一种水泥回转窑余热耦合回收利用方法与流程

1.本发明涉及用于水泥窑的余热综合梯级利用方法，具体涉及水泥回转窑筒体辐射热与废气余热耦合回收利用的方法。


背景技术：

2.水泥行业可用于回收利用的余热资源废气温度一般在200～400℃，目前我国以水为工质的朗肯循环发电技术在水泥行业得到大量应用，余热资源利用温度区间一般在300～400℃。
3.现有的传统余热发电系统的烟风系统流程参见图1：窑尾sp余热锅炉2取风自4-5级窑尾预热器14的c1出口下降风管15，经锅炉换热后的约200℃废气回送至c1出口下降风管，然后经高温风机12送至废气处理工序；窑头aqc余热锅炉1取风自窑头篦冷机10，经aqc余热锅炉换热后的约100℃废气回送至窑头篦冷机10的出风管道，然后经窑头收尘器9和窑头排风机16排至窑头烟筒，送入大气。现有的带联合过热的水泥窑余热发电系统可以参见中国建材工业出版社2009年3月出版的《水泥窑纯低温余热发电技术大全》；第11-13页。
4.下面将现有的传统余热发电系统的汽水流程的流程结合图1简要说明如下：真空除氧器7除氧后的水经给水泵8通过aqc锅炉给水管道g送至aqc余热锅炉1的公共热水段，公共热水段出水分别为aqc余热锅炉1和经过sp锅炉给水管道a进入sp余热锅炉2蒸汽段提供给水。aqc余热锅炉1产生的蒸汽经过aqc锅炉蒸汽管道c与sp余热锅炉2产生的蒸汽经过蒸汽母管b合并后经汽轮机进汽管道d送至汽轮机3做功，从而驱动发电机4产生电能。做功后的乏汽通过冷凝器5冷凝成水，凝结水经凝结水泵6送入真空除氧器7除氧，除氧后的水再经给水泵8通过aqc锅炉给水管道g为aqc余热锅炉1的公共热水段提供给水，从而形成完整的热力循环系统。
5.上述现有结构存在的问题是：水泥窑窑头篦冷机尾部排放烟气的余热利用不充分。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种可使余热发电功率较传统工艺提高15％～25％的水泥回转窑余热耦合回收利用方法。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.本发明的水泥回转窑余热耦合回收利用方法，包括以下步骤：
9.步骤一、在水泥生产线的回转窑上安装窑筒体辐射换热器，所述的窑筒体辐射换热器的进水侧与给水泵的出水管道连接，窑筒体辐射换热器的出水侧连接aqc锅炉给水管道，窑筒体辐射换热器的出水由aqc锅炉给水管道进入aqc余热锅炉公共热水段；
10.在窑头排风机和窑头烟囱之间的出风管道上安装尾部排风旁通阀，在尾部排风旁通阀和窑头篦冷机的进风口之间连接篦冷机冷却鼓风循环回用系统，所述的篦冷机冷却鼓风循环回用系统包括一端与尾部排风旁通阀的一个阀口相连且另一端与多根循环风支管
的一端相连的循环风管道，每一根循环风支管的另一端分别与高温风调节阀门、高温鼓风机以及窑头篦冷机进风口依次连接，在每台高温鼓风机进风口处的循环风支管上连接冷却风调节阀门；
11.步骤二、进行余热耦合回收利用，具体过程为：
12.给水泵出口的余热锅炉给水进入窑筒体辐射换热器，与窑筒体辐射换热器中的辐射热进行换热，换热后余热锅炉给水温度升高至55℃-65℃之间，由aqc锅炉给水管道送至aqc余热锅炉公共热水段进口，同时从aqc余热锅炉的尾端排出的温度在100℃-130℃之间的烟气依次经窑头收尘器、窑头排风机、尾部排风旁通阀、循环风管道、循环风支管、篦冷机进风口、篦冷机出风口后进入aqc余热锅炉进行气水换热，其中由篦冷机出风口排出进入aqc余热锅炉的烟气的温度为250℃-350℃。
13.本发明方法在水泥窑余热梯级利用的总原则下，深挖余热回收利用潜力，进一步提升水泥窑余热发电系统的效能，在提高系统发电功率的同时，尽可能降低窑头篦冷机出口烟气排放的温度，做到余热利用的最大化。
附图说明
14.图1是传统水泥窑余热发电系统流程图；
15.图2是本发明的一种窑筒体辐射与水泥窑余热耦合回收方法的流程图。
16.0、窑头烟囱；1、aqc余热锅炉；2、sp余热锅炉；3、蒸汽轮机；4、发电机；5、凝汽器；6、凝结水泵；、7、真空除氧器；8、给水泵；9、窑头收尘器；10、窑头篦冷机；11、回转窑；12、窑尾排风机；13、窑尾收尘器；14、窑尾预热器；15、c1出口下降风管；16、窑头排风机；17、窑筒体辐射换热器；18、循环风管道；19、高温风调节阀；20、冷却风调节阀；21、高温鼓风机；22、篦冷机冷却鼓风循环回用系统23、窑头尾部排风旁通阀
17.a、sp锅炉给水管道；b、蒸汽母管；c、aqc锅炉蒸汽管道；d、汽轮机进汽管道；e、循环冷却水进口；f、循环冷却水出口；g、aqc锅炉给水管道；p、至熟料库；q、至原有生料输送系统；
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图2，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
19.如图2所示，本发明的水泥回转窑余热耦合回收利用方法，包括以下步骤：
20.步骤一、在水泥生产线的回转窑11上安装窑筒体辐射换热器17，所述的窑筒体辐射换热器17的进水侧与给水泵8的出水管道连接，窑筒体辐射换热器17的出水侧连接aqc锅炉给水管道g，窑筒体辐射换热器17的出水由aqc锅炉给水管道进入aqc余热锅炉1公共热水段。所述的窑筒体辐射换热器17采用专利号为2010206753420的中国专利公开的结构即可。在窑筒体外侧敷设窑筒体辐射换热器，在保证窑检修、筒体扫描、窑内温度等不受影响的前提下，可以充分利用窑筒体辐射热。优选的，窑筒体辐射换热器布置数量约占回转窑总长度的1/2。既不影响窑生产线正常生产的热量需求，又能在合理布置的情况下充分利用窑筒体
表面的辐射热余热。
21.在窑头排风机16和窑头烟囱0之间的出风管道上安装尾部排风旁通阀23，在尾部排风旁通阀23和窑头篦冷机10的进风口之间连接篦冷机冷却鼓风循环回用系统22，所述的篦冷机冷却鼓风循环回用系统22包括一端与尾部排风旁通阀23的一个阀口相连且另一端与多根循环风支管的一端相连的循环风管道18，每一根循环风支管的另一端分别与高温风调节阀门19、高温鼓风机21以及窑头篦冷机进风口依次连接；所述的高温鼓风机的台数根据为保证篦冷机急冷段和尾部熟料冷却效果所需要的冷却放热量计算得到，所述冷却放热量等于篦冷机熟料的质量、比热容以及冷却温差的乘积；每台高温鼓风机所产生的冷却放热量等于空气比热容与每台高温鼓风机风量(来自于窑头篦冷机尾气循环回用热风)及其温度的乘积；则高温鼓风机台数由冷却放热量除以单台高温鼓风机冷却放热量求得。在每台高温鼓风机进风口处的循环风支管上连接冷却风调节阀门20。
22.步骤二、进行余热耦合回收利用，具体过程为：
23.给水泵8出口的余热锅炉给水进入窑筒体辐射换热器17，与窑筒体辐射换热器中的辐射热进行换热，换热后余热锅炉给水温度升高至55℃-65℃之间(如可以为55℃、60℃、65℃)，由aqc锅炉给水管道g送至aqc余热锅炉公共热水段进口，同时从aqc余热锅炉的尾端排出的温度在100℃-130℃之间(如可以为100℃、120、130℃)的烟气依次经窑头收尘器9、窑头排风机16、尾部排风旁通阀23、循环风管道、循环风支管、篦冷机进风口、篦冷机出风口后进入aqc余热锅炉进行气水换热，其中由篦冷机出风口排出进入aqc余热锅炉的烟气的温度为250℃-350℃(如可以为250℃、300℃、350℃)，由于有效吸收利用的烟气热量增加，产生的蒸汽量增加，从而增加了余热发电系统的发电功率。
24.本发明方法窑头增加篦冷机尾气循环回用系统：通过设置篦冷机尾气循环回用系统22，将原窑头收尘器9尾部约100℃的排风部分回送至窑头篦冷机10进风口，在保证窑头篦冷机10急冷段和尾部熟料冷却效果的前提下，将原窑头收尘器9排放的100℃左右的热风循环回用，从而提高篦冷机出口和aqc锅炉取风温度，进而提高余热发电功率。
25.本发明方法在窑筒体外侧敷设一定数量的筒体辐射换热器，在保证窑的检修、筒体扫描、窑内温度等不受影响的前提下，充分利用窑筒体辐射热。筒体换热器用于加热aqc锅炉给水，进水来自原余热发电锅炉给水泵，出水直接送至aqc锅炉公共热水段，给水温度升高一方面增加锅炉产汽量，一方面提高aqc锅炉排烟温度，同时引起上述所述循环风温度的提升，在保证熟料冷却效果相同的前提下可以提高aqc锅炉进风温度，从而大大提高aqc锅炉产汽量，进而有效提高余热发电功率。
26.本发明方法中为提及的循环过程以及控制方法均采用现有的控制参数及方法即可。
27.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
28.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。