一种水泥窑深度余热回收协同垃圾焚烧系统的制作方法

本实用新型属于水泥生产余热回收及垃圾焚烧技术领域，具体涉及一种水泥窑深度余热回收协同垃圾焚烧系统。

背景技术：

近年来，城市生活垃圾处理，已日益成为世界范围内的社会问题，是一项十分艰巨的综合性、系统性工程。目前，世界上许多国家，尤其是一些先进国家，对城市生活垃圾的处理采用热处理法，热处理法目前主要使用的是焚烧法，也是目前世界各国普遍采用的垃圾处理方法，具有处理量大、减容性好且有热能回收的特点。

垃圾焚烧发电工程在我国越来越多，缓解了一些垃圾污染的问题。但是垃圾发电厂的飞灰有害成分高，属于危废一类，必须经过严格的技术处理，通常通过填埋处理，这种填埋的飞灰仍然存在污染环境的危险并占用部分场地。垃圾发电厂的垃圾焚烧炉排出的炉渣一般采用填埋方法处理，由于垃圾炉渣中存在重金属等有害成分，因此这种方法仍存在环境污染的危险，比如日本等一些国家的垃圾发电厂填埋的灰渣出现了污染环境的事故，已经有一些填埋场将填埋灰渣挖出来后送入水泥回转窑焚烧处置。

垃圾焚烧发电具有垃圾处理量大、减容性好特点，还能够将垃圾的热能转化为电能。焚烧所产生炉渣和飞灰送入水泥生产系统中，使得灰渣物得到很好的处理。另外，水泥生产系统是耗电大户，垃圾焚烧发的电将直接用于水泥生产系统，既减少垃圾发的电向外输送所造成的输电过程中电能的浪费和输电设备的投资建设，又解决水泥厂大量耗电的需求。因此，垃圾焚烧发电工程与水泥工程联合建设是一种可行的运行方式。

但目前垃圾焚烧发电工程与水泥工程联合建设仍处于研究和尝试阶段，垃圾焚烧发电以及水泥工业中存在能源浪费，存在着垃圾焚烧发电的总体发电效率低，水泥生产运行效率低而运行能耗高的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：提出一种水泥窑深度余热回收协同垃圾焚烧系统，有效减少垃圾焚烧发电以及水泥工业中存在的能源浪费，一举两得地有效提高垃圾焚烧发电的总体发电效率的同时提高水泥生产运行效率、降低运行能耗。

本实用新型目的通过下述技术方案来实现：

一种水泥窑深度余热回收协同垃圾焚烧系统，其特征在于：包括窑头余热回收系统和垃圾焚烧系统，窑头余热回收系统包括篦冷机、第一除尘装置、余热锅炉、第二除尘装置、引风装置及连接管道，垃圾焚烧系统包括焚烧炉、一次风管道及一次风空气预热器、二次风管道及二次风空气预热器，一次风管道经一次风空气预热器后为焚烧炉供给热一次风，二次风管道经二次风空气预热器后为焚烧炉供给热二次风；在窑头余热回收系统中，在篦冷机中部和尾部设置抽气口，从中部抽气口抽取的热空气经过第一除尘装置进入余热锅炉，在余热锅炉换热后经过第二除尘装置除尘，通过引风装置引出后并入一次风空气预热器后的一次风管道中，或者并入二次风空气预热器后的二次风管道中；从尾部抽气口抽取的热空气进入第二除尘装置。

作为选择，窑头余热回收系统中，在篦冷机中部抽气管道上设置阀门，在尾部抽气管道上设置阀门，当余热锅炉正常运行时，中部抽气管道上阀门开启，尾部抽气管道上阀门关闭；当余热锅炉解列时，中部抽气管道上阀门关闭，尾部抽气管道上阀门开启。该方案中，在篦冷机中部抽气管道上设置阀门，在尾部抽气管道上设置阀门，当余热锅炉正常运行时，中部抽气管道上阀门开启，尾部抽气管道上阀门关闭，热空气经过余热锅炉进入第二除尘装置，当余热锅炉解列时，中部抽气管道上阀门关闭，尾部抽气管道上阀门开启，热空气直接进入第二除尘装置。

作为选择，引风装置出口管道分别通过阀门连接于烟囱和通过阀门连接于垃圾焚烧系统，当垃圾焚烧系统正常运行时，关闭与烟囱相连阀门，开启与垃圾焚烧系统相连阀门；当垃圾焚烧系统解列时，关闭与垃圾焚烧系统相连阀门，开启与烟囱相连阀门。该方案中，引风装置出口管道通过阀门连接于烟囱和通过阀门连接于垃圾焚烧系统，当垃圾焚烧系统正常运行时，关闭与烟囱相连阀门，开启与垃圾焚烧系统相连阀门，热空气进入垃圾焚烧系统，当垃圾焚烧系统解列时，关闭与垃圾焚烧系统相连阀门，开启烟囱相连阀门，热空气排入大气。

作为选择，还包括回转窑余热回收系统，回转窑余热回收系统包括送风装置、空气加热装置及连接管道，在回转窑余热回收系统中，通过送风装置将冷空气送入空气加热装置，在回转窑表面吸收回转窑散发的热量，并且在窑头余热回收系统将引风装置引出的热空气并入一次风管道时，将空气加热装置加热后的热空气部分并入二次风空气预热器后的二次风管道中，或者在窑头余热回收系统将引风装置引出的热空气并入二次风管道时，将空气加热装置加热后的热空气部分并入一次风空气预热器后的一次风管道中。

作为进一步选择，还包括旁路放风系统，旁路放风系统包括第三除尘装置及连接管道，旁路放风系统中，从回转窑余热回收系统中引入的部分热空气与旁路放风混合，经第三除尘装置除尘后的混合气送入垃圾焚烧系统，作为垃圾焚烧系统的部分助燃风使用。

作为进一步选择，在回转窑余热回收系统与垃圾焚烧系统连接的管道上设置阀门，当垃圾焚烧系统正常运行时将阀门开启，当垃圾焚烧系统解列时将阀门关闭；在与旁路放风系统连接的管道上设置阀门，当旁路放风系统正常运行时将阀门开启，当旁路放风系统解列时将阀门关闭。

作为进一步选择，在旁路放风系统引出管道上以及在第三除尘装置与垃圾焚烧系统相连的管道上设置阀门，当旁路放风系统投入时，同时开启旁路放风系统引出管道上阀门、与垃圾焚烧系统相连的阀门以及与回转窑余热回收系统相连的阀门，当旁路放风系统解列时，将相连阀门关闭。

作为选择，在一次风空气预热器出口设置调节阀门。

作为选择，在二次风空气预热器出口设置调节阀门。

前述本实用新型主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本实用新型可采用并要求保护的方案；且本实用新型，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本实用新型方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本实用新型所要保护的技术方案，在此不做穷举。

工作过程：本实用新型中，为了减少垃圾焚烧发电以及水泥工业中存在的能源浪费，一举两得地提高垃圾焚烧发电的总体发电效率的同时提高水泥生产运行效率、降低运行能耗，实用新型人深入地研究了垃圾焚烧发电以及水泥生产过程，研究中发现：

在垃圾焚烧发电工程中，为了能使低热值垃圾更好地燃烧，用于垃圾燃烧的一、二次风温度应充分考虑垃圾水分高、灰分高、热值较低的特性，燃烧空气必须经过蒸汽空气预热器加热后，才能送入焚烧炉。进入焚烧炉炉膛的燃烧空气应保持在稳定的温度。这个温度需要通过调节加热蒸汽的流量来维持。一次风进入焚烧炉之前，先通过蒸汽式空气预热器加热到200-220℃，然后从炉下部分段送风。二次风进入焚烧炉之前，先通过蒸汽式空气预热器加热到150-180℃，然后从焚烧炉的前后拱分组均匀喷入二次风，加强烟气的扰动，延长烟气的燃烧行程，使空气与烟气充分混合，保证烟气中可燃气体彻底的燃烧。但这种用品味较高的蒸汽来加热空气的方法势必造成了高品质热源的浪费。

然而，在水泥生产系统中也存在着大量的热量浪费，水泥熟料烧成系统中风机鼓入篦冷机的常温空气，对熟料进行冷却，被高温熟料加热过的空气一部分作为废气排放，通常通过建设配套余热电站加以回收利用，将此部分废气引入余热电站的余热锅炉换热。余热锅炉出口的废气可以降至100℃左右。同时在篦冷机尾部的排气口排出温度约120℃的低温废气，这两部分低温废气携带大量热量从烟囱中排出，导致了能量的大量浪费。

水泥生产系统回转窑炉由于内部温度很高，尽管筒体壁面采取各种保温隔热措施，但其表面仍可以达到一定的温度。为保证回转窑的安全运转。其绝大多数的窑体均直接暴露在空气中，在某些特殊情况下，还会采用风机进行窑筒体表面风冷，以降低窑筒体表面的温度。虽然这种布局可以满足回转窑运行的需要，但却造成了回转窑运行过程中大量的热能被直接散失到空气中，导致了能量的大量浪费。

另外，在水泥生产系统中，有时会遇到原燃料带入的氯离子(Cl-)含量高的情况，挥发的氯离子(Cl-)到达预热器中温度较低区域时会凝结在温度较低的生料中，冷凝的氯离子(Cl-)随预热生料再次来到温度较高的窑内，并再次挥发，造成氯离子(Cl-)会在窑系统内部循环和富集，容易在预热器系统生成结皮，甚至造成堵塞，严重影响系统生产及产品质量，所以，水泥生产中常采取适当的旁路放风措施是解决有害组分循环，降低熟料中有害组分的切实可行办法。但是旁路放风排掉的是温度很高的废气，导致了能量的大量浪费。

因此，本实用新型提出一种水泥窑深度余热回收协同垃圾焚烧系统，包括窑头余热回收系统、回转窑余热回收系统、旁路放风系统、垃圾焚烧系统，其中在窑头余热回收系统中，在篦冷机中部和尾部设置抽气口，从中部抽气口抽取的温度较高的热空气经过第一除尘装置后进入余热锅炉，在余热锅炉换热后经过第二除尘装置除尘，通过引风装置引出，由于引风装置出口的空气仍是有一定温度的热空气，将此热空气作为垃圾焚烧系统的部分一、二次风使用。

在回转窑余热回收系统中，通过送风装置将冷空气送入空气加热装置，在回转窑表面吸收回转窑散发的热量，将此加热后的热空气作为垃圾焚烧系统的部分一、二次风使用，同时由于此部分热空气温度相对较低，少量的热空气作为旁路放风系统的冷却空气。

旁路放风系统中，由于旁路放风温度较高，有害物仍处于气态，需将旁路放风冷却到400-450℃，让有害物冷凝，从回转窑余热回收系统中引入少量热空气与旁路放风混合，降到合适温度有害物固化在灰尘中后引入第三除尘装置，经过除尘后的混合气送入垃圾焚烧系统，作为垃圾焚烧系统的部分助燃风使用。

此外，垃圾焚烧系统中，通常一次风从垃圾储坑内抽取空气，使垃圾储坑内压力维持在负压状态，防止臭气外逸，二次风抽取焚烧炉给料器密封罩内的臭气，维持焚烧间空气环境。由于垃圾焚烧所需的一次风和二次风温度较低，而由窑头余热回收系统以及回转窑余热回收系统送来的热空气已具备一定的温度和流量，只需一次风机将少量的空气送入一次风蒸汽式空气预热器，二次风机将少量的空气送入二次风蒸汽式空气预热器，通过外来加热蒸汽加热后与来至水泥生产系统的热风混合后送入焚烧炉。另外，旁路放风系统具有较高温度的混合气直接进入垃圾焚烧炉，作为垃圾焚烧系统的部分助燃风使用。在一次风蒸汽式空气预热器出口处设置调节阀门，控制一次风的温度和流量，使一次风与来至水泥系统的热风混合后，混合热风的温度和流量能够满足焚烧炉的要求，在二次风蒸汽式空气预热器出口设置调节阀门，控制二次风的温度和流量，使二次风与来至水泥系统的热风混合后，混合热风的温度和流量能够满足焚烧炉的要求。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的一种水泥窑深度余热回收协同垃圾焚烧系统，将垃圾焚烧和水泥窑余热回收有机结合，有效减少垃圾焚烧发电以及水泥工业中存在的能源浪费，一举两得地有效提高垃圾焚烧发电的总体发电效率的同时提高水泥生产运行效率、降低运行能耗，具有很好的经济效益和环保效益：

1.实现了对水泥窑余热深度回收，充分利用了窑头温度相对较低的热空气以及回转窑筒体表面的散热损失，将水泥窑低温余热回收利用来部分替代垃圾焚烧所需的一、二次风，减少了用来加热空气的蒸汽量，用低品质的热源替代了高品质热源，高品质的蒸汽用于发电，提高了垃圾焚烧发电的总体发电效率以及提高水泥生产运行效率、降低运行能耗。

2.当原燃料带入水泥生产系统的氯离子含量不稳定，旁路放风系统不定时频繁开开停停的工况时，只需将相连的系统阀门开启或关闭即可；同时，旁路放风系统开启时，从回转窑余热回收系统中引入少量热空气与旁路放风混合，降到合适温度有害物固化在灰尘中后引入高温收尘器，经过除尘后的混合气送入垃圾焚烧系统，作为垃圾焚烧系统的部分助燃风使用，既能满足水泥生产系统要求，又不影响垃圾焚烧系统正常运行，同时还能将此部分热量回收利用。

3.实现圾焚烧发电与水泥生产互补，将垃圾焚烧所产生炉渣和飞灰送入水泥生产系统中，使得灰渣物得到很好的处理。垃圾焚烧发电具有垃圾处理量大、减容性好特点，还能够将垃圾的热能转化为电能，垃圾焚烧发的电将直接用于水泥生产系统，既减少垃圾发的电向外输送所造成的输电过程中电能的浪费和输电设备的投资建设，又解决水泥窑大量耗电的需求。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的装置流程示意图；

图2是本实用新型实施例2的装置流程示意图；

其中1----篦冷机，2----收尘器，3----AQC锅炉，4----除尘器，5----引风机，6----烟囱，7----送风机，8----空气加热装置，9----高温收尘器，10----焚烧炉，11----一次风机，12----一次风蒸汽式空气预热器，13----二次风机，14----二次风蒸汽式空气预热器，15----回转窑，16----分解炉，17----烟气净化处理系统，18----阀门。

具体实施方式

下列非限制性实施例用于说明本实用新型。

实施例1：

参考图1所示，水泥窑深度余热回收协同垃圾焚烧系统由窑头余热回收系统、回转窑余热回收系统、旁路放风系统、垃圾焚烧系统组成，窑头余热回收系统包括篦冷机1、收尘器2(第一除尘装置)、AQC锅炉3(余热锅炉)、除尘器4(第二除尘装置)、引风机5(引风装置)、烟囱6及连接管道，回转窑余热回收系统包括送风机7(送风装置)、空气加热装置8及连接管道，旁路放风系统包括高温收尘器9及连接管道，垃圾焚烧系统包括焚烧炉10、一次风机11、一次风蒸汽式空气预热器12、二次风机13、二次风蒸汽式空气预热器14及连接管道。

在窑头余热回收系统中，在篦冷机1中部和尾部设置抽气口，从中部抽气口抽取的温度较高的热空气经过收尘器2进入AQC锅炉3，在AQC锅炉3换热后经过除尘器4除尘，从尾部抽气口抽取的热空气也进入除尘器4除尘，然后通过引风机5引出，由于引风机5出口的空气仍是有一定温度的热空气，将此热空气作为垃圾焚烧系统的部分一次风使用。

在篦冷机1中部抽气管道上设置阀门18，在尾部抽气管道上设置阀门18，当AQC锅炉3正常运行时，中部抽气管道上阀门18开启，尾部抽气管道上阀门18关闭，热空气经过AQC锅炉3进入除尘器4，当AQC锅炉4解列时，中部抽气管道上阀门18关闭，尾部抽气管道上阀门18开启，热空气直接进入除尘器4，引风机5出口管道通过阀门18连接于烟囱6和通过阀门18连接于垃圾焚烧系统，当垃圾焚烧系统正常运行时，关闭与烟囱6相连阀门18，开启与垃圾焚烧系统相连阀门18，热空气进入垃圾焚烧系统，当焚烧炉10解列时，关闭与垃圾焚烧系统相连阀门18，开启烟囱6相连阀门18，热空气排入大气。

在回转窑余热回收系统中，通过送风机7将冷空气送入空气加热装置8，在回转窑表面吸收回转窑散发的热量，将此加热后的热空气作为垃圾焚烧系统的部分二次风使用，同时由于此部分热空气温度相对较低，少量的热空气作为旁路放风系统的冷却空气。在与垃圾焚烧系统连接的管道上设置阀门18，当垃圾焚烧系统正常运行时将阀门18开启，当垃圾焚烧系统解列时将阀门18关闭，在与旁路放风系统连接的管道上设置阀门18，当旁路放风系统正常运行时将阀门18开启，当旁路放风系统解列时将阀门18关闭。

旁路放风系统中，由于旁路放风温度较高，有害物仍处于气态，需将旁路放风冷却到400-450℃，让有害物冷凝，从回转窑余热回收系统中引入少量热空气与旁路放风混合，降到合适温度有害物固化在灰尘中后引入高温收尘器9(第三除尘装置)，经过除尘后的混合气送入垃圾焚烧系统，作为垃圾焚烧系统的部分助燃风使用。在旁路放风系统引出管道上以及在高温收尘器9与垃圾焚烧系统相连的管道上设置阀门18，当旁路放风系统投入时，同时开启旁路放风系统引出管道上阀门18、与垃圾焚烧系统相连的阀门18以及回转窑余热回收系统相连的阀门18，当旁路放风系统解列时，将相连阀门18关闭。

垃圾焚烧系统中，通常一次风从垃圾储坑内抽取空气，使垃圾储坑内压力维持在负压状态，防止臭气外逸，二次风抽取焚烧炉给料器密封罩内的臭气，维持焚烧间空气环境。由于垃圾焚烧所需的一次风和二次风温度较低，而由窑头余热回收系统以及回转窑余热回收系统送来的热空气已具备一定的温度和流量，只需一次风机11将少量的空气送入一次风蒸汽式空气预热器12，二次风机13将少量的空气送入二次风蒸汽式空气预热器14，通过外来加热蒸汽加热后与来至水泥生产系统的热风混合后送入焚烧炉10。另外，旁路放风系统具有较高温度的混合气直接进入垃圾焚烧炉10，作为垃圾焚烧系统的部分助燃风使用。在一次风蒸汽式空气预热器12出口处设置调节阀门18，控制一次风的温度和流量，使一次风与来至水泥系统的热风混合后，混合热风的温度和流量能够满足焚烧炉10的要求，在二次风蒸汽式空气预热器13出口设置调节阀门18，控制二次风的温度和流量，使二次风与来至水泥系统的热风混合后，混合热风的温度和流量能够满足焚烧炉10的要求。

实施例2：

参考图2所示，水泥窑深度余热回收协同垃圾焚烧系统由窑头余热回收系统、回转窑余热回收系统、旁路放风系统、垃圾焚烧系统组成，窑头余热回收系统包括篦冷机1、收尘器2(第一除尘装置)、AQC锅炉3(余热锅炉)、除尘器4(第二除尘装置)、引风机5(引风装置)、烟囱6及连接管道，回转窑余热回收系统包括送风机7(送风装置)、空气加热装置8及连接管道，旁路放风系统包括高温收尘器9及连接管道，垃圾焚烧系统包括焚烧炉10、一次风机11、一次风蒸汽式空气预热器12、二次风机13、二次风蒸汽式空气预热器14及连接管道。

在窑头余热回收系统中，在篦冷机1中部和尾部设置抽气口，从中部抽气口抽取的温度较高的热空气经过收尘器2进入AQC锅炉3，在AQC锅炉3换热后经过除尘器4除尘，从尾部抽气口抽取的热空气也进入除尘器4除尘，然后通过引风机5引出，由于引风机5出口的空气仍是有一定温度的热空气，将此热空气作为垃圾焚烧系统的部分二次风使用。

在篦冷机1中部抽气管道上设置阀门18，在尾部抽气管道上设置阀门18，当AQC锅炉3正常运行时，中部抽气管道上阀门18开启，尾部抽气管道上阀门18关闭，热空气经过AQC锅炉3进入除尘器4，当AQC锅炉4解列时，中部抽气管道上阀门18关闭，尾部抽气管道上阀门18开启，热空气直接进入除尘器4，引风机5出口管道通过阀门18连接于烟囱6和通过阀门18连接于垃圾焚烧系统，当垃圾焚烧系统正常运行时，关闭与烟囱6相连阀门18，开启与垃圾焚烧系统相连阀门18，热空气进入垃圾焚烧系统，当焚烧炉10解列时，关闭与垃圾焚烧系统相连阀门18，开启烟囱6相连阀门18，热空气排入大气。

在回转窑余热回收系统中，通过送风机7将冷空气送入空气加热装置8，在回转窑表面吸收回转窑散发的热量，将此加热后的热空气作为垃圾焚烧系统的部分一次风使用，同时由于此部分热空气温度相对较低，少量的热空气作为旁路放风系统的冷却空气。在与垃圾焚烧系统连接的管道上设置阀门18，当垃圾焚烧系统正常运行时将阀门18开启，当垃圾焚烧系统解列时将阀门18关闭，在与旁路放风系统连接的管道上设置阀门18，当旁路放风系统正常运行时将阀门18开启，当旁路放风系统解列时将阀门18关闭。

旁路放风系统中，由于旁路放风温度较高，有害物仍处于气态，需将旁路放风冷却到400-450℃，让有害物冷凝，从回转窑余热回收系统中引入少量热空气与旁路放风混合，降到合适温度有害物固化在灰尘中后引入高温收尘器9(第三除尘装置)，经过除尘后的混合气送入垃圾焚烧系统，作为垃圾焚烧系统的部分助燃风使用。在旁路放风系统引出管道上以及在高温收尘器9与垃圾焚烧系统相连的管道上设置阀门18，当旁路放风系统投入时，同时开启旁路放风系统引出管道上阀门18、与垃圾焚烧系统相连的阀门18以及回转窑余热回收系统相连的阀门18，当旁路放风系统解列时，将相连阀门18关闭。

垃圾焚烧系统中，通常一次风从垃圾储坑内抽取空气，使垃圾储坑内压力维持在负压状态，防止臭气外逸，二次风抽取焚烧炉给料器密封罩内的臭气，维持焚烧间空气环境。由于垃圾焚烧所需的一次风和二次风温度较低，而由窑头余热回收系统以及回转窑余热回收系统送来的热空气已具备一定的温度和流量，只需一次风机11将少量的空气送入一次风蒸汽式空气预热器12，二次风机13将少量的空气送入二次风蒸汽式空气预热器14，通过外来加热蒸汽加热后与来至水泥生产系统的热风混合后送入焚烧炉10。另外，旁路放风系统具有较高温度的混合气直接进入垃圾焚烧炉10，作为垃圾焚烧系统的部分助燃风使用。在一次风蒸汽式空气预热器12出口处设置调节阀门18，控制一次风的温度和流量，使一次风与来至水泥系统的热风混合后，混合热风的温度和流量能够满足焚烧炉10的要求，在二次风蒸汽式空气预热器13出口设置调节阀门18，控制二次风的温度和流量，使二次风与来至水泥系统的热风混合后，混合热风的温度和流量能够满足焚烧炉10的要求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。