e；1008、回流管；1009、排风机；11、滤芯柱；12、集废导管；13、集废室；14、输送泵；15、进水管。
具体实施方式
28.下面结合实施例对本发明做进一步的描述。
29.为了使得本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
30.以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的保护范围。实施例中的条件可以根据具体条件做进一步的调整，在本发明的构思前提下对本发明的方法简单改进都属于本发明要求保护的范围。
31.请参阅图1-4，本发明提供一种减少窑筒体表面能耗损失的水泥生产装置，包括回
转窑1和篦冷机2，回转窑1与篦冷机2之间连通有烟气导管3，回转窑1远离烟气导管3的一侧连通有预热导管4，篦冷机2的顶面连通有呈依次分布的急冷管5、余热导管6和冷却导管7，急冷管5与预热导管4之间设置有烟气预热处理机构8，烟气导管3与余热导管6之间设置有与烟气预热处理机构8相连接的烟气余热利用机构9，烟气余热利用机构9的一侧设置有与冷却导管7相配合的烟气循环机构10。
32.进一步地如图1所示，值得具体说明的是，烟气预热处理机构8包括与急冷管5和预热导管4均连通的预热器801，预热器801的一侧设置有高温电除尘器802，高温电除尘器802与预热器801的顶端连通有导管a803，高温电除尘器802的一侧连接有scr脱硝反应器804。
33.进一步地如图1所示，值得具体说明的是，烟气余热利用机构9包括与烟气导管3连通的旁路导管901，旁路导管901与余热导管6的顶端共同连接有混合器902，混合器902的顶部中心处连通有导管b903，导管b903的端部连通有锅炉904，锅炉904与scr脱硝反应器804之间连通有导管c905，混合器902的内部穿设有冷水管906，冷水管906的顶端与锅炉904的顶部相连。
34.进一步地如图1所示，值得具体说明的是，烟气循环机构10包括与冷却导管7连通的余热发电aqc炉1001，锅炉904的一侧设置有冷却器1002，冷却器1002的底部一侧与锅炉904之间连通有高温风机a1003，冷却器1002的底部另一侧与余热发电aqc炉1001的顶部一侧连通有高温风机b1004，冷却器1002与余热发电aqc炉1001的外侧设置有窑尾除尘器1005，窑尾除尘器1005的一侧分别与冷却器1002和余热发电aqc炉1001之间连通有导管d1006和导管e1007，余热发电aqc炉1001的底部一侧连通有回流管1008，回流管1008与窑尾除尘器1005之间设置有排风机1009。
35.进一步地如图2和图3所示，值得具体说明的是，预热器801的内壁固定有滤芯柱11，滤芯柱11、急冷管5和预热导管4之间呈上下依次分布，滤芯柱11、急冷管5以及预热导管4位置的设置，便于从急冷管5中输送的较低温烟气与预热导管4中进入的高温空气进行急速中和冷却，并通过滤芯柱11对烟气进行初步过滤，并保持高温进入至高温电除尘器802内进行除尘处理。
36.进一步地如图1所示，值得具体说明的是，预热器801与scr脱硝反应器804的底端均连通有集废导管12，回转窑1的一侧设置有集废室13，集废导管12与集废室13之间设置有输送泵14，其中，输送泵14将预热器801以及scr脱硝反应器804中产生的杂物通过输送泵14送入至集废室13内进行集中处理。
37.进一步地如图1所示，值得具体说明的是，锅炉904远离冷水管906的一侧连通有进水管15，进水管15与冷水管906之间沿锅炉904中心处呈对称设置。
38.进一步地如图4所示，值得具体说明的是，一种减少窑筒体表面能耗损失的水泥生产装置的使用方法，其包括以下步骤：
39.s1、急冷预热烟气处理：回转窑1产生的部分高温烟气通过预热导管4进入至预热器801内，同时通过烟气导管3进入篦冷机2中进行急速冷却的烟气通过急冷管5进入至预热器801内，对预热器801内高温烟气进行中和降温处理，并保持其具有适宜高温，继而从导管a803中进入高温电除尘器802进行初步除尘处理，直至进入scr脱硝反应器804中进行除尘脱硝处理；
40.s2、余热利用烟气处理：篦冷机2中经骤冷降温留存余热的烟气以及烟气导管3中
途经旁路导管901的烟气在混合器902内进行中和降温，既可以对途经混合器902的冷水管906内的冷水进行预热加热处理，又可将其通入锅炉904下方进行热加工，同时经除尘脱硝的烟气可进入锅炉904内，从而对锅炉904内的冷水进行加热处理；
41.s3、烟气循环利用处理：篦冷机2内冷却导管7内输送的烟气进入至余热发电aqc炉1001内，进行余热发电处理，产生的高温烟气部分通过高温风机b1004送入至冷却器1002内，同时锅炉904中产生的高温烟气通过高温风机a1003送入至冷却器1002内进行汇聚冷却处理，冷却器1002内冷却后的烟气和余热发电aqc炉1001内产生的高温烟气分别通过导管d1006和导管e1007进入窑尾除尘器1005内进行除尘除尘，经除尘后的烟气通过排风机1009继续进入余热发电aqc炉1001内进行预热处理，从而形成烟气的循环利用。
42.综上：水泥生产过程中回转窑1产生的高温烟气进篦冷机2中急冷管5、余热导管6和冷却导管7分别输送至预热器801、锅炉904以及余热发电aqc炉1001内进行再次利用，并且其冷却产生的烟气分别烟气预热处理机构8、烟气余热利用机构9和烟气循环机构10进行电除尘器除尘、scr脱硝、锅炉904预热加热、冷却器1002冷却以及窑尾除尘，最后净化送入余热发电aqc炉1001内进行再次利用，从而有效降低回转炉产生的高温烟气的排放，大大提高了对其的余热利用效果，从而一定程度上节约了能耗。
43.除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义，本发明中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件，“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，还可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
44.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。