一种回转窑蒸汽品质再升级系统及方法与流程

1.本技术涉及回转窑系统废热综合利用领域，具体涉及一种回转窑蒸汽品质再升级系统及方法。


背景技术：

2.目前的新型干法水泥熟料生产线，都是利用从现有工艺生产线窑头篦冷机抽风口抽出的热风和由一级预热器排出的烟气的热量，通过aqc余热锅炉以及sp余热锅炉变成水蒸气的热焓，来进行纯低温余热发电，由于这种方法只能得到低温低压的蒸汽，导致发电系统大多热焓不足，主蒸汽压力偏低，达不到设计的额定发电量，发电效率低。
3.另一方面，回转窑筒体以及窑头罩在进行工作时外壳均会排放大量的高温辐射废热，这些辐射废热的高温不仅会对工人的作业环境造成极大的不良影响，还会缩减热工主体设备的使用寿命，需要频繁使用以及更换昂贵的耐高温材料进行隔绝保护，增加了额外成本；且由于这些高温辐射废热无法吸收利用，它所携带的高温热量被白白地浪费，使得整个热工系统的热效率降低。


技术实现要素：

4.为了突破上述技术瓶颈，本技术实施例中提供了一种回转窑蒸汽品质再升级系统及方法。
5.根据本技术实施例的第一个方面提供了一种回转窑蒸汽品质再升级系统，包括依次连通的回转窑、窑头罩以及篦冷机，窑头罩顶部连接有窑头罩锅炉，窑头罩锅炉壳体上设有水冷壁，水冷壁的输出端连接有汽包，回转窑筒体外部沿轴向安装有多个筒体蒸发器，筒体蒸发器的输出端与汽包连接，窑头罩锅炉内安装有一级过热器以及二级过热器，汽包的出汽端与一级过热器的输入端相连，一级过热器的输出端连接有集汽箱，集汽箱的输出端与二级过热器的输入端相连，二级过热器的输出端连接有汽轮机。
6.进一步地，还包括aqc余热锅炉以及sp余热锅炉，aqc余热锅炉以及sp余热锅炉的蒸汽输出端均分别与集汽箱的输入端连接。
7.进一步地，汽包的入水口连接有水泵，汽包的两个出水口分别通过下降管以及下降管组与水冷壁以及筒体蒸发器的输入端相连，汽包的两个输入端分别通过上升管以及上升管组与水冷壁以及筒体蒸发器的输出端相连。
8.进一步地，还包括风冷系统，风冷系统包括套设于回转窑外部的筒体蒸发器以及套设于筒体蒸发器外部的隔热层，风冷系统底部以及顶部分别开设有贯穿筒体蒸发器以及隔热层的出风口以及入风口，入风口处设有风机。
9.进一步地，筒体蒸发器包括两个扣合后套设于回转窑上的蒸发器管组，隔热层包括两个扣合后套设于筒体蒸发器上的隔热模组，位于同一侧的筒体蒸发器管组以及隔热模组通过连接件相连。
10.进一步地，二级过热器的出口处设有温度检测装置，集汽箱内对应温度检测装置
设有减温器。
11.根据本技术实施例的第二个方面，提供了一种回转窑蒸汽品质再升级方法，包括如下步骤：
12.s10、预热：水泵将经过处理的低温除氧水供给汽包，汽包再分别通过下降管以及下降管组将低温除氧水输送至水冷壁以及筒体蒸发器内，窑头罩内以及回转窑筒体的高温辐射废热分别将水冷壁以及筒体蒸发器内的低温除氧水加热形成温度为170℃-175℃的汽水混合物；
13.s20、汽水分离：来自水冷壁以及筒体蒸发器的汽水混合物分别通过上升管以及上升管组输送至汽包内混合后进行汽水分离，分别得到低温低压蒸汽以及170℃-175℃的水，170℃-175℃的水与来自水泵补充的除氧水混合成低温水，通过下降管以及下降管组分别返送至水冷壁以及筒体蒸发器内进行循环；
14.s30、一级过热：低温低压蒸汽通过管道输送至一级过热器内，低温低压蒸汽通过一级过热器吸收窑头罩内的辐射废热，得到300℃330-℃的过热蒸汽；
15.s40、二级过热：过热蒸汽经过集汽箱后输送至二级过热器内，过热蒸汽通过二级过热器继续吸收窑头罩内的辐射废热，得到430℃、1.5kpa的中温中压蒸汽或430℃、1.2kpa的中温低压蒸汽；
16.s50、发电：将中温中压或中温低压蒸汽输送至汽轮机，驱动汽轮机并带动发电机进行发电。
17.进一步地，s40、二级过热步骤还包括：
18.s401、蒸汽品质再升级：将aqc余热锅炉所产生的300℃-330℃的蒸汽以及sp余热锅炉所产生的285℃-300℃的蒸汽输送至集汽箱，aqc蒸汽、sp蒸汽以及过热蒸汽在集汽箱内混合成混合过热蒸汽，将混合过热蒸汽输送至二级过热器内，混合过热蒸汽通过二级过热器继续吸收窑头罩内的辐射废热，得到430℃、1.5kpa的中温中压蒸汽或430℃、1.2kpa的中温中压蒸汽。
19.进一步地，s10、预热步骤还包括：
20.s101、对流换热：打开风机，使外部的冷空气通过入风口进入风冷系统，冷却回转窑底部局部过热区域，被加热的空气继续分别沿述回转窑与筒体蒸发器之间的间隙以及筒体蒸发器与隔热层之间的间隙向出风口汇集并排出，被加热的空气在回转窑壳体以及筒体蒸发器之间传递热量，形成对流传热。
21.进一步地，温度检测装置负责实时监测二级过热器的出口蒸汽温度，当蒸汽温度超过汽轮机的设定额定温度时，减温器自动启动，对集汽箱内的混合过热蒸汽进行降温；当蒸汽温度低于汽轮机的设定额定温度时减温器自动关闭。
22.采用本技术实施例中提供的一种回转窑蒸汽品质再升级系统及方法，在回转窑外部套设多个筒体蒸发器对回转窑壳体产生的辐射废热进行回收，得到预热的汽水混合物；在窑头罩上方设置窑头罩锅炉，并在窑头罩锅炉内部上方设置一级过热器以及二级过热器，回收窑头罩内的辐射废热；并将aqc余热锅炉以及sp余热锅炉所产生的蒸汽与一级过热后的预热蒸汽进行混合，将混合过热蒸汽经过二级过热得到中温中压或中温低压的高品质蒸汽用于发电，不仅将回转窑以及窑头罩壳体的高温辐射废热难以利用的技术瓶颈得以攻克，且将原本只能用于纯低温余热发电的aqc余热锅炉以及sp余热锅炉，经过混合以及二级
过热后能够得到中温中压或中温低压的高品质蒸汽，大大提高了发电效率和吨产品发电量以及生产系统的热效率。
附图说明
23.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
24.图1为本技术实施例提供的一种回转窑蒸汽品质再升级系统的结构示意图；
25.图2为本技术实施例提供的风冷系统的结构示意图；
26.图3为本技术实施例提供的筒体蒸发器管组与隔热模组的结构示意图；
27.其中，10为回转窑，20为窑头罩，30为篦冷机，40为窑头罩锅炉，401为水冷壁，402为一级过热器，403为二级过热器，404为下降管，405为上升管，406为温度检测装置，50为汽包，501为水泵，60为筒体蒸发器，601为下降管组，602为上升管组，603为蒸发器管组，70为集汽箱，701为减温器，80为汽轮机，90为风冷系统，901为隔热层，902为出风口，903为入风口，904为风机，905为隔热模组，906为连接支架。
具体实施方式
28.为了使本技术实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-3对本技术的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.在实现本技术的过程中，发明人发现，目前的新型干法水泥熟料生产线，都是利用从现有生产线窑头篦冷机抽风口抽出的热风，和由一级预热器排出的烟气的热量，通过aqc余热锅炉以及sp余热锅炉变成水蒸气的热焓，来进行纯低温余热发电，由于这种方法只能得到低温低压的蒸汽，导致发电系统大多热焓不足，主蒸汽压力偏低，达不到设计的额定发电量，发电效率和吨产品发电量低。
30.另一方面，回转窑以及窑头罩在进行工作时外壳均会排放大量的高温辐射废热，这些辐射废热的高温不仅会对工人的作业环境造成极大的不良影响，还会缩减热工主体设备的使用寿命，需要频繁使用以及更换昂贵的耐高温材料进行隔绝保护，增加了额外成本；且由于这些高温辐射热无法吸收利用，它所携带的高温热量被白白地浪费，使得工艺生产线热工系统的热效率降低。
31.针对上述问题，本技术实施例的第一个方面提供了一种回转窑蒸汽品质再升级系统(steam quality to upgrading of system，简称squs，事实上，本发明中的一种回转窑蒸汽品质再升级系统也可以称为一种回转窑蒸汽多级集中过热系统)，包括依次连通的回转窑10、窑头罩20以及篦冷机30，窑头罩20顶部连接有窑头罩锅炉40(代号ytg，发音：益特阁)，窑头罩锅炉40的底部高于回转窑口以及三次风管的高度，窑头罩锅炉40与窑头罩30相通且窑头罩锅炉内无出风口，采用这样的设计是为了避免窑头罩锅炉40对生产工艺系统的三次风、二次风造成“抢风”的影响，即生产工艺系统的三次风、二次风等热风并不会流通到窑头罩锅炉内40，窑头罩锅炉40利用“黑洞原理”吸收窑头罩20内的辐射废热，窑头罩锅炉40壳体上设有水冷壁401，水冷壁401的输出端连接有汽包50，回转窑10筒体外部沿轴向安
装有多个筒体蒸发器60(代号tz，发音：特兹)，筒体蒸发器60安装于回转窑10筒体温度较高(≧200℃)的位置，筒体蒸发器60的输出端与汽包50连接，窑头罩锅炉40内安装有一级过热器402以及二级过热器403，汽包50的出汽端与一级过热器402的输入端相连，一级过热器402的输出端连接有集汽箱70，集汽箱70的输出端与二级过热器403的输入端相连，二级过热器403的输出端连接有汽轮机80。
32.具体地，筒体蒸发器50吸收回转窑10筒体散发的辐射废热，窑头罩锅炉40上的水冷壁401吸收窑头罩30内的辐射废热，二者分别得到汽水混合物后送至汽包50内混合并进行水汽分离，分离后得到的蒸气经过一级过热器402以及二级过热器403的二级过热后得到中温中压蒸汽或中温低压蒸汽送至汽轮机80用于发电。
33.进一步地，还包括aqc余热锅炉以及sp余热锅炉，aqc余热锅炉以及sp余热锅炉的蒸汽输出端均分别与集汽箱70的输入端连接。
34.具体地，上述从筒体蒸发器50以及水冷壁401分别得到的汽水混合物经过汽包50的混合以及水汽分离，再经过一级过热器402的过热后得到的蒸汽温度与aqc余热锅炉以及sp预热锅炉所产生的蒸汽温度相近，将三者通过集汽箱70进行混合，进入二级过热器403二次过热，进行蒸汽品质再升级，得到中温中压蒸汽或中温低压蒸汽送至汽轮机80用于发电。
35.进一步地，汽包50的入水口连接有水泵501，水泵501连接有经过软化处理的除氧水，汽包50的两个出水口分别通过下降管404以及下降管组601与水冷壁401以及筒体蒸发器60的输入端相连，汽包50的两个输入端分别通过上升管405以及上升管组602与水冷壁401以及筒体蒸发器60的输出端相连。
36.汽包50不仅能够进行汽水分离，还分别负责为水冷壁401以及筒体蒸发器60提供换热介质进行循环；软化后的除氧水先经过低温省煤器加热至106℃、再经过高温省煤器加热至150℃-170℃后作为汽包50的补充水。
37.进一步地，还包括风冷系统90，风冷系统90包括套设于回转窑10外部的筒体蒸发器60以及套设于筒体蒸发器60外部的隔热层901，风冷系统90底部以及顶部分别开设有贯穿筒体蒸发器60以及隔热层901的出风口902以及入风口903，入风口903处设有风机904。
38.具体地，当热工设备正常运行时，筒体蒸发器60一方面吸收来自回转窑10筒体高温段的辐射废热；另一方面，风机904通过入风口903向风冷系统90内输入外界的冷空气，经过回转窑10筒体，将回转窑10筒体底部因生产过程产生的局部过热区域冷却，被加热的空气继续分别沿回转窑10筒体与筒体蒸发器60之间的间隙以及筒体蒸发器60与隔热层901之间的间隙向出风口902汇集并排出，在此过程中，被加热的空气在回转窑10筒体以及筒体蒸发器60之间传递热量，形成对流传热，补充因风机203带走热量损失的同时使回转窑10筒体各个区域的温度逐渐趋于稳定，从而使筒体蒸发器60的各个区域受热均匀，保证筒体蒸发器60内的换热介质得到均匀且充分的加热，提升筒体蒸发器60汽水混合物的产量。
39.进一步地，筒体蒸发器60包括两个扣合后套设于回转窑10上的蒸发器管组603，隔热层901包括两个扣合后套设于筒体蒸发器60上的隔热模组905，位于同一侧的筒体蒸发器管组603以及隔热模组905通过连接件相连。
40.具体地，位于同一侧的蒸发器管组603以及隔热模组905一体设置，且隔热模组905外连接有风冷系统90壳体，风冷系统90壳体与隔热模组905间隔设置且二者通过连接件相连，风冷系统90壳体对应出风口902以及入风口903处均设有开口，采用设置于地面上的连
接支架906，将位于同一侧的、由蒸发器管组603、隔热模组905以及风冷系统90壳体三者组成的一体式结构固定，位于回转窑10两侧的一体式结构采用连接件连接后套设于回转窑10上即可完成风冷系统90的组装；
41.采用一体式结构将风冷系统90分为左右两个模块，一方面是因为要预留位于风冷系统90顶部以及底部的出风口902和入风口903，另一方面，这样的设计可以带来便于拆卸、降低维修成本的好处，若某个蒸发器管组603发生损坏需要更换，仅需解除左右两个一体式结构的连接后将这一侧的一体式结构从连接支架906上拆卸，而无需像传统换热装置一样将整个装置拆卸更换，节省了大量的维修成本。
42.进一步地，二级过热器403的出口处设有温度检测装置406，集汽箱70内对应温度检测装置设有减温器701。
43.温度检测装置406用于实时监测二级蒸发器403出口的蒸汽温度，减温器701用于收到降温指令后对集汽箱70内的混合过热蒸汽进行降温，温度检测装置406与减温器701共同形成自动控制系统，实现蒸汽品质再升级时将二级蒸发器403出口的蒸汽温度保持在汽轮机80的设定的额定温度范围内，在汽轮机80的额定工作温度内蒸汽品质最大化。
44.根据本技术实施例的第二个方面，提供了一种回转窑蒸汽品质再升级方法，包括如下步骤：
45.s10、预热：水泵601将经过处理的低温除氧水供给汽包50，汽包50再分别通过下降管404以及下降管组601将低温除氧水输送至水冷壁401以及筒体蒸发器60内，窑头罩20以及回转窑10的高温辐射废热分别将水冷壁401以及筒体蒸发器60内的低温除氧水加热形成温度为170℃-175℃的汽水混合物；
46.s20、汽水分离：来自水冷壁401以及筒体蒸发器60的汽水混合物分别通过上升管405以及上升管组602输送至汽包50内混合后进行汽水分离，分别得到低温低压蒸汽以及170℃-175℃的水，170℃-175℃的水与来自水泵501补充的除氧水混合成低温水，通过下降管404以及下降管组601分别返送至水冷壁401以及筒体蒸发器60内进行循环；
47.s30、一级过热：低温低压蒸汽通过管道输送至一级过热器402内，低温低压蒸汽通过一级过热器402吸收窑头罩30内的辐射废热，得到300℃330-℃的过热蒸汽；
48.s40、二级过热：过热蒸汽经过集汽箱70后输送至二级过热器403内，过热蒸汽通过二级过热器403继续吸收窑头罩30内的辐射废热，得到430℃、1.5kpa的中温中压蒸汽或430℃、1.2kpa的中温低压蒸汽；
49.s50、发电：将中温中压或中温低压蒸汽输送至汽轮机80，驱动汽轮机80并带动发电机进行发电。
50.进一步地，s40、二级过热步骤还包括：
51.s401、蒸汽品质再升级：将aqc余热锅炉所产生的300℃-330℃的蒸汽以及sp余热锅炉所产生的285℃-300℃的蒸汽输送至集汽箱80，aqc蒸汽、sp蒸汽以及过热蒸汽在集汽箱80内混合成混合过热蒸汽，将混合过热蒸汽输送至二级过热器403内，混合过热蒸汽通过二级过热器403继续吸收窑头罩30内的辐射废热，430℃、1.5kpa的中温中压蒸汽或430℃、1.2kpa的中温中压蒸汽。
52.进一步地，s10、预热步骤还包括：
53.s101、对流换热：打开风机904，使外部的冷空气通过入风口903进入风冷系统90，
冷却回转窑10底部局部过热区域，被加热的空气继续分别沿述回转窑10与筒体蒸发器60之间的间隙以及筒体蒸发器60与隔热层901之间的间隙向出风口902汇集并排出，被加热的空气在回转窑10壳体以及筒体蒸发器60之间传递热量，形成对流传热。
54.进一步地，温度检测装置406负责实时监测二级过热器403的出口蒸汽温度，当蒸汽温度超过汽轮机80的设定的额定温度时，减温器701自动启动，对集汽箱70内的混合过热蒸汽进行降温；当蒸汽温度低于汽轮机80的设定的额定温度时减温器自动关闭。具体为当蒸汽温度超过430℃时，减温器701自动启动，对集汽箱70内的混合过热蒸汽进行降温，当蒸汽温度低于400℃时减温器自动关闭，使混合过热蒸汽保持在400℃-430℃的范围内。
55.采用本技术实施例中提供的一种回转窑蒸汽品质再升级系统(steam quality to upgrading of system，简称squs)及方法，在回转窑外部套设多个筒体蒸发器(代号tz)对回转窑筒体产生的辐射废热进行回收，在窑头罩上方设置窑头罩锅炉(代号ytg)水冷壁吸收窑头罩内的辐射废热，二者分别得到汽水混合物并通过汽包混合后进行汽水分离；在经过一级过热器对汽水分离后的蒸汽过热得到过热蒸汽；并在窑头罩锅炉内部上方设置一级过热器以及二级过热器，继续回收窑头罩内的辐射废热；aqc余热锅炉以及sp余热锅炉所产生的蒸汽与一级过热后的过热蒸汽进行混合，混合的过热蒸汽经过二级过热器进行蒸汽品质再升级，得到中温中压或中温低压蒸汽的高品质蒸汽用于发电，不仅将回转窑以及窑头罩壳体的高温辐射废热难以利用的技术瓶颈得以攻克，且将原本只能进行纯低温余热发电的aqc余热锅炉以及sp余热锅炉，经过混合以及二级过热后能够得到中温中压或中温低压的高品质蒸汽，大大提高了发电效率和吨产品发电量以及生产系统的热效率。，具有很强的实用性。
56.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
57.在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
58.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
59.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
60.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。